Wie Temperatursensor in Kurve einbinden

[Piperman]

Mein System:
Sender: Taranis X9D + mit OpenTx 2.2.3
Empfänger: RX8R
Sensor: Smart Port Drehzahlsensor + 2 Temperatursensoren v. Engel
Companion 2.2.3
Helle‘s Skript V220 3004_417 S.284 ff
Flugmodell: Spitfire 1,6 m von Freewing (aus Schaum)

Hallo Gemeinde,

ich habe mir diesen Smart Port Drehzahlsensor gekauft:

Smart Port RPM Sensor mit 2 Temperatur Sensoren - Engel Modellbau + Technik

Der enthält auch 2 Temperatursensoren. Und darauf kommt es mir an.

Mein Ziel ist eine Temperaturabhängige Höhenruderdrift an meiner Spit auszugleichen. Ich will jetzt keine weiteren Vorträge halten und gleich zur Sache kommen.

FRAGE: Wie kann ich einen Temperatursensor in eine Kurve einbinden?

Geht das, wenn ja wie?

Geht das nicht, wenn nein warum nicht?

Woran ich bis jetzt scheitere ist die Umsetzung der Temperaturwerte in eine Kurvenskala.

Der Sensor gibt Celsius-Grad-Werte von -20 bis +250 Grad raus. Per Telemetrie wird mir das am Sender einwandfrei angezeigt. Der Sensor arbeitet also!
Die Kurvencharakteristik geht auf der x-Achse von Werten -100 bis +100 aus. S. Bild Kurven-jpeg.



Auf der y-Achse will ich das Höhenruder ansteuern.
Kann ich die Grad-Werte direkt in die Kurve einlesen? Also -20 bis +100? Oder muß ich da noch was umrechnen? Interessant für mich wäre ein Bereich von -10°C bis +40°C den ich verarbeiten will.

Im Bild Telemetrie.jpeg seht Ihr die Einbindung des Sensors in die Telemetrie. Es sind die Tmp1, Tmp2 und RPM Sensoren.


Ich habe den Tmp1 auch schon versuchsweise als Input eingegeben s. I5:Tmp1 . Er taucht im entsprechenden Dropdown-Menü als Tele3 auf. S. Bild Inputs.jpeg.



Ich habe auch schon eine Mischerzeile erstellt. Aber bis jetzt tut sich am Höhenruder noch nichts.


Ich gehe jetzt mal davon aus, daß ich im Sender alles richtig konfiguriert habe. Ich bin da nach Helle‘s Skript vorgegangen, s.S.284ff.

Ich hoffe mich einigermaßen verständlich ausgedrückt zu haben und bin für jeden Hinweis dankbar.

Piperman

 

[Carbonator]

Ich hab keinen Temp-Sensor am Start, das kannst du aber selbst rauskriegen:

Mach am besten ein neues Modell zum Testen. Nur mit den 4 Mischern, die beim Abbruch des Assistenten erscheinen. Dann einen Input 5 mit Quelle Tmp und Scale 100. Dann einen 100% Mixer Input 5 auf Kanal5 und schau dir den Kanal5 an, was der genau macht beim Erwärmen des Sensors. Wenn du die Werte weißt, also Temperatur vs. Kanalwert, dann sehen wir weiter

 

[Piperman]

Hallo Carbonator,

ich habe jetzt alles nach Deinem Vorschlag gemacht. Das sieht alles gut aus. Der Kanal 5 zeigt genau die gleichen Werte wie der Sensor. D.h. bei 20°C vom Sensor zeigt der Kanalwert +30%.
Zur Erinnerung: Ich hätte gerne eine Temperaturbereich von -10 bis +50 Grad Celsius. Bei der Höhenruder-Funktion sollte sein: Trimmung 0 bei 20°C. Gesamter Trimmbereich von -30 bis +30 Dig. Das entspricht beim Kanalwert
-6% bis +6%.
Zum Verständnis: Bei niedrigen Temperaturen muß ich Tiefe trimmen, weil sonst das Modell überzieht. Bei hohen Temperaturen muß ich Höhe trimmen, weil sonst das Modell in den Boden spitzt.
Ich bin gespannt wie es jetzt weitergeht!
Ich füge noch mal alle Bilder ein.

