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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Fluggeschwindigkeit messen


Autor: Dani Meiler (dani_m)
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Hallo Zusammen,

ich bin mir am überlegen wie ich die Geschwindigkeit meines 
Modellflugzeuges messen kann. Es handelt sich dabei um ein reines 
Segelflugmodell. Radarpistole und Weg/Zeitmessungen möchte ich 
ausschliessen. Ich überlege mir dies mittels einer kleinen Elektronik, 
welche ich im Modell unterbringen kann, zu realisieren.

Bevor ich nun weiter in die Details gehe und mir überlege wie/wann ich 
diese gemessenen Daten speichern und danach wieder auslesen möchte, 
würde ich hier gerne fragen was generelle Ideen und Voraussetzungen für 
solch eine Lösung wären. Was für Komponenten sind notwendig, wie klein 
könnte man das realisieren (je kleiner und leichter je besser), etc.

Ich selbst komme aus der Informatik und habe mich (im Studium) auch 
schon mit Mikrocontrollerprogrammierung „herumgeschlagen“, bin in dem 
Gebiet jedoch eher blutiger Anfänger als Profi.

Was meint ihr dazu?
Vielen Dank für ein paar Stichworte :-) !!

Grüsse
Dani

Autor: Stefan (Gast)
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Bei richtigen Flugzeugen wird ja ein Staurohr für die aufprallende Luft 
und eine Druckmessung verwendet. Aber ich kann mir gut vorstellen, dass 
dieses Staurohr nicht beliebig verkleinert werden kann.

Autor: Dirk S. (fusebit)
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Diffenzdruck mit einem Staurohr messen.

Das ist sehr genau möglich, problematisch ist die Beschaffung des 
Rohres.

Autor: Fabian B. (fabs)
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Gibts schon diese Staurohre. Schau mal bei Varios, da gibts doch auch 
die mit Kompensation ob man aufwärts oder abwärts fliegt...die also 
wirklich nur den Auf- oder Abtrieb der Thermik anzeigen. sowas müsste 
sich dafür gut verwenden lassen...
diffentielle Drucksensoren gibts auch, sind aber nicht billig. Schau mal 
bei der ADXL4000 Serie von Freescale glaub ich.

Gruß
Fabian

Autor: Thorsten (Gast)
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GPS?

Autor: Dani Meiler (dani_m)
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Vielen Dank für die Infors mit dem Staurohr, ich werde mich darüber 
einmal schlau machen. Die Idee mit den GPS finde ich auch ein sehr 
interessanter Ansazt.

Grüsse
Dani

Autor: Wolfgang Horn (Gast)
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Hi, Dani,

fliegt Dein Modell in der Nähe der Schallgeschwindigkeit? Kaum.

Die einfachste Methode: Ein zweiter Propeller, ein Mini-Propellerchen.

An den kannst Du einen kleinen Motor als Dynamo anschließen oder einen 
fast reibungslosen Inkrementalgeber aus der Maus im Schrott ausbauen und 
dessen Ton in das Audio Deines FBAS einkoppeln. Oder einen dran hängen.

"Im Krieg und beim Basteln hat nur das Einfache Erfolg". (frei nach Carl 
von Clausewitz)


Ciao
Wolfgang Horn

Autor: G. B. (geri)
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Hallo

Schau doch mal bei www.sprut.de:)

Beste Grüsse

Geri

Autor: Johannes A. (Gast)
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Ich hab schon ein paarmal gelesen, dass ein Motor aus einem 
(elektronisch) gestorbenen Servo gerne verwendet wird:
Ein selbstgebogenes Mini-"Lüfterrad" drauf, einen C von einem Müf oder 
so über die Pole, und dann an einem windstillen Tag auf ner ruhigen 
Landstraße per Auto oder besser noch Mopped "eichen" - natürlich als 
Beifahrer. Die erzeugte Spannung ist dabei erstaunlich linear zur 
Geschwindigkeit...

