Hallo! Ich habe folgendes Problem zu lösen.Ich soll eine Warnanzeige für Vergaservereisung bei Flugmotoren entwickeln und aufbauen.Im Vergaser entsteht durch die Ansaugbewegung des Kolbens ein Unterdruck, der die Luft an dieser Stelle abkühlt. Durch dieses Abkühlen kann Eis entstehen und die Motorleistung verschlechtern bzw. schlechtestenfalls den Motor komplett abwürgen. Wenn die Außentemperatur kalt ist und die Luftfeuchtigkeit hoch wird dieser Effekt begünstigt und die Vereisung tritt auch meistens nur dann auf. Meine Aufgabe ist es, eine Elektronik aufzubauen, die den kritischen Zustand erkennt und den Piloten warnt. Dazu habe ich mir bis jetzt folgendes (ganz grob) gedacht: 2 Sensoren (Temperatur und Feuchte)->Messumformer -> Mikrokontroller (PIC oder Atmega)-> Ausgabe mit LEDs und/oder 7-Segment-Anzeige Die Temperatur werde ich wahrscheinlich mit einem Pt100 in Vierleiterschaltung abgreifen und als Feuchtesensor kommt der SHT11 von sensirion in Frage. Was ich noch nicht weis ist, welchen µC ich nehmen soll. Bis jetzt habe ich nur einmal einen PIC 16F873 mit Assembler programmiert. Von vielen Kollegen habe ich aber gehört, dass die Atmel µC wirklich super und leicht zu programmieren sein sollen. Habt ihr irgendwelche Ideen welcher µC sich für mein Problem gut eignet? Darübner hinaus wäre ich auch für Hilfe und Tipps im Bereich Messumformer, also die Elektronik zwischen Sensor und µC, sehr dankbar. (Passt zwar nicht in dieses Forum, aber vielleicht weis ja trotzdem jemand was dazu :) Schon mal danke im Vorraus! Mfg Thomas Patek - BA-Student Mechatronik im 5.Semester
Ich kann mir sehr gut vorstellen, dass es sowas schon in zig Ausführungen gibt. Was möchtest du denn besser machen?
@ Stefan: Hmm, sollte man zwar meinen, dass es sowas schon in zig Ausführungen gibt, habe aber sowas noch nie gesehen. Thomas - Die niedrigste Temperatur tritt im engsten Querschnitt des Vergasers auf - dort wo der Kraftstoff in die Ansaugluft gelangt (Beschleunigung der Strömung im Vergaserventuri bewirkt adiabatische Abkühlung, plus Verdunstungskälte des Kraftstoff). Am einfachsten und wahrscheinlich am besten wäre es, genau da einen Temperatursensor zu montieren, falls T<=0°C gibts eine Warnung, damit der Pilot dann ggf. die Vergaservorwärmung betätigen kann. Aus Temperatur und Feuchte der Aussenluft da was zu berechnen geht bestimmt auch, müsste aber wohl auf das Flugzeug und den Motor abgestimmt sein, was viele Messdaten erfordert, die nur mit viel Aufwand zu kriegen sind. Vergaservereisung kann bei Aussentemperaturen von -5°C bis ca. 20°C auftreten - darüber gefriert es nicht mehr und drunter ist nicht genug Feuchtigkeit in der Luft. Das schwierige ist, zu berechnen wo genau es kritisch wird, denn das ist von Motor zu Motor bzw. sogar von Motoreinbau zu Motoreinbau verschieden. Wenn Du im kritischen Querschnitt misst, entfällt dieses Problem - dafür musst Du allerdings einen Temperatursensor in den Vergaser forschen. Beim Feuchtesensor musst Du beachten, dass viele nicht mit Betauung klar kommen und dann Mist messen. Gruss, Thorsten
Such mal nach dem "carbueator ice detection system" von Fa. Iceman Aviation Supplies und von Fa. A.R.P. (oder ARP) Industries. Inc. Andere Suchbegriffe sind detectors/warning devices und interessant sind auch Studien über die effectiveness/sensitivity Patente liefern oft gute technische Daten. Das US Patentamt ist online und kostenlos...
