PropMeter

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Wuchtmaschine für Multikopterausleger mit ATXMEGA128, Reflexionslichtschranke und Beschleunigungssensor


Inhaltsverzeichnis

Die Unwucht

Wie probplematisch Unwucht sein kann sieht man hier: ;)

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Wie kompliziert das exakte Wuchten eines Brushlesmotors mit montiertem Propeller wirklich ist sieht man schon bei den Unwuchtarten die es gibt:


Statische Unwucht

Zwei Unwuchten (hier als grüne Pfeile dargestellt) können die gleiche Richtung und Winkellage haben. Der gleiche Zustand ergibt sich bei einer einzelnen, doppelt so großen Unwucht, die im Schwerpunkt, also beispielsweise in der Rotormitte angreift. Lagert man einen solchen Rotor horizontal auf zwei Schneiden, dann würde er solange auspendeln, bis die „schwere Stelle“ nach unten zeigt. Diese Unwucht wirkt also ohne Rotation und man nennt sie daher „statische Unwucht“. Sie bewirkt eine Verschiebung des Massenmittelpunktes aus der geometrischen Mitte heraus, wodurch der Rotor im Betrieb parallel zu seiner Rotationsachse schwingt Eine statische Unwucht kann durch Maßnahmen in der Schwerpunktebene ausgeglichen werden. Entweder wird ein bestimmter Materialbetrag entfernt oder auf der gegenüberliegenden Seite ein Gewicht angebracht.

Wucht1.png


Momentenunwucht

Zwei Unwuchten (hier als grüne Pfeile dargestellt) können zwar den gleichen Betrag haben, jedoch in ihrer Winkellage genau um 180° zueinander versetzt sein. Diese Unwuchtverteilung lässt sich durch Auspendeln nicht mehr feststellen, denn der Rotor nimmt keine eindeutige Lage an. Der drehende Rotor führt eine Taumelbewegung um seine Hochachse (senkrecht zur Drehachse) aus, denn die beiden Unwuchten üben ein Moment aus. Folglich wird diese Art der Unwuchtverteilung als Momentenunwucht bezeichnet. Zur Korrektur der Momentenunwucht ist ein Gegenmoment erforderlich, also zwei Korrektur-unwuchten, die mit einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet werden. In diesen beiden Ausgleichsebenen wird ein bestimmter Materialbetrag entfernt oder auf den gegenüberliegenden Seiten Gewichte angebracht.

Wucht2.png

Dynamische Unwucht

Der reale Rotor besitzt nicht nur eine einzelne Unwucht, sondern theoretisch unendlich viele, die willkürlich längs der Drehachse verteilt sind. Diese lassen sich durch zwei resultierende Unwuchten (hier als grüne Pfeile dargestellt) in zwei beliebigen Ebenen ersetzen und haben weder den gleichen Betrag noch eine eindeutige Winkellage. Da dieser Unwuchtzustand vollständig auch nur unter Rotation festgestellt werden kann, spricht man von einer dynamischen Unwucht. Sie enthält sowohl statische Unwucht als auch Momentenunwucht, wobei der eine oder andere Anteil überwiegen kann. Zur vollständigen Korrektur der dynamischen Unwucht sind wegen des Momentenanteils zwei Ausgleichsebenen erforderlich. Dort wird ein bestimmter Materialbetrag entfernt oder auf den gegenüberliegenden Seiten Gewichte angebracht. Dynamische Unwucht tritt bei allen Rotoren auf. Zum Auswuchten eignen sich daher sowohl Horizontal-Auswuchtmaschinen als auch Vertikal-Auswuchtmaschinen.

Wucht3.png

Für alle die es genauer wissen wollen

Hier finden Sie weiterführende Informationen [[2]]


Die Aufgabe

Die Aufgabe ist es die Unwucht eines Brushlessmotors mit oder ohne montiertem Propeller grafisch darzustellen und die Position und ungefähre Größe zu bestimmen. Die Darstellung sollte sowohl auf einem grafischen Diplay (240x320) wie auch mit einer Windows Software möglich sein.

Die Technik

Beschleunigungssensor

Hier kommt ein 3-Achsen Beschleunigungssensor Typ ADXL330KCPZ zum Einsatz. Dieser ist knapp unter 12€ bei der Firma Pollin erhältlich.

ADXL330.jpg Foto: www.pollin.de

Datenblatt: [[3]]

Sensorbefestigung

Der Sensor wird in eine Mikrofonhalterung eines Musikstimmgerätes eingebaut und mit dieser direkt an den Kopterausleger befestigt.

IMG 3968.jpg

ATXMEGA128A3 mit Touchscreen und USB Interface

Hauptplatine inkl. SD Card Reader, RTC, Audio-Verstärker, und Color Touchscreen

Touch3.png

Das bestückte Display mit ATXMega auf der Rückseite:

IMG 3969.jpg

Hier versuche ich mal das Display grafisch anzusprechen ..... ist aber noch zu langsam ....

IMG 3972.jpg

So stelle ich mir die Datenauswertung vor:

1) Im blauen Bereich werden die Messwerte vom Beschleunigungssensor (Y,Z) angezeigt (Weisse Kurve). Die Reflexionslichschranke wird bei erkennen der Markierung an der Motoglocke mit einer roten Linie dargestellt.

2) Im roten Bereich wird die Richtung der Unwucht so dargestellt dass die Position der Lichtschranke nach Norden (oben) zeigt und der Pfeil in die Richtung der maximalen Unwucht. Damit ist die Position am Motor erkennbar.

Die Darstellung wird nach einer fixen Messdauer angezeigt. Die Messung beginnt nach dem Drücken der START Taste.


IMG 4011.jpg

Die Lösung

Links

http://www.olliw.eu/2012/blade-balancing/

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