In AUFWIND 4/2007 wurde der "UniLog" von SM-Modellbau vorgestellt und bereits getestet. In der Zwischenzeit war Stephan Merz nicht untätig und hat neue, hochinteressante Sensoren auf den Weg gebracht. Der "UniLog" deckt nun noch mehr Einsatzbereiche ab und die Ergebnisauswertung wurde durch die behutsame Weiterentwicklung der bestehenden Software deutlich verbessert, gestaltet sich auch noch komfortabler.

Speedsensor

Seit einiger Zeit ist ein Sensor zur Ermittlung der Fluggeschwindigkeit verfügbar. Damit ist es nun möglich, ein weiteres Mysterium, über das auf den Modellflugplätzen viel orakelt wird, zu lüften. Nachdem das Geheimnis um die Höhe unseres Modells schon gelüftet wurde, können nun auch Geschwindigkeiten bis 450 km/h im Flug gemessen und aufgenommen werden. Der Sensor arbeitet nach dem Staudruck-Prinzip und nimmt den Luftdruck, der durch die Fluggeschwindigkeit verursacht wird und den Umgebungsluftdruck auf. Die Differenz der beiden ist der Staudruck, aus dem unmittelbar auf die Fluggeschwindigkeit, geschlossen werden kann. Dabei wächst der Staudruck mit dem Quadrat der Geschwindigkeit, was bedeutet, dass eine doppelte Geschwindigkeit einen vierfachen Staudruck zur Folge hat.

Der Sensor besteht aus zwei Teilen: dem Staudruckrohr und dem Differenzdrucksensor. Das Staudruckrohr ist als Prandtl-Rohr ausgeführt und wird durch zwei Schläuche mit dem Sensor verbunden. Hierzu liegen zwei dünne Silikonschläuche mit etwa einem Meter Länge bei, die je nach Bedarf gekürzt werden können. Der Sensor wird über ein Kabel mit dem "UniLog" verbunden und muss auf Kanal A1 eingesteckt werden. Er bietet die Möglichkeit, über eine Lötbrücke zwei Geschwindigkeitsbereiche einzustellen. Ausgeliefert wird der Sensor ohne gesetzte Lötbrücke und ist für Geschwindigkeiten bis 250 km/h konfiguriert; mit gesetzter Lötbrücke kann er auf 450 km/h erweitert werden. Das Funktionsprinzip setzt voraus, dass das Prandtl-Rohr an exponierter Stelle am Modell befestigt wird. Grundvoraussetzung ist, dass das Staudruckrohr dem ungestörten Luftstrom direkt ausgesetzt wird. Jede Störung der Luftströmung, wie sie durch Tragflächen oder Rümpfe verursacht wird, ist auszuschließen, beziehungsweise zu minimieren. Für eine exakte Messung der Fluggeschwindigkeit ist der Einbauort des Staudruckrohrs von entscheidender Bedeutung. Die Bedienungsanleitung weist auf diese Besonderheit hin und gibt Tipps, wie und wo das Staudruckrohr am besten positioniert wird. So soll es möglichst exakt in Flugrichtung ausgerichtet werden und darf dabei nicht im Propellerstrahl liegen. Weiterhin soll die Spitze des Staudruckrohrs mindestens 40 mm vor der Tragfläche oder dem Rumpf positioniert werden, um eine Beeinträchtigung durch diese auszuschließen. Geeignete Einbauorte sind folglich die Rumpfspitze bei Seglern, Jets und Modellen mit Druckantrieben. Bei Modellen mit Antrieben die vorne verbaut sind, ist es die Tragfläche. Die Montage muss dabei so erfolgen, dass das Staudruckrohr zuverlässig befestigt ist und im Luftstrom nicht anfangen zu schwingen kann. Der Sensor kann dabei im Rumpf, in der Nähe des "UniLogs" untergebracht werden.

Ich habe den Speedsensor in einen "Projeti" eingebaut, wo er mir half, die optimale Luftschraubenanpassung zu finden. Das Staudruckrohr wurde in der Rumpfspitze befestigt, sodass es eine freie Länge von 45 mm hat. Der Drucksensor wurde im Rumpf platziert. Vor dem ersten Start müssen nun noch der "UniLog", das "UniDisplay" und die Excel-Auswertungssoftware aktualisiert werden. Nachdem die Einstellungen für den Ausgang A1 vorgenommen wurden, kann es auch schon losgehen. Beim Einschalten ist darauf zu achten, dass das Staudruckrohr vor Wind geschützt wird, denn zu Beginn findet eine Kalibrierung statt. In der Praxis hat es sich bewährt, nicht unmittelbar nach dem Einschalten den "UniLog" zu starten, sondern noch etwa eine Minute zu warten. So kann ein leichtes Wegdriften des Sensors während des Betriebs reduziert, beziehungsweise ganz vermieden werden. Mögliche Ursachen für den Drift können ein Temperaturanstieg im Modell und somit des Sensors sein, oder ein zu schnelles Starten des "UniLogs", während sich der Sensor noch in der Kalibrierphase befindet. Durch das Messprinzip des Speedsensors nimmt die Genauigkeit der Messung mit der Geschwindigkeit zu. Eine gelegentlich aufgetretene Drift von maximal 20 km/h hat laut Hersteller auf die gemessene Höchstgeschwindigkeit einen Einfluss von weniger als 0,5 Prozent. Im Falle des "Projeti" wäre dies eine Abweichung von nur 1 km/h; ist also vernachlässigbar.

