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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Sensorik - Dynamisches Wuchten von Rotorblättern


Autor: ABSimon (Gast)
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Hallo,

ich habe immer wieder das Problem,
das ich bei ferngesteuerten Hubschraubern
die Rotorblätter nicht zu 100% gewuchtet
bekomme.

Selbst mit einer sehr feinen Waage.

Wäre es nicht möglich mit einem
Beschleuningssensor (Messung Vibrationen)
und mit einem Rotary Encoder (Messung
Rotorstellung) hier weit bessere Ergebnisse
zu erreichen.

Durch die Fliehkräfte werden unterschiede
im Schwerpunkt und im Gewicht doch um
ein vielfaches in der Rotation multipliziert
und so könnte man viel besser Ergebnisse
erreichen.

Ist da Vorhaben mit diesen Sensor realistisch?

Über Feedback würde ich mich sehr
freuen.

Vielen Dank & Viele Grüße
ABSIMON

Autor: Hagen Re (hagen)
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also ich denke schon. Den Rotaryencoder kanst du aber ersetzen durch 
eine simple Lichtschranke oder Hallsensor. Per MCU misst du dann die 
Umdrehungszahl der Rotorblätter und kannst mit genügend hochauflösendem 
Timer daraus die Winkelposition errechnen. Die wird dann synchron zu den 
Messwerten des Beschleunigungssensor sein. Dieser muß aber mit hoher 
zeitlicher Auflösung arbeiten und das dürfte wohl das eigentliche 
Problem dabei sein. Die meisten Sensoren dieser Art, also MEMS basiert, 
sind dafür zu langsam.

Gruß Hagen

Autor: mr.chip (Gast)
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Was genau willst du messen? Die Unterschiedlichen Fliehkräfte mit einem 
Beschleunigungssensor, wohl kaum, oder? (Oder dann erkläre mir mal, wie 
und wo du den Sensor anbringst...)

Autor: Guest (Gast)
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Habe im TV vor einiger Zeit eine Doku über einen gesehen der so riesen 
Modellhelis baut. Der hatte auch das Prob, hat es aber mech. gelöst. Die 
Rotorblätter waren so befestigt, dass sie sich unter Drehung selber 
ausrichteten und die Unwucht korrigierten

Gruss

Autor: Sebastian (Gast)
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Die Drehzahl ist doch nicht so hoch. Ich würde einen einachsigen 
Beschleunigungsmesser möglichst weit oben am letzten Lager (vlt. 
Taumelscheibe) anbringen und wie im Beitrag oben, einen Synchronimpuls 
mittels Lichtschranke oder Hall aufnehmen. Das ganze dann mit Oszi 
aufnehmen. So kannst du die Qualität der Unwucht und die Position der 
exzentrischen Masse gut ermitteln.
Wichtig: Der Heli muss elastisch gelagert werden, damit er sich entgegen 
der Unwucht "beschleunigen" kann. Und der Motor sollte nicht zu sehr 
schütteln, zusätzlich könnte man das Signal niederfrequent filtern.
Such mal nach Auswuchtmaschine für Modellturbinen, da gibt's im netz 
schöne Anleitungen mit Piezoelementen.

Autor: Einhart Pape (einhart)
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Warum nehmen wir nicht den Sensor, der die Ursache der Beschleunigung 
bei schlechter Lagerung ermittelt? Die Sache mit elastischer Lagerung 
bringt schlimmstenfalls auch noch eine Resonanzen.

Vorschlag: Kraftaufnehmer verwenden.

Autor: Stefan Heindel (Gast)
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Idee!