Hi leude! Danke für die Antworten. @ Stefan: Des ganze is ne Studienarbeit, hätte auch gedacht sowas würde es sicher schon geben. Aber wenn man mal ein wenig im Netz surft, findet man eigentlich nichts (also so gings mir zumindest...) Ich schätze mal, dass solche Innovationen mehr von der Automobilindustrie oder Firmen wie Lufthansa (Transportflugzeuge) ausgehen. Da es in den Bereichen praktisch keine Vergaser mehr gibt, dafür geregelte Einspritzanlagen, wurde da wohl noch nichts gemacht. Die meisten Flugmaschinen kommen außerdem noch aus den 30-60iger Jahren. Danke für den Tipp mit den Ami Patenten, werde ich mal nachgehen! @ Thorsten: Ja das mit der Taupunktberechnung ist wirklich nicht ganz so einfach, bin gerade dabei da etwas Literatur durchzuwälzen... Die Geschichte mit der adabiatischen Abkühlung stimmt so exakt, scheint so als ob du dich auch schon Thermodynamik ausgiebig befasst hast :) Habe auch zuerst dran gedacht die Sensoren im Vergaser anzubringen, aber davon wurde mir dringenst abgeraten. Vor allem beim Feuchtesensor. Da soll es kaum möglich sein, die in so einem aggressiven Medium zu betreiben. Ausserdem müsste das ganze dann eigensicher ausgelegt werden,wegen Explosionsschutz. Darüber hinaus darf sich da drinne ja auch auf keinen Fall was (mechanisch) lösen können. also ich sehe da wenig chanchen. Temperatursensoren gibt es sicherlich für solche Einsatzorte, v.a. PT100,usw... Dann wären da aber noch die andern beiden Probleme wie beim Feuchtesensor. Ausserdem wäre die Montage für die Piloten ziemlich aufwändig. Ich denke mal, ich werde den Feuchtesensor wohl eher im Augtrakt, außerhalb des Vergasers anbringen. Beim Temperatursensor bin ich mir noch unschlüssig... Was für mich momentan noch ein größeres problem darstellt, ist die auswahl des µC und die Kommunikation mit den Sensoren. Kann mir da vielleicht jemand Tipps geben? Mfg Thomas P.
Was genau ist Dein Problem bei der Auswahl des Controllers? Prinzipiell ist es vollkommen egal, da beinahe jeder Wald-und-Wiesen µC Deine Anforderungen erfüllen wird. Bleibt also Noch die Frage nach Preis/Beschaffbarkeit/Vorkenntnisse/Support. Mit einem AVR machst Du bestimmt nichts verkehrt. Software gibts gratis und Support findest Du hier (und anderswo). Bei 1,50 Öcken für nen Mega8 wird der Preis wohl auch kein Hindernis darstellen. Wenn Du Dir beim Temperatursensor noch ein wenig Aufwand ersparen willst: Es gibt integrierte Bausteine mit z.B. I²C Interface. Macht die teure und aufwändige Auswerteschaltung (Konstantstromquelle, Differenzverstärker...) überflüssig und eine gewisse Genauigkeit (nicht zu verwechseln mit Auflösung) ist auch garantiert.
Frank wrote: > > Mit einem AVR machst Du > bestimmt nichts verkehrt. Fürs Flugzeug? Bekommt "dommes" das überhaupt zugelassen?!? Oder spielt das heutzutage keine Rolle mehr? dommes wrote: > >Ich soll eine Warnanzeige für Vergaservereisung bei Flugmotoren entwickeln und aufbauen. Naja - obwohl: kann ja sein dass "dommes" für eine Firma entwickelt, die entsprechende Zulassungen bewirken kann. in dem Fall würde ich auch einen AVR nehmen, jedoch einen Automotive Typ mit erweiterten Temperaturbereich. Skeptisch AxelR.
Mit welchem µC ist denn die Zulassung schon inbegriffen? Dass dommes die Bauteile passend für den Temperaturbereich auswählt, in dem sie betrieben werden, nehme ich mal an.
