MAP- und Drehzahlmessung

Forum - Technik & Flugzeuge
  • Hallo zusammen,

    erstmal wünsche ich euch – auch wenn es etwas her ist – ein Frohes Neues! Ich habe mein Urlaub und die paar fliegbare Tage ausgenutzt, um unser Propeller neu einzustellen. Wie in einem anderen Posting rauskam, scheint unser Prop etwas steil gestellt zu sein (Maschine haben wir gebraucht übernommen). Die Drehzahl erreichte bei WOT im Horizontalflug nur etwa 5100 1/min bei einer Höhe von 3000 ft. Es ist einer am Boden einstellbarer 3-Blatt Prop von Neuform am 912 ULS. Nun haben wir die Blätter etwa 0,5° weniger Steil gestellt und erreichen unter ähnlichen Bedingungen etwa 5300 1/min, was mir besser erscheint. Viel höher möchte ich nicht gehen, weil die Einstellung nach Kennblatt eingehalten werden sollte. Soweit so gut.

    Ich wollte das Ganze aber systematischer angehen. Da kein MAP-Sensor angebracht ist (Festprop), musste ein Sensor her. Für die paar Versuche waren mir die Kommerziell verfügbaren MAP-Anzeigen zu teuer. Also habe ich einfach in meine Bastelkiste gegriffen, Absolutdrucksensor und Mikrocontroller rausgekramt und mir eine Anzeige programmiert. Der Vorteil ist, dass ich auch nach Bedarf die Werte speichern kann oder mehr Sensoren anschließen kann (Drehzahl oder eine zweiten MAP für die Vergasersynchronisierung). An sich funktioniert es schon recht gut. Die Dämpfung war am Anfang etwas gering, sodass die Werte etwa einen viertel inHg geschwankt haben. Der Vierzylinder pustet offensichtlich ganz schön unregelmäßig, was aber zu erwarten ist. Das Gerät sieht zwar nicht schön aus, aber ist genauer als die meisten MAP-Anzeigen (Sensor hat nur +-1,5% Abweichung absolut):


    Um die Messung abzurunden, möchte ich nun auch die Drehzahl messen und aufzeichnen. Wir haben das übliche Schätzeisen für die Drehzahl installiert, würde aber gerne das Signal selbst messen und auswerten. Da bin ich hier im Forum auf den Hinweis gestoßen, dass man im "Installation Manual" vom 912 ULS was dazu findet (24–00–00, Seiten 15 u. 16). Die Abbildung auf Seite 15 verwirrt mich aber etwas und könnte eure Meinung dazu gebrauchen. Laut Abbildung wurden die Spannungen am Pick-up für 500 1/min gemessen. Die Zeitangaben im Graphen deuten aber eher auf 5000 1/min, denn die Periodendauer beträgt ca. 12 ms und nicht 120 ms. Habe ich da was übersehen oder gibt es einen Fehler im Manual?

    Das andere was mich etwas beschäftigt, ist die Anzeige des Absolutdrucks in inHg. Je nach Höhe und Temperatur verändert sich der Wert deutlich von den Standardbedingungen. Wäre es nicht sinnvoller, wenn man die gemessene Werte umrechnen würde? Das gröbste hätten man erledigt, wenn der aktuelle statische Druckwert als Referenz genommen wird und man die Differenz auf den Standarddruck aufaddiert, oder?

    Viele Grüße,

    Andrés

  • Moinsen,

    interessant, den gleichen Sensor habe ich in meinem Zusatz-RDAC für MGL mit 914 TCU Datenaufnahme drin.

    Wenn Du sowas schon machst, bietet es sich an, zwei Sensoren zu spendieren und an beide Vergaser-Trakte zu gehen. Dann siehst Du permanent wie gut Deine Vergaser noch synchronisiert sind und nebenbei kannst Du im Cockpit sitzend synchroniseren, wenn die Bowdenzüge dort einstellbar sind (ask me how I know ;-)

    Am Vergaserkanal ist die Schwingung aber noch heftiger, da hatte ich mehrere InHG Schwankung...

    aber zu den Fragen:

    sicherlich ist die 500RPM in dem Diagramm falsch, mit der Drehzahl läuft der Motor ja gar nicht, die Zündung arbeitet erst ab 900RPM.

    Ein Umrechnung des Druckes ist meiner Meinung nach auch nicht sinnvoll. Der Motor interessiert sich in seinen Betriebsparametern ja nicht dafür, welcher Druck aussen an seinem Gehäuse anliegt. Die einzige Sache die interessant ist, mit welchem Absolutdruck Du in den Zylinder einspülst.

    Daher auf jeden Fall Absolutdrucksensor ohne Umrechnung.

  • Einen Hinweis zur Drehzahlmessung: Bei diesen induktiven Gebern ist die Spannung des Signals stark von der Drehzahl abhängig und dazu ist das Signal recht unsauber/gestört. Mit irgendwelchen Widerständen, Z-Dioden etc. kannst Du das nicht auswertbar am Microcontroller anschließen.  Es gibt da spezielle IC (z.B. MAX9926), die das induktive Signal aufbereiten.

  • Steffen_E schrieb:
    Dann siehst Du permanent wie gut Deine Vergaser noch synchronisiert sind und nebenbei kannst Du im Cockpit sitzend synchroniseren, wenn die Bowdenzüge dort einstellbar sind
    ...wenn du einen Schieber im Resonanzrohr einbaust ;-) 
  • ronnski schrieb:
    ..wenn du einen Schieber im Resonanzrohr einbaust ;-) 
    Ich nenne es zwar Ausgleichsrohr, aber da habe ich ein Ventil drin, ja ;-)

    Ok, das kann ich nicht vom Sitz aus bedienen, aber die Synchronisation ist bequem vor Ort zu machen, ohne jemanden nah am Motor hantieren zu lassen.