Auch schon mal selbst ausprobiert. Fixiere den Hubi irgendwie an den 
Kufen (wenn du es am Hubi direkt auswuchten willst). Binde einen Faden 
oder Draht an der Naehe des Hauptrotorlagers fest. (Sollte natuerlich 
nicht in die Rotorblaetter gelangen!) Dann befestigst du das andere Ende 
an der Membran eines Piezolautsprechers (einer ohne Elektronik!), den du 
an einer Wand oder aehnliches befestigst. Dann spannst du das Seil ein 
wenig und schliesst den Piezolautsprecher an ein Oszi an, und schon 
kannst du wunderbar die Unwucht quantifizieren!
Dann kannst du ja ein wenig Gewicht an den Rotorblaettern anbringen und 
sehen ob es mehr oder weniger wird... schon nach wenigen Versuchen hat 
man ein gutes Ergebnis gefunden.
Luxusvariante: Du machst ausserdem noch eine Positionserkennung mit 
einer Lichtschranke oder aehnlichem, die bei jeder Rotorumdrehung einen 
Puls gibt und schliesst es an den Triggereingang vom Oszi an. Dann 
weisst du auch wo sich die Unwucht befindet (Wobei die Chance auch so 
nur 50 zu 50 ist ;) )ç

Gruesse,

Stefan

Autor: michi (Gast)
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Du machst was falsch beim auswuchten! nicht nur das Gewicht von beiden 
Rotorblättern muss gleich sein, sondern auch die Schwerpunkte beider 
Blätter muss sich auf einer Kreisbahn bewegen! Das heißt beide 
Schwerpunkte müssen den gleichen Abstand von der Rotorblattaufnahme 
haben!

Autor: Guest (Gast)
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Darum schrieb er ja wohl dynamisch wuchten... Ist ja klar, dass der 
Schwerpunkt auch einen Einfluss hat. Ich kenne das mit dem dynamisch 
Wuchten nur von Rennmotoren. Bin selber jahrelang Rennen gefahren und 
habe auch Motoren aufgebaut. Dort hat man das Problem beim Wuchten der 
Pleuel. Habe mir dann eben eine Lehre gebaut in welcher ich das Pleuel 
auf alle erdenkliche Arten ausrichten, und wiegen kann. Ist rel. schwer 
mit Worten zu erklären und Bilder hab ich leider keine

Gruss

Autor: Sebastian (Gast)
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Das geht mit Zwei Schneiden, wobei eine Schneide auf einer Waage sitz.
1. Gesamtmasse ermitteln
2. Blatt/Pleuel auf die Schneiden (an den Enden bzw. in den Augen) 
auflegen
3. Aus dem Verhältnis von Gesamtmasse und Lagerreaktion die Position des 
Schwerpunkts berechnen

Autor: Daniel Cagara (cagara)
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Naja die einfachste Methode bei Helikoptern die Rotorblätter 
auszuwuchten ist mittels Klebeband an den Enden.

Vielleicht ziehst du die Rotorblätter auch zu fest an, die müssen schon 
mehr oder weniger locker sein um sich erst beim drehen richtig 
auszurichten!

Autor: ABSimon (Gast)
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Hi vielen Dank für die Nachrichten.

Ich bin nur drauf gekommen weil das mit großen manntragenden Helis
genauso gemacht wird. Die haben einen Prüfstand und können dann
auf Gramm genau die Blätter auswuchten.

Grundsätzlich kann man ja mit einer feinen Waage das Gewicht der
Blätter angleichen und mit einem Messerrücken den Schwerpunkt
vergleichen. (mit Klebeband macht man den Ausgleich, bei allen
Helis sind die Blätter Horizontal frei gelagert, so das diese
sich durch die Fliehkraft ausrichten)

Allerdings nur zu 80%, der Rest ist Glück. Desto kleiner die
Blätter desto schwieriger ist das ganze. Persönlich finde ich
das etwas frustrierend. Achso, Autoreifen werden auch so gewuchtet.
Gemessen werden Vibrationen. Als eine feine Unwucht.

Programmieren kann ich eigentlich ganz gut. Ich denke wenn
ich jederzeit die Blattstellung und aktuellen Vibrationen
auslesen kann, komme ich schon auf ein Gutes Ergebnis.