Das Stichwort Ex-Bereich macht die Sache kompliziert. Egal was er für Bauteile nimmt, das fertige Produkt muss von einer Prüfanstalt (PTP IBExU LCIE und viele mehr) geprüft werden. Und das wird erstens teuer und zweitens ist das langwierig und drittens, kannst/darfst du nach der Prüfung an dem Produkt nichts mehr ändern ohne eine erneute (schnellere) Prüfung bei der Prüfanstallt zu beantragen. Vorausgesetzt du willst das ding verkaufen, wenn nicht trägst du eben das volle Risiko wenn etwas damit passiert hehe :-) BTW du kennst dich mit Atex und der 94/9/EG aus?
@ Frank Es gibt wohl Einzelzulassungen für Bauteile bsp. Temperaturfühler PT100 für den Ex-Bereich(damit meine ich jetzt keine µC oder Widerstände oder sowas) aber die Gelten dann auch nur wenn diese entsprechend verbaut sind d.h. an einem Regler mit eigensicherer Ansteuerung des PT100, dabei hat der REgler dann wieder eine eigene Zulassung. Du kannst fast alle "normalen" Bauteile für ein Ex-Produkt verwenden, aber das gesamte Element muss bei einer Prüfstelle eingereicht werden. (das kann dann auch je nach Komplexität mehrere Monate dauern) Zusammengefasst: Einzelteile können 0815 Bauteile sein, das Endprodukt muss Atex geprüft sein. Du kannst ja zb. mit einfachen ungefährlichen Bauteilen eine so beschissene Schaltung aufbauen, die unter bestimmten umständen von selbst in Flammen aufgeht, das wäre dann im Ex-Bereich etwas ärgerlich hehe
Das mit der Explosionssicherheit ist ja schön und gut. Die IMO wichtigere Frage ist, ob man die Sensoren wirklich in explosionsgefährdeten Bereichen anbringen sollte/kann/muss. Auch, wenn es "nur" eine Studienarbeit ist, wird wohl niemand ernstahft in Erwägung zeihen, irgendwelchen Firlefanz (tschuldigung) IN seinen Vergaser einzubauen. Deswegen sehe ich die Probleme nicht bei der µC Wahl, sondern bei der Findung einer vernünftigen Sensorik. Und bei allem Respekt, ein Pt100 IM Vergaser ist nicht vernünftig.
Das war ja auch nur ein Bsp. klar baut man sowas nicht da ein :) Es ging mir nur darum klarzumachen was da für ein Rattenschwanz in sachen EX hinterherkommt. Man muss sich eben mal schlau machen, ob es dort eine Ex-zone ist oder nicht, und wenn ja welche und wie gross. vorher braucht man eh nicht weiter zu machen. Dann kann man entscheiden wie man weiter vorgeht.
Tja, ich fürchte nur, so ein System wird man nie hinkriegen, ohne "irgendwelchen Firlefanz" in seinen Vergaser einzubauen. Selbst wenn Du die kritischen Bedingungen durch Messung der freien Strömung (Temperatur/Feuchte) feststellen willst - Du wirst es nie zugelassen bekommen ohne den Nachweis, dass damit auch die kritischen Bedingungen alle erfasst werden. Und die treten nun mal im Vergaser selbst auf. Zumindest für die Zertifizierung kommst Du um Sensorik im Vergaser selbst also nicht drumrum. Und das würde ganz schön viele Flüge in verschiedenen Bedingungen bedeuten. Uebrigens funktoniert auch das oben erwähnte "carburetor ice detection system" von der Fa. Iceman mit einem Sensor im Vergaser... Gruss, Thorsten
...ja, mit einem optischen Sensor, was an dieser Stelle wohl auch seinen Grund hat. Mit POF könnte man alle elektrischen Dinge aus dem Explosionsbereich entfernen und die Veränderungen am Ansaugtrakt blieben im überschaubaren Rahmen. Wirklich in den Vergaser müsste man mit einer optischen Lösung nicht, die Vergaserwand reicht schon. Noch dazu erkennt man wirklich, wenn sich Eiskristalle bilden. Das Schätzeisen Temperatur und Luftfeuchte ist halt immer noch auf ein mathematisches Modell angewiesen.
