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gp

RCLine User

Wohnort: - München

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21

Montag, 16. Dezember 2002, 02:45

Re: Motorpruefstand Bremse


Hi all,

ich gebe zu, die Methode mit der Waage und dem HDD-Plattern mit Wirbelstrombremse ist sehr genau. Aber irgendwie hätte ich das lieber vollautomatisch - ohne Pfriemelei an irgendwelchen Bremsen und manuellen
Ablesen einer Waage. Ideal wäre doch ein Lauf, der PC dokumentiert alles und gut. Dazu habe ich mir - analog zu Leistungsprüfständen für Fahrzeuge - folgendes überlegt:
Motor teibt Schwungscheibe, deren Drehzahl z.B. per Lichtschranke ermittelt wird. Nun muss man nur Drehzahl und Drehzahländerung messen, wobei sich aus der Drehzahländerung bei bekanntem Massenträgheitsmoment
das Drehmoment errechnen lässt.
Bei einer hinreichend großen Schwungscheibe nähert sich die Last einer konstanten Last.
Ein Aufbau mit einfach zu wechselnden Schwungscheiben für verschiedene Massenträgheitsmomente würde die Sache erleichtern.
Der Vorteil:
Einfacher mechanischer Aufbau mit nur einem Sensor - nähmlich den für die Drehzahl.
Nachteile:
Lagerreibung und Luftwiderstand der Schwungscheibe fallen entweder unter den Tisch oder müssen per Korrekturfaktoren mit fragwürdiger Genauigkeit eingerechnet werden.
Da Drehzahländerungen sehr genau gemessen werden müssen, brauchts möglicherweise entweder ein halbwegs "echtzeitiges" Betriebssystem oder ein wenig zusätzliche Elektronik, die die einzelnen
Messungen mit fertigen Timerinformationen über die Schnittstelle schickt. Sowas könnte ein einfacher Pic oder Atmel erledigen.
Hat das schon mal jemand probiert?

cu  gp
ois isi

22

Montag, 16. Dezember 2002, 07:11

Re: Motorpruefstand Bremse


Hi Guenter!


Auch keine schlechte Idee. Was mir dazu einfaellt:

Man spart einen mechanischen Sensor (den fuer's Moment) braucht dafuer aber ein "halbwegs "echtzeitiges" Betriebssystem". Um die Strom- und Spannungsmessung kommt man, Bremse hin Schungscheibe
her, nicht herum. Probleme sehe ich auch beim zusammenspiel des atypischen mechanischen Systems (riesen Schwungmasse) mit dem in BL-Controllern implementierten Regler fuer die Kommutierung. Ich kann jetzt
zwar leider nicht sagen welcher Art diese Probleme sein koennten aber ich habe so ein ungutes Gefuehl... Vielleicht kann sich jemand dazu aeussern der schon mal einen Regler fuer einen BL programmiert
hat.

Bei Deiner Variante muss ich Strom, Spannung und Drehzahl messen wobei der Zeitliche Bezug Einfluss auf das Messergebnis hat. Bei der Bremsvariante muss ich zusaetzlich das Moment messen (z.B. mit einer
Waegezelle -> Spannungsmessung). Der Zeitliche Bezug ist wenig entscheidend weil ich alles im eingeschwungenen Zustand messen kann.

Gruss
Roland  
Erst studieren dann probieren!

haschenk

RCLine User

Beruf: Dipl. Ing.

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23

Montag, 16. Dezember 2002, 07:14

Re: Motorpruefstand Bremse


Sorry,
war Doppelposting.

Letzte Änderung: Helmut Schenk - 16.12.02 07:14:02

haschenk

RCLine User

Beruf: Dipl. Ing.

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24

Montag, 16. Dezember 2002, 07:21

Re: Motorpruefstand Bremse


Hallo Guenter,

das von dir vorgeschlagene Verfahren ist bekannt und wird m.W. auch gelegentlich eingesetzt. In einem Lehrbuch habe ich die Grundlagen dazu in Kurzform schon mal gesehen. Und vor Jahren (mögen 8-10 Jahre
sein) hat mir mal Herr Marx (MARX-Motoren) in einem Gespräch gesagt, daß er dieses Verfahren ("Hochlauf-Messung" ) in seiner Firma erfolgreich einsetzt. Leider war damals nicht mehr darüber
zu erfahren.

Super elegant ist es ja, weil der Motor praktisch seine ganzen Kennlinien (bei konstanter Spannung)  "in einem Rutsch" durchfährt. Die zunächst unbekannten Verlustmomente durch Lager- und Luftreibung
ließen sich wahrscheinlich durch gleichartige Messung des "Auslaufs" ermitteln und dann in die Auswertung mit einbringen.

