openXsensor: Hochpräziser Geschwindigkeitsensor SDP3x

Tempo

Erfahrener Benutzer
#1
Hallo,

mit den bisherigen Differenzdrucksensoren nach dem Membran-Messprinzip waren nur hohe Geschwindigkeiten (etwa größer 35 km/h ) hinreichend gut aufzulösen.

Jetzt gibt es sehr kleine Differenzdrucksensoren nach dem "thermal-flow"-Messprinzip.
Für eine Geschwindigkeitsmessung werden hierbei bei wie der Name sagt, kleinste Luftströme gemessen, die durch den Druckunterschied zwischen totalem Druck und statischem Druck angetrieben werden. Ein elektronisch beheiztes Element wird dadurch ausgekühlt und verändert seinen elektrischen Widerstand als Funktion der Stärke des Luftstromes bzw. als Funktion des Differenzdruckes.

Dieses Messprinzip eignet sich für präzise Geschwindigkeitsmessungen mit einer Auflösung von etwa 1km/h (!!) für Segelflugzeuge beim Thermikkreisen ( etwa 10 bis 20 km/h) und damit auch für eine taugliche elektronische Totalenergiekompensation eines Variometers.

SDP3x_overview.jpg


SDP3x_pitot_DLGnose.jpg
 

Tempo

Erfahrener Benutzer
#2
Mit diesem Sensor kann man auch für meteorologische Messstationen ein pneumatisches Anemometer mit Prandtl-Rohr und Windfahne bauen. In meinem Beispiel stellt mein DLG-Segler-Rumpf ein solches pneumatisches Anemometer dar ;-)


SDP3x_first_real_tests.jpg
 

Tempo

Erfahrener Benutzer
#4
Es gibt bis jetzt den SDP3x mit drei Messbereichen:

SDP31-500Pa -->bis 105 km/h
SDP32-125Pa -->bis 50 km/h, höchstauflösend für elektronische Variometerkompensation mit Prandtl-Rohr
SDP33-1500Pa -->bis 185 km/h

Zusammen mit mstrens, der die Software für openXsensor immer weiter ausbaut, habe ich die erste Hardwareausführung als openXsensor gemacht. Für die Interessierten hier der link, in dem auch eine Bauanleitung enthalten ist:

New speed sensor: SDP3x - openrcforums
 
Zuletzt bearbeitet:

Norbert

Erfahrener Benutzer
#5
Das ist super, dass es jetzt einen Sensor für niedere Geschwindigkeiten gibt. Für TEK geht aber eine Düse, die ich mit selbst ausdrucke sehr gut. Knüppelthermik ist damit ausgeschlossen. Selbst bei eine Loop bleiben die Werte konstant. Ich fliege die Düse sehr nahe ander Kabinenhaube ( < 3cm ) und passe sie über den hinteren Ring an.
 

Bussard

Erfahrener Benutzer
#6
Das ist super, dass es jetzt einen Sensor für niedere Geschwindigkeiten gibt. Für TEK geht aber eine Düse, die ich mit selbst ausdrucke sehr gut. Knüppelthermik ist damit ausgeschlossen. Selbst bei eine Loop bleiben die Werte konstant. Ich fliege die Düse sehr nahe ander Kabinenhaube ( < 3cm ) und passe sie über den hinteren Ring an.
Druckst du die Halterung für die Düse oder die Düse selbst? So genau kann ich nicht reproduzieren mit dem normalen Filametdruck. Bzw. bohrst du die filigranen Löcher dann nach dem Druck?

Gruß
 

Norbert

Erfahrener Benutzer
#7
Ich bohre die Löcher nach. Drucke sie 2oder3 /10mm kleiner. Bohre dann für die Bowdenseele nach, die ich als Leitung verwende, von vorne mit 3mm - von hinten mit 4mm. Von vorne noch mit dem Senker einen sauberen Konus. Die Bowdenseele lasse ich an den 4mm bohrer anstehen und verbinde sie dem Siliconmantel eines 1,5 qmm Kabels mit dem Drucksensor.
Die Kompensation passe ich mit dem hinteren Überstand auf 1 an. Ermittle ich im Flug. Ich mag nicht, wenn an einem 2mtr Segler oder einem schlanken Xplorer die TEK Düse 10cm übersteht. Bin mit der Düse ~ 2cm an der Haube.
 
