Hochstartwinde: Baubericht

Schuss und Notstopp

Schuss und Notstopp

Hallo Windengemeinde

Ich habe mir, nachdem ich wieder einige Tests mit meiner Winde durchgeführt habe, Gedanken über den Start von hoch belastbaren Seglern gemacht.
Wie den meisten ja bekannt ist, regelt die Winde die Seilspannung auf den eingestellten Wert. Steigt die Seilspannung durch äußere Einflüsse ca. 11% über den eingestellten Wert wird die Winde angehalten (Notstopp). Sobald die Seilspannung wieder unter den eingestellten Wert sinkt, läuft die Winde erneut an. Außerdem wird die Seilspannung während des Startens kontinuierlich auf 75% des eingestellten Wertes zurückgenommen. Dies alles dient dazu den Segler vor Überlastung zu schützen und hat sich bewährt.

Beim Starten eines hoch belastbaren Seglers in der Startstellung „Schuss“ wird die Seilspannung nicht zurückgenommen um genug Energie für den Schuss zu haben. Der Notstopp ist aber auch in diesem Startmodus aktiv, was nach meinen neusten Erkenntnissen eher von Nachteil und meiner Meinung nach auch nicht nötig ist, da so ein Segler an meiner Winde kaum überlastet werden kann.

Mann muss eher die Winde vor Überlastung schützen. Ein Notstopp (Startabbruch) bevor der Motor durch Überlastung blockiert müsste ausreichend sein.
Meine neusten Test haben ergeben, das die Winde durchaus in der Lage ist einen Seilzug von mehr als 18kg aufzubauen. Leider konnte da das Seil nicht mithalten und tat seinen Unmut durch Seilriss kund. Die Motorleistung war zu diesem Zeitpunkt erst bei ca. 75% und die Drehzahl bei ca. 7000U/min.
Welche maximale Seilzugeinstellung noch Sinnvoll ist und bei welchem Seilzug der Motorschutz (Notstopp/Startabbruch) aktiviert werden sollte kann ich noch nicht einschätzen.

Es gibt also noch Entwicklungs-Potezional.
In diesem Sinne.
Gruß Peter

Überlastung des Brushless Motors

Überlastung des Brushless Motors

Hallo Windengemeinde

Durch meine Tests habe ich neue Erkenntnisse erlangt.
Erstens, die Winde ist noch nicht an ihrer Leistungsgrenze.
Zweitens, ein Anlaufen aus der Bremsfunktion auch über 8kg Seilspannung müsste möglich sein.

Bei Überbelastung des Brushless Motors blockiert dieser natürlich nicht sondern verliert den Takt und wird durch die hohe Seilspannung mit hoher Drehzahl zurückgedreht. Die dabei entstehenden Geräusch lassen nichts Gutes erwarten und der Seilzugverlust kommt fast einem Seilriss gleich. Eine zusätzliche Überwachung der Drehrichtung des Motors könnte im Überlassungsfall den Notstopp auslösen und einen Seilzugverlust sowie möglichen Schaden an der Winde eingrenzen. Bin bereits dabei eine Drehrichtungsüberwachung zu konstruieren.

Über Meinungen und Ideen zu diesem Thema würde ich mich freuen.
Gruß Peter

Hallo Peter,

Eine zusätzliche Überwachung der Drehrichtung des Motors könnte im Überlassungsfall den Notstopp auslösen und einen Seilzugverlust sowie möglichen Schaden an der Winde eingrenzen. Bin bereits dabei eine Drehrichtungsüberwachung zu konstruieren.

Zum Vergrößern anklicken....

hast du schon eine Lösung gefunden?
Im Prinzip ist es gar nicht so schwer, du musst ein Signal wie folgt erzeugen:

Danach kannst du über die Auswertung der Flanken die Drehrichtung bestimmen.

Rechtslauf:
A eilt B voraus, wenn dann A HIGH ist und B wechselt von LOW auf HIGH, dann ist Rechtslauf erkannt. Geht A wieder auf LOW, wird das ganze zurückgesetzt.
Linkslauf:
B eilt A voraus, wenn dann B HIGH ist und A wechselt von LOW auf HIGH, dann ist Linkslauf erkannt. Geht B wieder auf LOW, wird das ganze zurückgesetzt.