Bei Bürstenmotoren und BL-Motoren mit Sensoren sollte das funktionieren.

Aber bei den sensorlosen BLs würde ich Probleme erwarten. Diese Motoren haben bekanntlich ihre Probleme u.a. beim Anlauf unter großen Trägheitslasten, und die Controller-Softwareentwickler sind heilfroh,
wenn sie einen ruckelarmen Anlauf- und Hochlauf-Algorithmus für hinreichend viele Motortypen hingekriegt haben.

Motor und Controller bilden hier einen Regelkreis, der seine eigenen Gesetze und Verhaltensweisen hat, und deshalb ist das dynamische Verhalten zumindest in Teilbereichen anders als das von konventionellen
Motoren. Deren relativ einfachen Gesetze sind auf den stationären, "eingeschwungenen" Lauf der sensorless BLDCs  gut übertragbar, aber dynamisch (Hochlauf, Drehzahländerungen) hätte ich da schon
große Bedenken.

Ich will da aber nicht ein Vorurteil draus machen. Vielleicht geht es in Teilbereichen oder unter Einhaltung von gewissen Kriterien; man braucht ja nicht gleich die ganzen Kennlinien zur Ermittlung der
Motor-Parameter. Oder man kann ein modifiziertes Verfahren verwenden. Beispielsweise erst Hochlauf  -notfalls mit "Anwerfen"- , dann mechanisch runterbremsen auf eine bestimmte Mindestdrehzahl,
und dann den Meß-Hochlauf durchführen. Die Lichtschranke zur Drehzahlmessung wäre wahrscheinlich entbehrlich, wenn man eine der Motorphasen "anzapft"; diese sind ja (runtergeteilt) synchron
mit der Drehzahl.

Eigentlich sind dazu die Software-Entwickler gefragt, vielleicht liest einer mit. Normalerweise sind die aus verständlichen Gründen ja sehr zugeknöpft. Aber wenigstens zu sagen, ob -und unter welchen
Umständen- ein solches Motor-Meßverfahren Chancen hat, das sollte eigentlich möglich sein.

Grüße,
Helmut

Letzte Änderung: Helmut Schenk - 16.12.02 07:21:10

hopfen

RCLine User

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25

Montag, 16. Dezember 2002, 10:53

Re: Motorpruefstand Bremse


Dieses Teil, Anlaufmoment über große Schwungscheibe wurde auch in Serie schon produziert.
Fabrikat hab ich nicht mehr im Kopf.
Es war vor ca 5 oder mehr Jahren in einem Ladegerät für NiCD Akkus integriert.
Wahrscheinlich als Option.
Hab mir das Gerät mal angesehen aber dann doch nicht gekauft da ich vom Prinzip nicht so überzeugt davon war, es war mir irgendwie zu einfach ;-)
Aber es funktionierte recht gut und schnell vor allem wirklich automatisch.
Als Zusatz gabs dann eben die kalibrierten Schwungscheiben.
FMT berichtete glaub ich auch mal darüber.

-Helmut
Motorbremsmethode:
Genauigkeit2-3% betrachte ich für mich als völlig ausreichend, denn genauer gehts auch mit dem Wiegebalken kaum, außer man verfügt über hochgenaue Messgeräte (Drehzahl, Waage).
Sollte mir mal ein Kalibriergewicht beschaffen.

Propeller vermessen mit Glockenanker 3557 (24 Volt)
Hab gerade den Motor vor mir liegen
20 Volt Leerlauf Startstrom 95 ma nach einigen Min. 74 ma (nach langer Laufzeit 68 ma)
1,9 Watt -> 1,36 Watt d.h. Lerlaufstrom ist doch nicht so stabil (Temp. Einfluß)
(5 Volt 53 ma; 10V/61ma; 20V 74 ma; 30V 86 ma; 40 Volt 100 ma -> ab 10 Volt mit 1,3 ma/Volt linear -> 40 Volt)
Vielleicht mach ich mal was daraus im 30 Watt Bereich
Letzte Änderung: hopfen - 16.12.02 10:53:03
Horst wünscht viel Spaß beim Fliegen und experimentieren. - Einige Infos auf flying . . CDR Motore & Micromodelle: flying(alt)

gp

RCLine User

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26

Montag, 16. Dezember 2002, 12:27

Re: Motorpruefstand Bremse


Hi,

dass das Verfahren nicht neu ist, ist klar - wie gesagt funktionieren einige Fahrzeug-Leistungsprüfstände nach diesem Prinzip. Das Problem mit dem Anlauf von sensorlosen Motoren sehe ich auch. Hier hilft
wahrscheinlich nur Anwerfen per Hand - das wäre aber IMHO vertretbar, da mich das Anlaufmoment bei einem Heli-/Flugzeugantrieb eh nicht so wahnsinnig interessiert.