    Das ist schon sehr fein.

  •  @Steffen_E

    Das es ein Fehler ist, hatte ich schon vermutet, aber ich kenne das Innenleben vom Rotax noch nicht gut genug, um sowas direkt ausschließen zu können. Es hätte sein können, dass das Signal mit 10:1 kommt, oder dass die Aufzeichnung anders als bei laufenden Motor erstellt wurde, z.B. durch freies Drehen der Magnetnabe/Ring.

    Ich habe bereits einen Tiefpassfilter in der Messkette drin, daher könnten die Schwankungen deutlich größer als im Display ausfallen – so wie bei dir einge inHg. Habe heute versucht eine Aufzeichnung zu machen, hatte aber dann doch keine Daten auf der SD-Karte, weil etwas schief lief. Ich hoffe demnächst was messen zu können. ich frage mich, ob man nicht aus den Druckwerten selbst die Drehzahl ableiten kann...

    Zwei Sensoren würde ich nur für die Vergasersync nehmen. Das Absperren des Resonanzrohs im Flug ist mir dann doch etwas zu heiß. Prinzipiell natürlich machbar.

    Bezüglich der Umrechnung vom MAP bin ich mir unsicher, weil der Druck bei WOT je nach Umgebungsdruck anders ausfällt. Ich stelle mir den Motor wie eine Art große Vakuumpumpe vor. Durch koordiniertes Öffnen und Schließen der Ventile, saugt der Motor permanent Gemisch ein. Der dabei entstehende Druckgradient fällt je nach Drosselklappenstellung mal kleiner oder größer: enger Querschnitt => hoher Widerstand => hoher Druckabfall und weniger Saft. Dennoch wird der erreichte Absolutdruck im Manifold vom Außendruck abhängen, da der Motor gegen den Außendruck saugt. Die Korrekturtabellen für Höhe und Temperatur versuchen diese Abhängigkeit abzubilden. So verstehe ich das zumindest. Daher wäre idealerweise die angezeigte MAP auf Standardbedingungen bezogen.

    @DIFH 

    Gut zu wissen. Ich wollte einen INA219 einsetzen, mit dem man die Spannungen des Gebers und µC trennt. Z-Dioden wollte ich nur zur Begrenzung der Spannung zur Sicherheit nehmen. INA219 hat natürlich keine Aufbereitung wie der MAX9926. Ich hoffe aber mit Software einiges rausholen zu können. Meine Idee ist, erstmal das Signal aufzuzeichnen und daraus Strategien zur Auswertung zu gewinnen.

  • NovemberPapa schrieb:
    Das Absperren des Resonanzrohs im Flug ist mir dann doch etwas zu heiß. Prinzipiell natürlich machbar.
    Na das mach ich ja nun auch nicht. ich meinte nicht im Flug, sondern nur im Sitz abzugleichen. Ist halt deutlich schöner als im Propellerwind am laufenden Motor zu stehen.

    Ausserdem sieht man permanent ob die Synchronisation in Ordnung ist, das ist schon schön.

    NovemberPapa schrieb:
    ich frage mich, ob man nicht aus den Druckwerten selbst die Drehzahl ableiten kann...
    Ähm, nein das geht nicht, da der Ladedruck die eingebrachte Leistung widerspiegelt, die Drehzahl aber die abgegebene Leistung in Abhängigkeit der aktuellen Luftdichte. 

  • NovemberPapa schrieb:
    Ich hoffe aber mit Software einiges rausholen zu können.
    Vergiss es. Du bekommst das Signal ja gar nicht schnell genug analog abgetastet. Und dann in der ISR irgendwelche komplexe Signalverarbeitung machen? Nicht mit einem normalen Microcontroller, evtl. mit einem DSP oder FPGA. Jeder darf natürlich seine eigenen Erfahrungen machen. Schau Dir das Signal mal bei verschiedenen Drehzahlen mit einem Oszi an.
  • @Steffen_E: Ich meinte natürlich nicht den mittleren Druckwert, sondern die Dynamik des Druckes. Könnte man den Druck hochaufgelöst messen, so müsste erkennbar sein, wann ein Zylinder Luft einsaugt. Dafür reicht aber die Abtastrate der günstigen Sensoren und Mikrokontroller eher nicht. Wäre aber schön gewesen, wenn man das aus einem Signal hätte gewinnen können.

    @DIFH: Ja, da hast du ziemlich recht. Ich bin von meiner Arbeit etwas verdorben (wir können mit hoher Abtastung die Antriebsleistungen von Elektroantrieben messen und verrechnen). Da vergisst man schnell was man zu Hause für Möglichkeiten hat ... Ich schließe unsere Messtechnik in den nächsten Tagen an und schaue mir die Signalverläufe an. Es muss aber nicht gleich ein FPGA oder DSP sein. Eine einfache mögliche Strategie könnte folgende sein: Analoger Tiefpassfilter mit vielleicht 100 Hz Grenzfrequenz, um viel vom Dreck zu weg zu glätten, und dann mit dem Mikrokontroller triggern statt abtasten.

  • NovemberPapa schrieb:
    Könnte man den Druck hochaufgelöst messen, so müsste erkennbar sein, wann ein Zylinder Luft einsaugt. Dafür reicht aber die Abtastrate der günstigen Sensoren und Mikrokontroller eher nicht.
    Also die Abtastrate könnte reichen, aber die Auswertung dürfte zu aufwändig sein. Die stehenden Wellen im Ansaugtrakt dürften eine Analyse sehr erschweren...

    Wenn ich das wissen will und den Zündsensor nicht ausgewertet kriege, baue ich lieber irgendwo einen induktiven Sensor an ;-)

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