Stimmt, und eine optische Lösung kann man wohl auch recht preiswert an einen Mikrocontroller (welchen auch immer) hinforschen. Hat (wie meistens) schon seine Gründe, warum das bestehende System so aussieht... :-) Einfach in die Vergaserwand einbauen dürfte leider nicht reichen, denn es gibt mehrere Arten von Vergaservereisung: das sog. throttle ice (Eisansatz an der Drosselklappe), fuel ice (Eisansatz im Ansaugtrakt stromabwärts von der Kraftstoffzufuhr) und impact ice (anfrieren bereits auskondensierter Feuchtigkeit an exponierten Stellen, z.B. Drosselklappe), siehe auch http://www.geocities.com/mentone_2000/learningzone/wintertips.htm Vergaservereisung kann also an verschiedenen Stellen auftreten, was das Detektieren erschwert. Viele Eisdetektorsysteme (für externe Vereisung) arbeiten daher mit Proben, die einen höheren Fangwirkungsgrad haben als das Flugzeug selbst. D.h., an der probe wird sich zuerst Eis ansetzen, dann erst am Flugzeug. Vielleicht könnte man es hier so ähnlich machen.
Hi Leude! ich war heute morgen bei meinem Studiengangsleiter und habe mit ihm abgeklärt, wie genau er sich das ganze vorstellt. Es langt ihm, wenn die Sensoren außerhalb des Vergasers angebracht werden. allerdings sollte das ganze schon irgendwo im Ansaugtrakt passieren. Die ganze Geschichte mit EX fällt für mich also erst mal weg. Wenn ich mit der Arbeit rechtzeitig fertig bin (bis KW 51) kann ich immernoch schauen, inwiefern ich das Ganze präziser mache. Bis dahin muss erstmal ein System mit Sensorik, µC und Anzeige stehen. >Axel Rühl wrote: >... >in dem Fall würde ich auch >einen AVR nehmen, jedoch einen Automotive Typ mit erweiterten >Temperaturbereich. Ich habe mich gerade etwas in das Datenblatt (gibts nicht auch auf deutsch oder!?) des Atmega 8 eingelesen und wollte den dann eigentlich nehmen. A/D-Wandler für die Sensorausgänge is ja schon mit dabei. Tutorials zum Programmieren gibts ja auch genügend... Warum brauch ich einen Automotive Typ mit erweitertem Temperaturbereich? >Frank wrote: >... >Deswegen sehe ich die Probleme nicht bei der µC Wahl, >sondern bei der Findung einer vernünftigen Sensorik. Und bei allem >Respekt, ein Pt100 IM Vergaser ist nicht vernünftig. Sorry, wenn meine Frage doof ist, aber warum ist das unvernünftig? was würde sich besser eignen? und ist PT100 auch außerhalb des Vergasers unvernünftig? >.... >Mit POF könnte man alle elektrischen Dinge aus dem >Explosionsbereich entfernen und die Veränderungen am Ansaugtrakt blieben >im überschaubaren Rahmen. Was ist P0F ?? Die Ideen mit dem optischen Sensor und der Vereisungsprobe finde ich auch nicht schlecht werde ich mal nachgehen... Gruß dommes
ach ja, hab noch was vergessen. Welche Software und Hardware würdet ihr mir zum Programmieren mit C bzw mit Assembler empfehlen?
Guck dir mal die SHT-Sensoren von Sensirion (www.Sensorion.com) an. Das sind kombinierte Temperatur-Feuchte-Sensoren... und noch digital. Wie sich das mit irgendwelchen EX-Abnahmen verhält, kann ich nicht sagen.