@Roland
Das man Strom&Spannung auch noch über die Schnittstelle jagen muss, habe ich so noch nicht bedacht. Das könnte man aber möglicherweise den Atmel erledigen lassen. Programmiermäßig wirds dann natürlich
schon deutlich aufwendiger. Lösbar wäre es aber und die Arbeit hätte man nur einmal.

@Helmut
Das mit dem dynamischen Verhalten beim Hochlaufen von BL-Motoren sehe ich auch als Problem. Wenn man absurd große Schwungscheiben benötigt, um solche Effekte zu minimieren, ist das ganze natürlich für
die Haasen.
Für die Zeitmessung die Motorphasen anzuzapfen wäre zwar elegant, ist Ihmo aber möglicherweise zu ungenau, da man ja nicht weiss, wieviel Schlupf der Motor im Augenblick der Messung tatsächlich hat.

cu  gp
ois isi

27

Montag, 16. Dezember 2002, 12:45

Re: Motorpruefstand Bremse


Hi Guenter!

Ein BL-DC Motor hat NIE Schlupf. Die Dinger sind Synchronmaschinen.

Gruss
RolandLetzte Änderung: Roland - 16.12.02 12:45:16
Erst studieren dann probieren!

gp

RCLine User

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28

Montag, 16. Dezember 2002, 15:03

Re: Motorpruefstand Bremse


Hi Roland!

das mit dem Schlupf war wohl etwas ungüncklich ausgedrückt. Seisdrum. Auch bei einem Synchronmotor kann die Position von Drehfeld und Läufer nicht immer gleich sein. Sonst müsste der Läufer springen.
Ergo stimmen die "Positionen" der Läuferphasen nur im Mittel mit dem Rotor überein. Oder sehe ich das falsch?
Für die genaue Messung der Drehzahländerung benötigt man aber eine exakte Messung der Winkelgeschwindigkeit.

cu  gp
ois isi

29

Montag, 16. Dezember 2002, 21:30

Re: Motorpruefstand Bremse


Hallo Guenter!

Du hast recht. Wenn ich tief in meinem Unterbewusstsein grabe, dann finde ich dort was das Polradwinkel heisst und einem Winkel zwischen dem Rotor und dem Drehfeld einer Synchronmaschine entspricht. Am
starren Netz waere dieser Winkel dann Lastabhaengig, bei uns sicher auch. Maximal kann er Pi/Polzahl werden.
Ich glaube aber nicht, dass uns dieser Winkel weh tut. Vor allem weil es uns ja nicht um die Dynamik der Maschine geht sondern letztendlich um Ausgangsleistung/Eingangsleistung. Wollte auch noch was ueber
Frequenzmessung schreiben, habe mich jetzt aber durch zu viel um die Ecke Denken selber ganz verwirrt [dumm] Sieht so aus als muessten wir, wie Du schreibst, die (mechanische) Phasenlage des Rotors messen
wenn wir ganz genau sein wollen. Da glaube ich aber wieder, dass der potentielle Fehler hier das Ergebnis nicht dominieren wird. Ui, das artet ja zu einem Glaubensbekenntnis aus [rolling_eyes] und glauben
heisst ja bekanntlich nicht wissen.

Bevor mir jetzt noch mehr Vermutungen auskommen mach' ich lieber schluss [grin1]

Gruss
Roland

Ps.: Eine letzte Vermutung: Die Drehzahl/Frequenz koennen wir wahrscheinlich am genauesten und einfachsten von allen uns interessierenden Groessen messen.Letzte Änderung: Roland - 16.12.02 21:30:38
Erst studieren dann probieren!

hopfen

RCLine User

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30

Montag, 16. Dezember 2002, 21:40

Re: Motorpruefstand Bremse


- Frequenzmessung
... und am einfachsten wenn man die frequenz des P-Kanal Fets am Gate bei dn BL Reglern (Jeti) anzapft. aber nicht zu niederohmig und schon gar nicht kapazitiv belasten sonst sterben dies Biester ohen
das man s will.
Horst wünscht viel Spaß beim Fliegen und experimentieren. - Einige Infos auf flying . . CDR Motore & Micromodelle: flying(alt)