Zu den weiteren Details, die Du erstmal nicht geschrieben hast,
schlage ich vor, auch mal hier nachzusehen:
http://www.logview.info/phpBB2/viewforum.php?f=5
Da geht es um einen kompletten Selbstbau-Logger mit haufenweise 
Features,
von denen Du bestimmt ein paar gebrauchen kannst.

Gruß Johannes

Autor: Sonic (Gast)
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Es gibt doch diese Handheld-Windgeschwindigkeitsmesser, vielleicht wäre 
der Propeller mit Sensor davon verwendbar? Die Teile kosten nicht die 
Welt!

Autor: Wolfgang (Gast)
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Welches Gewicht kann das Modell tragen?
Ich hatte mal eine Meßeinrichtung mit einer GPS- Maus gebaut, um die 
Geschwindigkeit beim Skifahren zu messen. Die „Anlage“ konnte man aber 
im Rucksack verstauen, da spielte das Gewicht keine Rolle.
Hab schnell mal die Teile gewogen: GPS- Maus mit Kabel   = 190g
Datenspeicher mit Smart Media-Karte und MSP430 einschließlich 3St. 
Microakku   = 85g
es fehlt noch das Gewicht der 5V Stromversorgung für die GPS-maus

GPS hätte zusätzlich noch den Vorteil, dass man weitere Parameter, wie 
Koordinaten, Höhe usw. mit aufzeichnen kann.
MfG
Wolfgang

Autor: Muraer (Gast)
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Es gibt eine Software, die am PC über ein ganz normales Mikrofon über 
den Dopplereffekt die Geschwindigkeit ermittelt. Soll recht präzise 
sein, für die relativ einfache Hardware.
Einfach mal google anwerfen.

Autor: Daniel Lancelle (bucho)
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Staudruck messen mit einem Differenzdrucksensor ist eine gute Methode. 
Du kannst auch die Geschwindigkeit mit einer Windfahne messen. 
Allerdings mißt Du mit diesen Methoden die True-Airspeed und nicht die 
Geschwindigkeit über Grund. Dafür würde man dann GPS benutzen. Es gibt 
noch eine Vielzahl anderer Methoden, aber die sind ziemlich "abgedreht" 
und nicht einfach realisierbar.
Gruß

Autor: Johannes A. (Gast)
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Sorry Leute, aber irgendwie finde ich es echt zum Lachen. Ich mein, Dani 
hat ein Segelflugzeug und "je kleiner und leichter je besser" vorgegeben 
- und da kommen tatsächlich noch Vorschläge zur 
Geschwindigkeitserfassung per Sound oder mit einer GPS-Lösung die >250g 
wiegt.

Nichts für ungut, aber das kann ich nicht verstehen.

Gruß Johannes

Autor: Daniel Lancelle (bucho)
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Eine Lösung mit GPS ist 1. am einfachsten zu realisieren und 2. nicht 
schwerer als das ganze Gedöns das du für die Lüfterradmethode brauchst. 
Das SAM-LS Modul von µblox wiegt nur 23g.

Autor: Johannes A. (Gast)
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Daniel, Dich meinte ich ja gar nicht. Andererseits: Ein SAM-LS oder 
sonst ein GPS-Modul gibt Dir seine Daten nicht so "billig" wie es ein 
Lüfterradsensor tut.

Ein gewisses Drumherum zur Erfassung/Speicherung der Daten braucht halt 
jede Messvorrichtung, also lassen wir die mal außen vor und vergleichen 
nur die Sensorik. Da bekommen wir dann selbst für das leichteste 
GPS-Modul ziemlich hohe Kosten, heftigen Verdrahtungsaufwand mit meist 
eigener Platine (3V Regler nötig!), erheblicher extra Stromaufnahme, die 
am RC-Akku "nuckelt", und Geschwindigkeitsdaten typisch 1mal pro s.

Demgegenüber ist die Lüfterradmessung gnadenlos billig, weil aus 
"Schrott" realisierbar, ist mit zwei dünnen Kabeladern zufrieden, 
verbraucht keinen extra Strom und reagiert im Subsekundenbereich.

Und beim Gewicht lassen sich mit einer Lüfterradmessung noch mindestens 
20g gegenüber einem GPS einsparen.