Theoretisch müßte man auch den Blattschwerpunkt durch den
vergleich von unterschiedlichen Drehzahlen feststellen können.

Ideal wäre eine perfekte Laufruhe innerhalb von 2 Minuten :-)

Mein Plan,
Diesen Rotary Encoder
http://www.sensorsportal.com/HTML/DIGEST/april_06/...

Hier mit kann ich jederzeit auch bei Mehrblattrotorköpfen
(z.B. 5 Stück :-)) jedes Blatt bei jeder Drehzahl identifizieren.

Vibration mittels
http://st.com/stonline/products/literature/od/10221.pdf

Gummilagerung der Rotorblätter, langsame Drehzahl (z.B 100 pro min)
und mal die ACC Ausschläge bei welcher Blattposition sind.

Dann, geben überliegendes Blatt in der Mitte beschweren und
dann nochmal vergleichen.

Hmm, etwas schwierig, gerade bei mehreren Blättern und
unterschiedlichen Schwerpunkten.

Vielleicht wäre die Idee mit einem Referenzblatt besser.
Jedes Blatt wird mit dem Referenzblatt solange ausgewuchtet
bis in allen Drehzahlen ein vibrationsfreier Lauf gewährleistet ist.

Bzgl. einer Aussage zum Schwerpunkt, hier müßte man die
Vibrationen bzgl. unterschiedlichem Blattgewicht und
unterschiedlichem Schwerpunkt unterscheiden können.

Auch nicht ganz einfach, aber kann man bestimmt durch
testen in Erfahrung bringen.

Sieht hier jemand ernsthafte Problem?

Nochmal Danke für die Hilfe
Mfg
Askan

Autor: ABSimon (Gast)
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Achso, ein Nachtrag, ich habe kein Oszi...

Autor: ABSimon (Gast)
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noch ein Nachtrag, der ACC kommt so nah wie möglich an die 
Rotorblattaufnahme.
Wird ein eigener Prüfstand, soll nicht im Heli gewuchtet werden.

Autor: Thilo M. (Gast)
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Du kannst mittels Prüfgewicht, Drehzahlsensor (1 Imp. pro Umdrehung) und 
einem Beschleunigungssensor wuchten. Die Fa. Schenck macht sowas in drei 
Ebenen.
Eine konstante Drehzahl und eine 0°-Markierung (optisch, wie auch immer) 
wird zur Berechnung des Unwucht-Winkels benutzt.

1. mit konstanter Drehzahl laufen lassen (Winkel der Unwucht messen,
   größter Ausschlag des Beschleunigungssensors)
2. Testgewicht 180° (gegenüber) zum gemessenen Winkel befestigen
3. Wiederholen, bzw. Gewicht verändern bis die Unwucht verschwunden ist

So werden übrigens auch Reifen gewuchtet.

Autor: Arno H. (arno_h)
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Fehlt dann nur noch die aerodynamische Auswuchtung, der Spurlauf. Google 
findet einiges dazu. Ein Stroboskop ist dabei ganz nützlich.

Arno

Autor: JHK (Gast)
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Hallo Leute,

genau so eine 'Wuchtmaschine' für das Wuchten von E-Modellmotoren und 
der montierten Propeller mittels Beschleunigungssensor und Stroboskop 
habe ich mir auch schon überlegt. Wurde hier schon was realisiert ?

Grüße,

Karl

Autor: Dolphi (Gast)
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Moin,

ist zwar schon wieder ein etwas älterer Thread, bin aber im
Zusammenhang mit der Thematik auf diese Seite gekommen.

http://www.technik-tuefteler.de/motor/turbine/turb...

Interessant ist der kostengünstige Ansatz für die Sensorik und
Auswertungshardware: Piezolautsprecherchen, Forodiode und Oszi.
Das ganze läßt sich dem Anschein nach recht kostengünstig realisieren.

...großserientauglich muss es ja auch nicht sein, oder?

Gruß

Dolphi

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