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Tempo

Erfahrener Benutzer
#9
Seit gestern habe ich Fluggeschwindigkeitsmessungen mit dem sdp32 + Prandtl-Sonde in der Luft durchgeführt. Das funktioniert sehr gut.
Zum Beispiel fliegt mein DLG-Segler mit etwa 20 km/h. Das ist die Fluggeschwindigkeit, die ich am Vortag mit meinem Fahrrad simuliert habe.
Bei den nächsten Flügen werde ich die Mindestgeschwindigkeit mit dem Setzen der Wölbklappen und die Landegeschwindigkeit mit dem Auffangen des Flugzeugs in meine Hände überprüfen.

Anmerkung:
sdp3x ist als Sensor für meteorologische Anemometer verwendbar.
Man hat daher immer einen Windmesser mit einer Auflösung von 1 km/h am Flugzeug installiert.
:cool:
 

Tempo

Erfahrener Benutzer
#10
Ein paar Informationen für Interessierte, die Messungen machen wollen:

Wenn man wirklich belastbare Messwerte erzielen möchte, muß man allerdings darauf achten, daß die Sonden möglichst weit aus dem Strömungsfeld des Flugzeuges hinausragen.

Die Rumpfumströmung beeinflusst die Strömungsgeschwindigkeit einer nahe angebrachten Sonde.
Das Strömungsfeld von Tragflächen geht auch ein ganzes Stück vor die Profilnase und erzeugt hinter dem Profilende erhebliche Strömungskomponenten und Wirbel.

Die Praxis zeigt, daß vor allem der statische Druck sehr schwierig abzugreifen ist.
Im Rumpfinneren herrschen stets undefinierte geschwindigkeitsabhängige Druckverhältnisse, weshalb dort vom Abgriff eines statischen Druckes grundsäzlich abzuraten ist.

Einer der besten Orte ist ein weit vor dem Flugzeug liegender Abgriff des statischen Druckes.
Deshalb wähle ich eine nach vorne herausragende Sonde. Günstig ist es auch, wenn z.B. für eine Geschwindigkeitsmessung sowohl der statische als auch der Gesamtdruck an etwa der gleichen Stelle der Strömung abgegriffen werden. Deshalb sind Kombinationsdüsen wie z.B. das Prandtlrohr von Vorteil.
Für eine TEK-Düse gilt im Prinzip das gleiche.

(Messflugzeuge haben entweder eine weit vor die Rumpfspitze ragende Sonde oder ziehen alternativ eine Schleppsonde weit ausserhalb des Strömungsfeldes vom Flugzeug hinter sich her.)

Meine Beispiellösung:

tempoDLG_allprobes.jpg
 

Leo1962

Erfahrener Benutzer
#12
Ist ja sehr interessant wie mach iher das mit der Visualisierung scheut ihr da auf den sender oder gibt es da wie beim Vario eien variablen Thon je nach geschwindelt? Oder last ihr euch dei geschwindikeit im zb 3 Sek takt ansagen?
 

Tempo

Erfahrener Benutzer
#13
Hallo Leo,

die Geschwindigkeit lasse ich mir in km/h Ansagen und ich schaue immer auf mein Flugzeug ;-)
Statt anzusagen ginge auch ein variabler Ton, ähnlich wie beim Variometer. Aber das bringt meines Erachtens kein Vorteil, sondern nur Lärm.


Wozu überhaupt eine präzise Gechwindigkeitsmessung mit dem thermal-flow-sensor SDP32 ?
Damit erfliege ich zum Beispiel Minimalgeschwindigkeiten.
Oder ich nehme die Geschwindigkeiten zum Einstellen meiner Wölbklappen und Höhenrudertrimmung.
Oder ich kompensiere mein Variometer elektronisch.
Oder ich messe die Windstärke vor dem Start, denn dieser Flugzeugsensor ist ein sehr gutes Anemometer.