Ok, wenn Du sowas über eine Firma vermarkten willst, gelten andere 
Regeln, aber der private Bastler braucht die nicht.

Gruß Johannes

Autor: Stefan (Gast)
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Mir gefällt die Lösung mit dem Lüfterrad am besten. Das Schlachten einer 
Maus und Recycling der Signalgeber ist dann das Krönchen. Heh, kannst ja 
sagen, dass ist 'ne Ram Air Turbine wie am Starfighter ;-)

Autor: Johannes A. (Gast)
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Stefan, das selbstgeschnippelte Lüfterrad am ausgedienten Servomotor 
gefällt mir auch am besten. Mit Deinem Krönchen bin in noch am Zweifeln 
- ein Maus-Signalgeber hat nicht das eingebaute Bremsmoment des 
Servomotors, und von daher wahrscheinlich eine schlappere Reaktion bei 
Geschwindigkeitsänderungen...

Gruß Johannes

Autor: Oliver Döring (odbs)
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Ok, ein alter Thread, aber... Hast Du schon eine Lösung?

Die Messung mittels Differenzdruck (das ist übrigens "indicated 
airspeed, IAS" und nicht "true airspeed") halte ich für die sinnvollste, 
da ja die Geschwindigkeit über Grund (GPS) nicht viel über das Modell 
aussagt, insbesondere wenn die Windgeschwindigkeit ggü. der 
Fluggeschwindigkeit nicht mehr vernachlässigbar ist. So wird schließlich 
auch in den manntragenden Flugzeugen gemessen. Die kleinsten Sensoren 
wiegen kaum mehr als 5 Gramm, haben einen 2mm-Schlauchanschluß und sogar 
schon einen Verstärker "on chip", liefern 0,5V-4,5V.

Ein Staurohr ist ganz einfach zu basteln, im Prinzip muß nur ein kleines 
Röhrchen in Flugrichtung mit der Öffnung nach vorne schauen 
(Gesamtdruck), z.B. in der Nase des Modell oder unterm Flügel. Dann 
braucht man noch seitlich am RUmpf eine kleine Bohrung (Statischer 
Druck). Beides wird an einen Differenzdrucksensor angeschlossen, so 
erhält man den Staudruck.

Autor: unbeschreiblicher Rahul (Gast)
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"Prantl-Staurohr" nennt sich das Ding wohl...

Autor: M. Beffa (m_beffa)
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Autor: Sonic (Gast)
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Hi,
die Lösung die  Muraer weiter oben angegeben hat habe ich auch schon mal 
gesehen. Du kannst einen kleinen (aber lauten) Piezopiepser in deinen 
Flieger packen der ständig pfeift. Am Boden zeichnest du mit dem Laptop 
auf und fliegst über dich hinweg (mit möglichst konstanter 
Geschwindigkeit). Aufgrund der Frequenzänderung (=> Dopplereffekt) 
kannst du die Geschwindigkeit ermitteln. Ich hatte auch im Web schon 
fertige Software (Freeware) zum Download gefunden, weiß aber nicht mehr 
wo. Die hatten das für eine Verbrenner-Propellermaschine uns 
Strahlgetriebene benutzt.

Autor: Chris (Gast)
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Wolfgang Horns´ Lösungsvorschlag halte ich für die am einfachsten zu 
realisierende Variante. Könntest alternativ auch mal die Geschichte mit 
der Trägheitsnavigation andenken. Hängst eine Masse an einen mit DMS 
applzierten Stab, errechnest Dir aus der Dehnung und mit der bekannten 
Masse die Beschleunigung ... ist nur laut gedacht könnte aber vielleicht 
funktionieren?!