Die Inputs

Die Mischer

Die Telemetrie


Die Simulation

 

[Carbonator]

Eigentlich fehlt jetzt nur noch die Kurve. Außerhalb des gewünschten Temperaturbereiches lässt man den Trimm konstant auf +/-6%. Falls mal mit dem Telemetriewert etwas passiert, ist das noch steuerbar.

Edit: Beim CH2 1.Zeile noch Weight auf -100% setzen, damit es beim Ziehen nach oben geht.
Guck mal, ob das so für Dich funktioniert.
Ich finde übrigens, dass das ein sehr schönes Beispiel ist, wie einfach mit OpenTX Funktionen realisierbar sind, bei denen sich andere Systeme die Zähne ausbeißen.

 

[Piperman]

Hallo Carbonator,

ich bin sowas von den Socken und begeistert!! Das funktioniert so gut wie selten bei mir was funktioniert hat!! Du bist ein Käpsele! Ich habe jetzt die Programmierung noch an das aktuelle Modell angepasst. Jetzt steht nur noch die Flugerprobung aus. Aber das wird in diesem Jahr wegen dem schlechten Wetter wohl nichts mehr. Ich hätte mir in jedem Fall den Umbau von Stahlgestänge auf Kunststoffgestänge ersparen können. Aber ich habe noch eine kleine Spit mit 1,20 m Spannweite. Bei der habe ich genau dasselbe Problem. Auch da habe ich jetzt die perfekte Problemlösung. Der Wechsel von Graupner zu FrySky hat sich für mich voll gelohnt.
Ich wäre gerne bereit im Forum eine kleine Beschreibung, mit Bebilderung, zu erstellen. Nur falls es jemanden interessiert natürlich. Vielleicht liest auch Helle mit und nimmt das in sein nächstes Manual auf.
Um dieses Modell geht es:


Vielen herzlichen Dank an Dich Carbonator.

Gruß Ernst

 

[fa223]

Hallo Ernst,
das ist mal eine interessante Anwendung und vor allem Problemdiagnose>Lösung!
Mich würde das schon genauer interessieren.
Grüße,
Klaus

 

[Piperman]

Hi Klaus,
ich mache eine Beschreibung. Du mußt mir nur einige Tage Zeit lassen.

Gruß
Ernst

 

[Leo1962]

Ja natürlich wollen wir das wissen.
udn auch möglist schel von dir die praktische erprobungs- Erfahrung hören

Wer das sysem von Frsky OTX etwas versanden hat und dieses Forum kennt wird wohl nie mehr ein anderes PC Sysem wollen du glaubst gar nicht wie oft ich davon schon begeistert wahr und bin.

Aber das du auf die jede kamst mit Temp Sensor diese Temperatur abhänge Korrektur zu Programmieren drauf muss man zuerst noch kommen.

 

[Piperman]