Das scheint mir ein komisches Thema zu sein. Das Vergaservereisungsproblem ist wohl bekannt obschon die Darstellung hier der Komplexität des Problems etwas hinterherhinkt, andererseits ist es ein Problem das ehr Flugzeuge älterer Bauart teilen, weil die Motorentechnik aus den 30er Jahren stammt. Die moderneren Motoren haben inzwischen nicht einmal mehr eine Vergaservorwärmung und wer ein 30 oder mehr Jahre altes Flugzeug fliegt, wird kaum Geld in ein mehrere 1000 Euro teures Überwachungssystem investieren, fürchte ich. Auch wäre für die Zulassung meines Wissens die Erlaubnis des Motorherstellers erforderlich, die für die alten Motoren schwer zu bekommen sein wird. Letztendlich wird der Pilot dem System kathegorisch misstrauen, schon weil er es vor dem Flug nicht prüfen kann, es sei denn er würde den Vergaser vereisen. Das dürfte einer Personengruppe schwer zu verkaufen sein, die einen Holzstab in den Tank steckt um den Treibstoffvorrat zu überprüfen, weil sie auch den Tankuhren (berechtigter Weise) misstraut. Ich fürchte das die Realisierung und die praktische Erprobung des Systems arg problematisch wird. Wenn es nur um den "Beweis das es geht" geht würde ich sagen das es jeder AVR tut, für den praktischen Einsatz würde ich noch mehr Energie in die Vorarbeit investieren. Wenn Du im Avionic-Bereich entwickeln möchtest, was auch zum EInsatz kommen soll, würden mir ehr Sachen einfallen wie - Höhenmesser mit Erkennung von Abweichungen (ortsverschiedene QNH) - zuverlässige Tankuhren - logische Lean-Meter die nicht ständig mit toten Sensoren zu kämpfen haben - funktionierende Tankanzeigen - Automatische Memo-Systeme zur Erfassung von Start- und Landezeiten (wie Oscar z.B.) ...
@ flyingwolf danke für die Tipps und Vorschläge, aber das ganze is ne Studienarbeit die mir von meinem Leiter aufgetragen worden ist. Daher sag ich einfach mal,dass die Funktionalität in der Praxis eher zweitranging ist. Wichtig für mich ist es erstmal, ein System aufzubauen, dass in einem bestimmten Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsbereich eine rote LED zum Leuchten bringt. Extras und Verbesserungen kommen an die Reihe, sobald das steht... @ WM-Rahul Danke für den Tipp, auf die Sensoren bin ich schon aufmerksam geworden :) Werde wahrscheinlich einen von denen nehmen... kann mir jemand meine Fragen aus dem Artikel vom 16.10.2006 13:28 Uhr beantworten?
würde mich mal interessieren wie das dein Studiengangsleiter überhaupt prüfen will. Hält der dann einfach ein Kühlspray vorne rein? Dann wäre ja eine reine Temperaturmessung auch schon "ausreichend". Oder kann er da wirklich eine bestimmte Luftfeuchte und Temperatur erzeugen um das ganze zu prüfen?
Dass so eine Anzeige nicht serienmäßig installiert wird, hat vielleicht auch noch einen anderen Grund: Ob sich Eis im Vergaser bildet, hängt nicht nur von der Luftfeuchtigkeit und - Temperatur ab, sondern auch vom Ladedruck im Vergaser. Bei Vollgas braucht man eher nicht mit Vergaservereisung zu rechnen. Am schlimmsten ist es im schnellen Sinkflug bei hoher Motordrehzahl trotz weit zurück genommenem Gas. (weil der Gegenwind den Prop antreibt) In diesem Fall herrscht großer Unterdruck im Vergaser, und die adiabatische Abkühlung und die Gefahr der Eisbildung ist dann am größten. Ein hilfreicher Trick: Immer wenn man mit wenig Leistung fliegt, die Vergaservorwärmung ziehen. Bei sehr Hoher Leistung Vergaservor- wärmung kalt stellen. Der Leistungsverlust wegen zu warmer Ansaugluft ist im Teillastbetrieb nicht sooo gravierend. Die Vergaservereisung OHNE Vergaservorwärmung bei Vollgas äußerst unwahrscheinlich.