Grüsse Chris

Autor: rene (Gast)
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Eine einfachere, guenstige, aber nur qualitative Aussage erhaelt man 
beim Einsatz von einem Satz NTC oder PTC. Werden die mit einem kleinen 
Strom ueber die Umgebungstemperatur geheizt, so laesst deren Spannung 
eine Aussage ueber die Luftgeschwindigkeit zu. Die Umgebungstemperatur 
faellt heraus in einer Brueckenanordnung, zB oben und unten am Fluegel.

rene

Autor: unbeschreiblicher Rahul (Gast)
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>so laesst deren Spannung eine Aussage ueber die Luftgeschwindigkeit zu

"Hitzdrahtanemometer"...

bei ELV konnte man mal einen entsprechenden Bausatz erwerben und die 
Bauanleitung herunterladen. Beides scheinen sie aus dem Programm 
genommen zu haben.
Da war es meiner Meinung so, dass man einen konstanten Strom auf einen 
Konstantandraht mit bestimmter Länge gab und dann die Spannung maß.
Es dürfte noch nötig sein, die stationäre Temperatur zu messen...

Autor: Nepi (Gast)
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Ich habe mal von ICs gehört mit denen man Beschleunigungen messen kann. 
Das ganze basierte glaub ich auf dem verbiegen des Siliziumgitters durch 
die Trägheit und einer daraus resultierenden Änderung des Widerstands. 
Das ganze Integriert sollte dann ja die Geschwindigkeit sein... 
vielleicht läßt sich sowas ja irgendwo finden..

Autor: Sonic (Gast)
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Ich kenne die Größe des Modelles nicht, aber der Vorschlag mit 
Dopplereffekt-Messung beläuft sich auf ein zusätzliches Gewicht von <5 
Gramm. Du solltest auch mal sogen was und wann du messen willst,
1. eine ständige Messung, fest eingebaut
2. einmaliger Versuch
3. Geschwindigkeit über Boden oder
4. relative Geschwindigkeit

Autor: Sonic (Gast)
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@ Nepi:
eine Beschleunigung hast du bei konstanter Geschwindigkeit nicht mehr, 
fällt also aus.

Autor: Karl (Gast)
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Daas mit der Beschleunigung geht schon, man integriert aber auch den 
Fehler mit. D.h. dass das Ergebnis beliebig ungenau wird, nur am Anfang 
kann man wirklich eine Aussage über die Geschwinigkeit treffen.
Ich finde die Idee mit dem Dopplereffekt spannend. Man könnte sowohl das 
Mikrofon als auch den Piepser ins Flugmodell stecken. Die Vorteile sind 
die geringen Kosten (im Gegensatz zur GPS-Lösung), viele Messwerte (im 
Gegensatz zu GPS-Lösung, auch die mit dem Windrad ist nicht so schnell 
wegen dem Trägheitsmoment des Rades) und sehr leicht...

Autor: unbeschreiblicher Rahul (Gast)
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>Man könnte sowohl das Mikrofon als auch den Piepser ins Flugmodell stecken

Wie soll man dadurch die Geschwindigkeit bestimmen können?

Autor: unbeschreiblicher Rahul (Gast)
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>>Man könnte sowohl das Mikrofon als auch den Piepser ins Flugmodell stecken

>Wie soll man dadurch die Geschwindigkeit bestimmen können?

Wenn sich beides mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt?
Dann könnte man sich im Auto auch vernünftig unterhalten...

Autor: Sonic (Gast)
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Das hier ist vielleichtinteressant:
http://flyheli.helitron.eu/spektrum.htm

oder das 'Wavescope', die SW die ich meinte:
http://www.46squadron.it/peppe/area%20file%5Cscope...

Autor: Karl (Gast)
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Es kommt eben darauf an wie sich das Medium dazwischen bewegt, im Auto 
hat man normalerwise nicht so Durchzug.
Setz dich mal auf die Spitze eines Jets, sag dem Piloten er soll doch 
bitte mal überschall fliegen und versuch dann mal die Turbine zu hören. 
Der Schall kommt nicht mehr bis zu dir nach vorne --> es scheint also 
doch noch ein Dopplereffekt zu geben

Autor: unbeschreiblicher Rahul (Gast)
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>Setz dich mal auf die Spitze eines Jets, sag dem Piloten er soll doch
>bitte mal überschall fliegen und versuch dann mal die Turbine zu hören.
>Der Schall kommt nicht mehr bis zu dir nach vorne
... Überschall ist das Stichwort...