Hallo Leo,

wie ich schon vor einigen Tagen Klaus um etwas Geduld gebeten habe will ich Dich auch darum bitten. Ich will eine fundierte Beschreibung abliefern, auch mit Flugerprobung. Da ich momentan privat stark gebunden bin, habe ich noch nicht genügend auf Lager! Ich habe aber heute Nachmittag mit meiner kleinen Spit (Spannweite 1,2m) einen Flug gemacht und dabei Daten geloggt. Das sieht alles sehr vielversprechend aus, aber es bedarf noch weiterer Erprobung. Im eingeblendeten Log sieht man schon mal einen Temperaturverlauf während des Fluges. Überraschenderweise sind die Temperaturen innen und außen am Modell nur 1 - 2 Grad unterschiedlich. Die grüne ist die Temperatur innen und die rote außen. Ich habe eigentlich durch die Fahrtwindkühlung außen deutlich kleinere Werte erwartet. Heute war es aber auch bedeckt. Die Temperatur im Inneren schwankt, ausgenommen von der Startphase nur um 1 Grad. Wenn sich das in weiteren Flügen bestätigt wäre das eine gute Ausgangsbasis für eine Regelung. Mein Regelnullpunkt liegt bei 20 Grad, so daß heute nichts zu Regeln war! Aber wie gesagt, kommt da noch mehr. Geduld, Geduld mit einem geplagten Modellflieger, der eigentlich ja nur spielen (fliegen) will.


Gruß Ernst

 

[Piperman]

Hallo Modellflieger Freunde,

auch wenn es etwas länger gedauert hat, bin ich jetzt endlich soweit, einen Abschlußbericht abzuliefern. Ich werde in 3 Teilen berichten, da sonst die Sache zu lang wird.

1. Die Vorgeschichte
2. Die Versuche
3. Die Flugerprobung

1. Die Vorgeschichte

Die Problematik und einen Lösungsweg habe ich ja schon in früheren Posts erwähnt. Die Flugerprobung habe ich mit meiner kleinen Spit (1200 mm Spannweite) durchgeführt. S.Bild 1.

Die kleineSpit.

Die Schleife vorne rechts am Akkudeckel ist der Temperatursensor. Diese ist vom Aufbau her genau wie die Große (1600 mm Spannweite), Schaumrumpf mit Stahldrahtgestänge. S.Bild 2.

Die große Spit.

Drauf gekommen bin ich, nachdem bei unterschiedlichen Temperaturen jeweils ziemlich viel Tiefe oder Höhe getrimmt werden mußte. Den Ausschlag gegeben haben dann 3 Flüge in Folge.
- Der erste nachmittags bei ca. 20 Grad –> Modell sauber ausgetrimmt.
- Der Zweite, am nächsten Tag vormittags, bei ca. 14 Grad. Gleich nach dem Start ist dann die Kiste ziemlich stark hochgezogen und ich mußte ca. 24 Punkte Tief trimmen. Das sind bei Trimmstärke „Mittel“ = 6 Klicks. Das ist nicht wenig! Bei meinen 3 Flugphasen muß ich das dann 3mal machen -> nervtötend.

- Am selben Tag am Nachmittag, bei wieder 20 Grad, bin ich dann mit derselben Einstellung gestartet. Und siehe da, die Kiste war kaum hoch zu bekommen. Also mit der Einstellung wieder 6 Klicks auf Hoch und es hat wieder gepasst.

Da ist mir dann ein Licht aufgegangen, daß da was oberfaul ist und ich da was machen muß! Aber was?

Erst mal ist mir außer einer Trimmtabelle für die entsprechenden Temperaturen nichts anderes eingefallen.

Ich habe mir dann folgendes überlegt:

- 1. Temperaturdrift des Höhenruderservos (Elektronik)?
- 2. Höhenruderservo hinten einbauen (wie die 3D-Flieger)?
- 3. Seilzüge anstatt Gestänge? (Ein Ruderhorn oben, eines unten)
- 4. Bowdenzug mit Kunststoffseele?
- 5. Wie groß können Dehnungsunterschiede zwischen Schaumstoff und
Stahldraht bei diesen kleinen Längen und Temperaturunterschieden
überhaupt sein?

Mehr ist mir (und anderen befreundeten Kollegen) erst mal nicht eingefallen.

Zu Punkt 1: Auch wenn in beiden Modellen billige Servos verbaut sind, habe ich diese Option erst mal nicht weiter verfolgt. Es hat sich dann später herausgestellt, daß dieser Punkt nicht zutrifft.