Im Diagramm 1 wurden Geschwindigkeit und Höhe aufgezeichnet. Gestartet wurde die Aufzeichnung in der windgeschützten Hütte. Punkt 1 und 2 zeigen den Windeinfluss beim Tragen des Modells zum Start, beziehungsweise nach der Landung zur Hütte. Im Flugverlauf wurde ein abwechslungsreiches Programm geflogen. Im Punkt 3 wurde das Modell aus großer Höhe mit Vollgas senkrecht nach unten gedrückt. Die maximal erreichbare Geschwindigkeit des "Projeti" betrug im Abschwung zwischen 195 und 205 km/h. Aussagekräftiger ist Punkt 4: Es wurde versucht, große und gleichmäßige Platzrunden mit Vollgas, möglichst auf konstanter Höhe zu fliegen. Die erreichbare mittlere Geschwindigkeit lag dabei immer bei 155 bis 160 km/h. Im Diagramm 2 ist zu sehen, dass für die Geschwindigkeit von rund 155 km/h eine Leistung von 320 W aufgebracht werden muss. Ein Absinken der Leistung auf etwa 300 W (Spannungsrückgang) reduziert die Geschwindigkeit auf ca. 150 km/h.

Brushless-Drehzahlsensor
Für den "UniLog" gibt es auch einen optischen und magnetischen Drehzahlsensor. Um die Drehzahl eines Elektroantriebs bisher zu messen, bedurfte es schon etwas Bastelarbeit und Improvisationsgeschick. Der optische Sensor konnte meist nicht benutzt werden und für den magnetischen Sensor musste das Modell schon etwas modifiziert werden. Das geht jetzt wesentlich einfacher: Der neue BL-Drehzahlsensor benötigt lediglich einen Abgriff auf eine der drei Motorzuleitungen. Hierzu habe ich mir einen Adapter mit Stecker und Buchse gelötet, der zwischen Motor und Regler gesteckt wird. Dieser Adapter wird über ein dünnes 0,5-qmm-Silikonkabel mit dem Sensor verbunden. Der Sensor wird wie die anderen Drehzahlsensoren auch, an den "UniLog"-RPM-Eingang angeschlossen.

Fakten
"UniLog"
Datenlogger für den Modellbau

Verfügbare Sensoren:
- Geschwindigkeitssensor
- Strom- und Spannungssensor
(20, 40, 80, 150, 400A)
- BL-Drehzahlsensor
- Optischer Drehzahlsensor
- Magnetischer Drehzahlsensor
- Temperatursensor

Bezug bei SM-Modellbau,
Tel. 0881/9270050,
www.sm-modellbau.de


Der neue BL-Drehzahlsensor benötigt lediglich einen Abgriff auf eine der drei Motorzuleitungen


Um auch BEC-Anwendungen zu unterstützen, wurde das Servoimpulskabel von Uniservostecker zu Uniservobuchse überbrückt

Auch hier müssen vor dem ersten Start die aktuellsten Softwareversionen aufgespielt werden, die den Sensor unterstützen. In den Einstellungen muss nun die Anzahl der Motorpole des verwendeten Motors eingestellt werden. Zusätzlich kann noch die Getriebeuntersetzung, beziehungsweise das Untersetzungsverhältnis beim Heli berücksichtigt werden. Das war auch schon alles. Der BL-Drehzahlsensor nimmt direkt am Motor die Drehzahl auf und lässt sich schnell und einfach in ein anderes Modell versetzen. In meinen Augen eignet er sich hervorragend für nahezu alle auftretenden Anwendungsfälle der Drehzahlmessung von Brush- less-Elektromotoren im Modellbau. Dem Diagramm 3 kann man entnehmen, dass für die Geschwindigkeit von rund 155 km/h der APC-Prop 5x5” mit etwa 25.200 U/min drehen musste.