>--> es scheint also doch noch ein Dopplereffekt zu geben

Der hat mit der Schallgeschwindigkeit nichts zu tun.
Der Dopplereffekt ist die Frequenzänderung eines Geräusches (Signals... 
Dopplerradar lässt grüssen) aufgrund einer überlagerten Bewegung.

Im Fall einer Radarfalle hat mal die ausgesandte Sinuswelle, die als 
Echo zurückkommt.
Wird das Echo von einem stehenden Objekt erzeugt, ergibt sich eine 
Phasenverschiebung zwischen ausgendetem und empfangenen Signal.
Das hat nichts mit der Enfernungsmessung per Radar zu tun - die wird per 
Laufzeitmessung gemacht...
Bewegt sich jetzt das Objekt, werden die Strahlen je nach 
Bewegungsrichtung unterschiedlich schnell zurückgeworfen (kommt das 
Objekt auf den Sender zu, steigt die Frequenz, bewegt es sich davon weg, 
sinkt diese).
Durch diese Modulation kann man auf die Geschwindigkeit des Objektes 
schliessen.
http://de.wikipedia.org/wiki/Doppler-Effekt

Dass man vorne in einem Jet nichts von der Turbine hört, bezweifle ich 
etwas. Das hat trotzdem nichts mit dem Doppler-Effekt zu tun, sondern 
damit, dass man schneller als der Schall ist.

Autor: unbeschreiblicher Rahul (Gast)
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>im Auto hat man normalerwise nicht so Durchzug.

Dann hat man auch eher Probleme mit dem Rauschen...

Autor: Karl (Gast)
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Ok, die Frequenz wird nicht geändert wenn Quelle und Mikrophon auf dem 
Modell sind, aber mit Laufzeitmessung müsste es trotzdem gehen...

Autor: Sonic (Gast)
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Nur sehr, sehr aufwändig! Du müsstest Unterschiede 90° unter dem Flieger 
erkennen und bewerten können, so wie's ein Fishfinder (Echolot) am Boot 
macht. Das geht in der Luft nicht so einfach. Aber einen größeren 
Rechner willst du wohl nicht in den Flieger packen, oder?

Autor: Karl (Gast)
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Ich weiss nicht ob wir aneinander vorbei reden, es geht ja um die 
Geschwindigkêit des Fliegers (meiner Meinung nach gegenüber Luft) und 
wenn die Quelle am Spitz und das Mikrophen ganz hinten anmacht, dann 
kann man die Geschwindigkeit en Flugrichtung messen. Aber ich glaube, 
dass man doch etwas mehr als nur einen AVR braucht um so kleine Zeiten 
messen zu können.

Autor: Sonic (Gast)
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Das was du meinst gibt's in der Meteorologie und nennt sich 
Ultraschall-Anemometer (gabs hier letztens einen Thread drüber), der 
misst die Windgeschwindigkeit. Das kannst du schon machen um die 
relative Geschwindigkeit zu ermitteln. Deshalb wollte ich weiter oben 
wissen was gefragt ist.

Autor: unbeschreiblicher Rahul (Gast)
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>aber mit Laufzeitmessung müsste es trotzdem gehen...
>Fishfinder (Echolot)

Die Version imFlugzeug nennt sich AFIAK "Ground mapping radar" und wird 
gerne in Verkehrs- und Militärflugzeugen als Boden-Abstandsmessgerät 
verwendet (Beim Militär sind die Dinger sehr schmalkeulig...)

Für die Geschwindigkeitsmessung in der Luftfahrt wird in der Regel mit 
Staurohren (Pitot, Prantl) die Geschwindigkeit gemessen.
Mit einem Differnzdrucksensor sollte sowas möglich sein.

Autor: Sonic (Gast)
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>Mit einem Differnzdrucksensor sollte sowas möglich sein.
Drucksensor reicht völlig. In alten Flugzeugen ist da sogar nur 'n 
einfaches Manometer drin. Teilweise U-Rohr mit Flüssigkeit.
Aber für seinen Segelflieger (weiß immer noch nicht wie groß der ist und 
was er Messen will) ist halt vermutlich jedes Gramm zuviel.

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