Zu Punkt 2: Ich bin kein “begnadeter“ Modellbauer und an einem fertigen Schaumflieger am Rumpf rumzubasteln tue ich mir nicht an.

Zu Punkt 3: Seilzüge nachträglich einzubauen ist ebenfalls ein Riesenaufwand. Die Rümpfe sind hinten massiv. Für mich also ebenfalls keine Option.

Zu Punkt 4: An der großen Spit habe ich das gemacht. Der Aufwand ist minimal.

Während dieser Arbeit stellte ich aber fest, daß das Höhenruder-Servo nicht mehr das beste ist. Und ich beschloß, es gegen ein 12 mm KST-Servo zu tauschen. In der Zwischenzeit fand ich aber den Temperatursensor und habe von Carbo die Hilfestellung zur Programmierung erhalten. Ich beschloß deshalb, mit der kleinen Spit weiterzumachen. (Wenn was nicht funktioniert ist da weniger kaputt)

Zu Punkt 5: Das sich unterschiedliche Materialien mit der Temperatur ausdehnen oder zusammenziehen ist allgemein bekannt. Das ist ein einfaches physikalisches Gesetz. Die Ausdehnungswerte für Stahl sind genau bekannt. Anders sieht es bei EPO-Schaum aus. Nach einer entsprechenden Internet-Recherche (Es waren nur einige Werte für Styropor zu finden), habe ich dann abgeschätzt, dass der Dehnungsunterschied wohl der Faktor 5!! sein kann.

Entscheidend ist hier der Unterschied und nicht die absoluten Dehnwerte.
Da ist mir dann “geschwant“, daß hier der “Hase im Pfeffer“ liegt.

Es gibt natürlich noch die Möglichkeit des Aussteuerns. Aber das ständige Halten des Höhenruderknüppels in einer bestimmten Position ist mir dann doch zu anstrengend. Ein Flug dauert immerhin ca. 5 Minuten.

Ende Teil 1, morgen geht's mit Teil 2 weiter.

Piperman

 

[blauerklaus]

Hallo, sehr interessant das Verhalten, das müsste man doch messen können am Höhenruder mit einem elektronischen Winkelmesser z.B. Flieger raus stellen bei 0 Grad messen dann ins Zimmer holen und wieder messen, müsste man man am Flap doch sehen zu mindestens mit dem Lineal (Tischplatte zum Flap) messen können.
Grüße

 

[Piperman]

Hallo blauerklaus,

Deine Überlegung finde ich sehr gut. Du würdest genauere Ergebnisse bekommen als ich.
Aber warte Teil 2 ab der morgen kommt (hoffentlich), da siehst Du dann mehr. Ich bin aber mit den Formulierungen noch nicht fertig. Schreibe mir schon die Finger wund.
Ich wollte für mich aber nur die Zusammenhänge erkennen und nicht absolute Zahlenwerte finden. Und das mit möglichst wenig Aufwand (Kosten - in meinem Fall = Null für die Versuche).
Gruß Ernst

 

[blauerklaus]

Mich interessiert halt wie viel Ausdehnung da passiert in mm

 

[Piperman]

Es geht weiter mit Teil 2.

2. Die Versuche

In Bild 3 sieht man den Messaufbau.

Die Versuche wurden mit der großen Spit durchgeführt, im Schatten meines Carportes, an der Nordseite des Hauses. Also ohne direkte Sonneneinstrahlung und ohne Windeinfluß.

Nach einigen Verbesserungen im Versuchsaufbau konnte ich an einem heißen Sommertag loslegen.

Die Fernsteuerung war die ganze Zeit ausgeschaltet!
Deshalb schließe ich Servodrift der Elektronik aus.

Der Versuch lief vom frühen Vormittag bis zum späten Nachmittag und wurde nach Überschreiten der höchsten Temperatur abgebrochen. Durch den langsamen Temperaturanstieg über viele Stunden kann man von einer gleichmäßigen Temperaturverteilung des Rumpfes ausgehen.