31

Montag, 16. Dezember 2002, 22:07

Re: Motorpruefstand Bremse


Hi Allerseits,
zu den Prüfständen wollte ich nur sagen das H.Lehner mit so einem Drahtverdrehprüfstand mist so wie auch die Roboterarm abteilung der DLR,die einfach da sehr genau,den von Lehner kopierten.Auch haben
wir den Schwungmassenprüfstand bei Lehner ausprobiert,haben es aber wegen der Schwingungen und der nicht ganz Gefahrlosen art(Schwungscheibe aus Ms bei 50-60000 min^-1 ist nicht mehr lustig)dann sein
lassen.Von Christian Steer(ist wahrscheinlich nur den RC-Carfahrern ein begriff)gibt es einen fertigen Motorenprüfstand für 540iger Motoren nach dem Prinzip.Das messen mittels eines Messmotores ist auch
sehr elegant,habe auch noch einen Faulhaber aus Deiner Zeit Helmut,ich verwende den Motor vor allem um zb. die Ummagnetisierungsverluste von Blechen auszumessen,was ich demnächst mit den dickeren und
dünneren Blechen des kleinen 280iger Torcman machen werde.
Einem weglaufende Strom beim messen durch erwärmung kann heute eine Konstantstromsenke den gar ausmachen und dann ist der bremsmotor etwas sehr schönes auch deswegen weil die Leute bei Faulhaber und auch
bei Maxon uns die arbeit der Motorkennlinie schon abgenommen haben.
Happy Amp´s  Christian
Happy Amp´s Christian

hopfen

RCLine User

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32

Dienstag, 17. Dezember 2002, 03:30

Re Redesign Drehmomentmessbrücke


Hallo

Da wär sie die neue, handlich und klein  


Vorab!
Traditionelles Verfahren mit 1. Dauermagnet  nicht elektromagnetisch
Geht so viel einfacher in dem Leistungsbereich CDROM
und lässt sich wunderbar regeln
nur vor der hoch drehenden singenden Scheibe hatte ich anfangs schönen Respekt ;-)


Mahlzeit ;-)

http://free.pages.at/flying/Modellfliegen.html

Komentare,  Kritiken  nehm ich gerne entgegen
Aber wahrscheinlich erst in 1-2 Wochen.
ab sofort weg bin.
Viel Spaß und schöne Feiertage gleich jetzt.
Horst wünscht viel Spaß beim Fliegen und experimentieren. - Einige Infos auf flying . . CDR Motore & Micromodelle: flying(alt)

gp

RCLine User

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33

Dienstag, 17. Dezember 2002, 11:51

Re: Motorpruefstand Bremse


Hi,

das "Thema Schwungscheiben-Zerriss bei hohen Drehzahlen" macht mir weniger Sorgen. Da traue ich einer selbstgedrehten Scheibe aus einem gutem Material mindestens genauso weit, wie einem Festplattenstapel,
von dem ich punkto Festgkeit keine Informationen habe.
Zum Glück habe ich noch meine Maschbau-Skripten im Keller. Einen entsprechenden Festigkeitsnachweis für die Scheiben zu führen, sollte das Problem nicht sein.

Problematischer erscheint mir das Schwingungsproblem, das aber mit einer geeigneten Kupplung in den Griff zu kriegen sein müsste. Die wenigen Gehirnzellen, die noch Wissen aus meiner Studienzeit gespeichert
haben, suggerieren mir, dass ein Schwingungsproblem eher bei konstanten Drehzahlen - wie sie beinem Festplattenbrems-Prüfstand vorkommen - auftreten müssten. Etwaige Resonanzen sollten beim Schwungscheibenprüfstand
zügig durchlaufen werden, so dass die Gefahr einer Resonanzkatastrophe eher gering ist.

Zur Messung von Strom und Spannung könnten zwei A/D-Wandler dienen, wobei der "Strom-Wandler" mit ein paar Draht-Wicklungen um die Stromversorgung für den Prüfmotor gebastelt werden könnte.
Die Daten werden dann - zusammen mit den Drehzahlwerten vom Microcontroller (da tuts ein ganz billiger Atmel, der AFAIK eh schon eine RS232 hat)zum Rechner übertragen.

Luftwiderstand und Lagerreibung erhält man - wie hier schon vorgeschlagen - auch ganz einfach: Einmal die Schwungscheibe (ohne angeschlossenem Motor) auf Drehzahl bringen und runter laufen lassen. Dann
hat man schon eine fix und fertige Korrekturkurve.

Irgendwie verliebe ich mich langsam in das Projekt. Zwischen Weihnachten und Neujahr werde ich die Drehteile herstellen. Einer meiner Kollegen (ehemaliger Mathematiker) will auch mitbasteln. Der darf
sich dann um die rechnerseitge Auswertung kümmern.[diablotin]

cu  gp
ois isi