Stromsensor
In AUFWIND 4/2007 wurde bereits über die Stromsensoren berichtet. Zum damaligen Zeitpunkt waren Sensoren mit 40, 80 und 150 A verfügbar. Hinzugekommen ist ein 400-A-Sensor bis 60 V, der auch die Hochstromfraktion zufrieden stellen sollte. Ebenfalls neu ist ein Empfängerstromsensor mit bis zu 20 A Strombelastbarkeit und maximal 10 V Spannung. Der Sensor ist gerade mal so groß wie ein Fingernagel vom kleinen Finger und hat selbst in engen F3B-Rümpfen Platz. Am Sensor finden hochflexible 0,5-qmm-Silikonkabel Verwendung, die mit Graupner/Futaba-Unisteckern konfektioniert sind. Da ich in vielen Modellen am Empfängerakku, beziehungsweise der Empfängerstromversorgung auf die grünen MPX-Stecker setze, habe ich mir diese Stecker direkt angelötet und Adapter für Uni-Stecker angefertigt. So kann ich bei den meisten Einsatzfällen auf die sehr kontaktsicheren und strombelastbaren MPX-Stecker zurückgreifen und bei Bedarf die Uni-Adapter dranhängen. Umgekehrt hätte ich immer das schwächere Glied (die Uni-Stecker) in der Kette und das möchte ich vermeiden. Um auch BEC-Anwendungen zu unterstützen, wurde das Servoimpulskabel von Uni-Servostecker zu Uni-Servobuchse überbrückt. Den Empfängerstromsensor habe ich mit den Adaptern zwischen dem BEC-Regler und dem Empfänger im Projeti mitfliegen lassen. Das Ergebnis in Diagramm 4 überrascht nicht und zeigt ordentliche Werte. Im markierten Punkt 1 wurde am Boden mit dem Knüppel gerührt und bei Punkt 2 hatte ich erhebliche Störungen, die letztendlich zum Absturz des Modells führten. Nicht weiter schlimm, alles reparabel, wenngleich das Staudruckrohr an exponierter Stelle liegend, sich tief im Boden vergrub.

Software/Updates
Mit dem Erscheinen von neuen Sensoren werden in der Regel auch neue Softwareversionen auf der Homepage von SM-Modellbau veröffentlicht. Es lohnt sich, gelegentlich auf der Homepage vorbei-zuschauen und nach neuen Versionen Ausschau zu halten. Nicht nur die Unterstützung für neue Sensoren wird im Update angeboten, sondern es fließen ständig Verbesserungen in die Software mit ein. So wurde bei der letzten Softwareaktualisierung auch Anpassungen für Excel 2007 vorgenommen. Grundsätzlich sollte man alle drei Dateien (UniLog-Software, UniDisplay-Software und die Excel Auswertesoftware) auf den PC herunterladen und in einem Ordner seiner Wahl speichern. Das Update ist denkbar einfach und selbsterklärend. Die beiden Dateien für den UniLog und das UniDisplay sind EXE-Dateien und sind selbstausführend. Ein Doppelklick auf die jeweilige Datei und am PC wird schrittweise die Vorgehensweise erklärt. Wer sich hier exakt an die Vorgaben hält, wird das Update ohne Probleme durchführen können. Nachdem auf den Geräten die neueste Software aufgespielt wurde, wird die Excel-Datei, die als ZIP-Archiv verfügbar ist auf dem PC entpackt und steht nun zur Auswertung bereit. In der Excel-Datei gibt es ein Tabellenblatt "Versionshistorie" das die einzelnen Versionen aufführt und jeweils Auskunft darüber gibt, welche neuen Funktionen hinzugekommen sind. Das Update aller Dateien benötigt keine fünf Minuten Zeit und belohnt mit einem erweiterten und verbesserten Funktionsumfang.

Der "UniLog" präsentiert sich ein weiteres Mal als erweiterbarer Datenlogger für alle erdenklichen Sensoren. Die hervorragende Unterstützung und Einbindung in die schon vorhandene Software klappt gut und ist einfach durchzuführen. Mit dem Speedsensor ist es nun möglich, die Geschwindigkeit des Modells zu erfassen und zu optimieren. Der BL-Drehzahlsensor ermöglicht die einfache Ermittlung der Motordrehzahl und über Eingabe des Untersetzungs- verhältnisses auch die Drehzahl der Luftschraube. Die Erweiterung der Stromsensoren nach oben (400 A), wie auch nach unten (Empfängerstromsensor) bietet für jeden Anwendungsfall den geeigneten Sensor. Der UniLog beweist einmal mehr, dass er die eierlegende Wollmilchsau unter den Datenloggern ist.

Tobias Schweinfurth
Fotos: Tobias Schweinfurth, Cedric Lemle


Der "Projeti" bekam das Staudruckrohr in die Rumpfnase gesetzt.


Hier wurden Geschwindigkeit und Höhe aufgezeichnet


Hier ist zu sehen, dass für die Geschwindigkeit von rund 155 km/h eine Leistung von 320 W aufgebracht werden muss


Für eine Geschwindigkeit von rund 155 km/h musste der APC-Prop 5x5" mit etwa 25.200 U/min drehen


Im markierten Punkt 1 wurde am Boden mit dem Knüppel gerührt und bei Punkt 2 hatte ich erhebliche Störungen, die letztendlich zum Absturz des Modells führten


Geschwindigkeiten müssen nun nicht mehr geschätzt werden – Wissen ist Macht!


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