Dehnungsunterschiede sind also gut sichtbar. Und die sind gewaltig!!

Mit der vorliegenden Geometrie kann nun die Wirkung berechnet werden.

Es sind 1,6° Ruderausschlag PRO 10° Temperaturunterschied (1,6°HR/10°C). Am Ruderhorn sind es 0,6 – 0,7 mm PRO 10°C.

In Bild 4 sieht man die Befestigung des Stahldrahtes an der Höhenruderklappe.
Die Stärke ist 0,8 mm, die Länge vom Drehpunkt Klappe bis Ende Draht ist genau 500 mm.

Weil das Höhenruder unten angelenkt ist, zeigt sich die Wirkung folgendermaßen: Nimmt vom Trimmpunkt ausgehend (ich habe 20°C genommen) die Temperatur ab, schlägt das Höhenruder nach oben aus!! Bei steigenden Temperaturen läuft es genau anders herum.
Das ist vollkommen im Einklang mit der Flugerfahrung.

In Bild 5 ist die Aufzeichnungsmimik zu sehen. Bei dieser Verstärkung sieht man die Wirkung hervorragend.

In der Zwischenzeit war der Temperatursensor eingetroffen. Die weitere Untersuchung wurde mit der kleinen Spit durchgeführt. Mit Hilfe von Carbonator wurde die Programmierung vorgenommen und eine erste Ausgleichskurve erstellt. Die entsprechenden Bilder findet man in den früheren Posts und ich will sie nicht wiederholen.

Ein Sensor wurde nach Außen geführt, einer im Inneren im hinteren Teil des Rumpfes. Möglichst weit weg von Wärmequellen wie Akku und Motor.

Als nächstes ging es dann an die Flugerprobung. Kommt in Teil 3.

 

[Piperman]

Und weiter geht's mit dem 3. und letzten Teil.

3. Die Flugerprobung

Das Abwarten einer guten Wetterlage und einer frisch gemähten Wiese (wegen Bodenstart) hat dann auch noch einige Tage gedauert.

Die Zumischung des Höhenruders habe ich auf einen Schalter gelegt, um auf etwaige Probleme beim Fliegen reagieren zu können.

Dann ging es endlich los und die Maschine hob bei ca. 20°C Außentemperatur ab.
Wie erwartet blieb bei dieser Temperatur alles beim alten und auch das mehrmalige Zu- und Wegschalten der Ausgleichskurve zeigte keine Wirkung (so sollte es auch sein, also kein Programmierfehler vorhanden).
Der 2. Temperatursensor, wurde dann noch nach Außen geführt und zur Messung verwendet. Das versprach die besseren Korrekturwerte (nach einigen Flügen).

Es folgten anschließend noch viele Flüge bei immer niedrigeren Temperaturen. Ich will hier exemplarisch einen der letzten Flüge mit aufgezeichneter Logdatei kommentieren.
Der Log zeigt 3 Flüge innerhalb einer Stunde.

Nach dem Auspacken des Modelles aus dem warmen Auto wurde erst mal eine Akklimatisierungsphase von einer viertel Stunde eingelegt.

Die Außentemperatur war um 6°C.

Nach dem Start des Fliegerles nehmen die Temperaturen sehr schnell auf ihre realen Werte an. Der Innere geht dabei um 3° zurück, der Äußere um 2°. Während des Fluges schwanken beide nur um 1°. Dieses Verhalten hat sich bei allen Flügen auch mit anderen Außentemperaturen gezeigt.

Meine Befürchtung war am Anfang, daß sich durch die Fahrtwindkühlung ein großer Temperaturunterschied zwischen Innen und Außen von vielleicht 5° - 10 ° einstellt. Das hätte dann die ganze Methode in Frage gestellt, wenn nicht sogar unmöglich gemacht.