Das geht jetzt mit diesem Sensortyp SDP32, der von 0Km/h an bis zum Messbereichsende von 50km/h stabil und glatt 1km/h auflösen kann.
 

Tempo

Erfahrener Benutzer
#15
Hier die ergänzende Information mit der Formel

v = sqr (2*dp/rho)

mit den Größen

v = Strömungsgeschwindigkeit in m/s
dp = Differenzdruck des Sensormessbereichs in Pa
rho = Luftdichte 1,1289 kg/m³

Es gibt bis jetzt den SDP3x mit drei Messbereichen:

SDP31-500Pa -->bis 105 km/h
SDP32-125Pa -->bis 50 km/h, höchstauflösend für elektronische Variometerkompensation mit Prandtl-Rohr
SDP33-1500Pa -->bis 185 km/h

Zusammen mit mstrens, der die Software für openXsensor immer weiter ausbaut, habe ich die erste Hardwareausführung als openXsensor gemacht. Für die Interessierten hier der link, in dem auch eine Bauanleitung enthalten ist:

New speed sensor: SDP3x - openrcforums
Ich arbeite derzeit mit den beiden Typen SDP32 und SDP31.

Hier ist zum Beispiel eine Bezugsquelle für derzeit 18,90 Euro pro Stück:
1-101570-02 SENSIRION - Sensor: Drücke | Bereich: -125÷125Pa; differenziell; -40÷85°C; SDP32-125PA | TME - Elektronik Bauteile
 

Leo1962

Erfahrener Benutzer
#16
Dancke Tempo
Das heist zu meiner höhen ansagen Pisen vom vario kommt dann noch die geschwindikeits ansage dei ich mir auch schon ab udn zu gewünsch habe Vor alem bei Seglern mit gosem geschwindikeits berich wär das ab und zu sinnvoll. wobei dann riechen die 50km dann nicht. Oder beim minimaler geschwindiket im Termick Kreissen bei grenzwertiger termick. Oder optimieren von klappen stellugen.
 

Tempo

Erfahrener Benutzer
#17
...
wobei dann riechen die 50km dann nicht.
...
Schau mal einen post vorher #15 , dort habe ich die Messbereiche der anderen SDP3x-Sensoren ergänzt, bei denen einer bestimmt deinem gewünschten Bereich entspricht.

Aber kaum einer wird mit 50km/h oder mehr mit seinem Modellflugzeug in der Thermik kreisen. o_O
Und über den Messbereich hinausfliegen stört den Sensor nicht.

Also ist für die elektronische Variometerkompensation der SDP32-125Pa erste Wahl. ;)
 
Zuletzt bearbeitet:

Leo1962

Erfahrener Benutzer
#18
Bei der man tragenden fliegeri gibt es Maximum Spied um den Segler nicht zu verlieren von daher wäre natürlich ein sensor den, den Gazen bleich abdeckt schon klasse.
 

Tempo

Erfahrener Benutzer
#19
Hallo Leo,

aha, du willst vor einer Maximalgeschwindigkeit gewarnt werden, über der es dein Flugzeug in der Luft zerlegt ?

Eigentlich eine gute Idee, aber dafür musst Du diese niemals zu überschreitende Geschwindigkeit kennen. Gegebenenfalls musst du einmal dein Flugzeug so schnell fliegen, um diesen Geschwindigkeitswert einmal gemessen zu haben ...

Schau mal, was meist kurz vorher passiert:


 

Leo1962

Erfahrener Benutzer
#20
Lach wobei bei den Modefliegern die Flügel meisten steifer gebaut werden da tut sich recht wenig mit Vorwarnung. Flügel flattern habe ich bisher beim Modelfug eher selten gsehen am ehesten wenn Qeruder wölbeklappen nicht optimal wahren (Spiel schlechte angeklungen zu schwache servos usw).

Im modelbau war meistens vor dem (knack und ab) vorher gar nicht all zu viel zu sehen eventuel kurzes nach oben biegen der Flächen. Mann muss ja auch nicht voll an die grenzen gehen es würde ja auch reichen die recneisch ermittele maximal geschwinikeit mit etwas sicherheits- polster ein zu Stellen
 
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