>Ich habe mich gerade etwas in das Datenblatt (gibts nicht auch auf >deutsch oder!?) des Atmega 8 eingelesen und wollte den dann eigentlich >nehmen. A/D-Wandler für die Sensorausgänge is ja schon mit dabei. >Tutorials zum Programmieren gibts ja auch genügend... >Warum brauch ich einen Automotive Typ mit erweitertem Temperaturbereich? Datenblatt gibts AFAIK nur in englischer Sprache. Sollte aber kein allzugroßes Problem darstellen, weil die Sätze relativ einfach sind. leo.org ist Dein Freund. Bauteile für den automotive-Einsatz haben einen erweiterten Temperaturbereich. Bei Deiner Anwendung könnte es ja durchaus mal vorkommen, dass es kalt wird. >Sorry, wenn meine Frage doof ist, aber warum ist das unvernünftig? was >würde sich besser eignen? und ist PT100 auch außerhalb des Vergasers >unvernünftig? Wenn ich ein älteres Flugzeug hätte, würde ich den Teufel tun und irgendwelche zerspanenden Maßnahmen an meinem Vergaser vornehmen. Bei den Ersatzteilpreisen! Für eine gute Befestigung wird man kaum andere Möglichkeiten haben, oder? Zumal ich in keinen Ansaugtrakt der Welt irgendwelche Dinge einbauen würde, die der Hersteller da nicht vorgesehen hat. Nur meine Meinung. Was den Pt100 angeht, ist es halt ein nicht unerheblicher Aufwand, damit wirkliche Genauigkeit zu erhalten. Ein LM75 kann das einfacher. >Was ist P0F ?? http://de.wikipedia.org/wiki/POF
I²C heisst bei Atmel TWI. Es bietet sich auch bei einem Single-Master-Bus an, die I²C in Software nachzubauen.
I²C heisst bei Atmel TWI. Es bietet sich auch bei einem Single-Master-Bus an, die I²C in Software nachzubauen. Für die SHT-Sensoren muß man das eh zu Fuß machen...
Kann es sein, dass TWI für "two wire interface" steht und das eigentlich alle AVR das haben (auch schon der Atmega8) !!? Kann ich einen Sensor mit I²C dann direkt an den AVR anschliessen, und muss nur noch die Software dementsprechent gestalten..?
hmm, im datenblatt der feuchtesensoren SHT1X/7X von sensorion steht zum beispiel "digital 2 wire interface", aber nicht kompatibel zu I²C !? Wie les ich den Sensor dann aus, bzw. was ist anders wie bei I²C!? Fragen über Fragen.... :)
Ja das nervt mit dem pseudo- i2C. Beispielcode (8051er Keil-Compiler) gibt es aber auch bei Sensirio. http://www.sensirion.com/de/02_sensors/03_humidity/00_humidity_temperature_sensor/01_humidity_sensor_sht10.htm Vielleicht auch noch Interessant für dich: das mit der Taupunktberechnung. Beispiele für AVR gab es hier im Forum auch schon einige. Leider findet man heute nichts mehr (vielleicht ist es besser wenn man sich anmeldet ?) Gruß
Ich nehme zur Feuchtemessung einen SHT11 mit digital 2 wire ausgang und zur Temperaturmessung einen DS1620 (ebenfalls digitaler 2 wire ausgang). Heisst das jetzt mein Atmel braucht 2 TWI !?? Dann würde der Atmega8 nicht gehen.Glaube aber das habe ich falsch verstanden oder?
Wieso willst du zwei Sensoren verwenden, wenn der SHT schon beide abdeckt? Wie oben schon erwähnt, gibt es im Dateblatt einen Beispielcode für 8051 und die Timing-Diagramme sind auch dabei. Das solltest du hinbekommen.
Hi Leute, hab einiges getan seit der Aufgabenstellung. Verwende jetzt einen SHT75 (2-wire-bus) zur Feuchtemessung und einen DS1820 (1-wire) zur Temperaturmessung.Temperatur wird an einer anderen Stelle, wie die Feuchte gemessen. Daraus wird in einem ATmega8 der Taupunkt berechnet und als Ausgabe dient ein LCD display und LEDs. Schaltplan und Platine habe ich im Eagle erstellt. wenn jemand Interesse hat, sich das ganze anzugucken, mir bitte eine E-Mail schreiben. Dann verschick ich die .brd und/oder .sch gerne. Über anschliessende Kritik würde ich mich auch freuen. Gruß Thomas P.
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