Das Fliegerle hebt also ab und steigt im gleichen Winkel hoch wie bei 20°C!
Wenn ich jetzt bei dieser niedrigen Außentemperatur die Ausgleichsfunktion abschalte, steigt das Fliegerle so stark weg, daß es fast einen Looping dreht!!

Also, schalt‘s doch lieber wieder ein, zu was haste denn eine FrSky-Anlage!

Nun, was soll ich sagen, an dem Abend hätte ich auch mit Krawatte ins Bett gehen können, Gell!

Es ist noch zu erwähnen, daß ich auch das Seitenruder miteinbezogen habe. Denn, “wenn schon, denn schon“. Das wirkt zwar viel schwächer, aber es wirkt und hat die gleiche Tendenz. Seitdem driftet mir die Kiste beim Landeanflug nicht mehr langsam weg!

Bild 6: Der Temperaturlog: Tmp2 ist der Außenfühler


Bild 7: Die zuletzt eingestellte Temperatur-Ausgleichs-Kurve vom Höhenruder.


Hier ist der Temperatursensor zu finden: Smart Port RPM Sensor mit 2 Temperatur Sensoren - Engel Modellbau + Technik

Fazit: Das Verwenden eines Temperaturfühler gesteuerten Ausgleiches einer thermisch-mechanischen Höhenruder-Drift ist möglich. Das kann auch nachträglich, ohne mechanische Eingriffe in die Struktur des Modelles, ohne großen Aufwand erfolgen. Der finanzielle Aufwand ist gering (ca. 26,- Euronen bei Engel). Der Programmieraufwand ist, Dank FPV-Forum und Carbonator, sogar für Nichtskönner wie mich zu bewältigen.

An dieser Stelle nochmals meinen Dank an Carbonator.

Im nächsten Jahr, bei wieder gutem Flugwetter wird das ganze dann auf die große Spit angewendet. Das ist zur Zeit eh mein Lieblingsmodell. Die geht mit ihrem 6s-Antrieb ab wie Schnitzel!

Gruß Ernst

 

[Leo1962]

Danke für den tollen Bericht
Find es großartig die jede überhaut zu haben und so einfach zu lösen.

 

[fa223]

Hallo Ernst,
vielen Dank für deinen Bericht!
Ich hätte nicht geglaubt, dass die Auswirkung von Temperatur bei einem Schaumflieger derart groß ist.
Deine Lösung finde ich wirklich gut!
Habe ich das oben richtig verstanden, dass du während der Flüge nur eine Temperaturdifferenz von ca. 1 °C zwischen innen und außen hattest?

Grüße,
Klaus

 

[Piperman]

Hallo Klaus,
schau Dir das Bild 6 noch mal genau an. Die 1°C ist die Schwankungsbreite an jedem Fühler. Die Differenz zwischen Innen- und Außenfühler war 3°C. Die blaue Kurve ist der Innenfühler und die rote der Außenfühler. Die Fühler haben leider nur eine Auflösung von 1°C. Bei z.B. 0,1°C Auflösung wären die Kurven wesentlich glatter.
Der starke Temperatureinfluß hat mich auch überrascht. Das ist aber auch den Modellen geschuldet. Die Spit's reagieren beide sehr stark auf Höhenruder. Höhenruder fliege ich mit 3-Stufenschalter und Gewichtung 50%, 75%, 100%. Meistens mit 75%. Bei 100% ist die Wirkung derart stark, das sieht dann aus wie "Hackflug".
Andere Modelle reagieren da vielleicht weniger stark.

Gruß Ernst

 

[Piperman]

Hallo Klaus,
Sorry, anscheinend bin ich noch nicht ausgeschlafen!!
Die blaue Kurve ist der Außenfühler und die rote der Innenfühler.

 

[fa223]

Hallo Ernst,
jetzt hab ichs gesehen. Danke nochmals für deine Erklärung.
Tolle Analyse und Umsetzung der Problemlösung!
Grüße,
Klaus.