Erzeugen könntest du das ganze mit zwei Reedkontakten und einem Magnet an der Spindel, oder mit zwei Gabellichtschranken und ein Loch in der Spindelwand. Auswerten über einen Arduino.

Alternativ, nicht ganz so elegant, aber sicher auch ne Möglichkeit, du lässt nen kleinen Bürstenmotor als Generator mitlaufen, die Polarität ist die Drehrichtung.
Nachteil wäre hier die Drehzahl abhängige Spannung.

Grüße

Felix

Alternativ fällt mir noch ne mechanische Lösung ein ;-)
Voraussetzung ist aber dass die Spindelwand magnetisch ist.
Man nehme einen Hebel an dem ein Magnet befestigt ist. Diesen Hebel lagert man axial zur Spindel, so dass sich der Magent in einem gewissen Abstand zur Achse parallel zur magnetischen Spindelwand befindet.
Dreht sich nun die Spindel, wird der Hebel durch die Magnetkraft mitgenommen, nun muss nur noch die Auslenkung über einen Sensor ausgewertet werden. Am einfachsten lagert man den Hebel auf ein Poti und wertet die Lage aus.
Hier mal ein Bild dazu:

Hallo,

bei Brushless Car Motoren wird es mit 3 Hallsensoren gemacht, die mit dem Regler verbunden werden.

Du setzt ja sogar einen Car Regler mit Sensor Eingang ein, eventuell könntest Du Deinen Motor mit 3 Hall Sensoren nachrüsten und mit Deinem Regler verbinden?

Quelle https://www.slideshare.net/ArchanaBalachandran2/permanent-magnet-brushless-dc-motor :


Quelle: http://www.etotheipiplusone.net/?p=2549 :


Hier kannst Du einen fertigen Hall Sensor für Deinen Outrunner kaufen, er ist geeignet für 12Slot 14Pol Motoren, ich glaube Deiner sollte so einer sein oder?
http://e0designs.com/products/hall-effect-sensor-board/

Ein Versuch ist es auf jeden Fall wert, ist ja nicht so teuer.

VG
Gunnar

Brushless-Winde

Brushless-Winde

Hallo Felix / Hallo Gunner

Danke für eure Ideen. Einige davon habe ich schon verwirklicht. Die Drehrichtung habe ich mit einem Magneten und einem Hallsensor ermittelt. Das funktioniert sehr gut.




Wie ihr seht habe ich in meiner Testwinde eine Lochscheibe mit Gabellichtschranke zur Drehzahlermittlung. Mit einer zusätzlichen Lichtschranke könnte ich auch die Drehrichtung ermitteln und würde mir den Magneten sparen.

Da mein Regler einen Sensoreingang hat, habe ich versuchsweise auch mal einen Motor mit Sensor angeschlossen. Bin aber nicht zufrieden gewesen, da der Regler mit dem Motor nicht zurecht kam und ich keinen Sensormotor gefunden habe der für meine Winde geeignet erschien. Der Versuch meinen vorhandenen Motor mit Sensoren an der Motorglocke auszurüsten ist gescheitert, da die Magnetstärke durch den Rückschlussring sehr gering und die Störungen durch die Motorspulen sehr groß waren. Habe das ganze dann versuchsweise optisch mit Reflexlichtschranken aufgebaut.



Ich habe inzwischen den Sensormotor mit einem selbst gebauten Regler zum Laufen bekommen. Damit lässt sich die Motordrehzahl bis zum Stillstand stufenlos herunter regeln und auch ein Anlaufen ist mit geringster Drehzahl möglich.



Nun versuche ich gerade meine vorhandenen Motoren mit einem selbstgebauten Magnetring und Hallsensoren auszurüsten damit ich den Selbstbauregler in meiner Winde mit meinem bevorzugten Motor testen kann.



Eine Drehzahl.- und Richtungsmessung springt als Nebenprodukt auch noch dabei heraus.

Gruß Peter

Hi,

das sieht ja echt spannen aus!

Jetzt hab ich nochmal eine verständnisfrage, du hast geschrieben:

Eine zusätzliche Überwachung der Drehrichtung des Motors könnte im Überlassungsfall den Notstopp auslösen und einen Seilzugverlust sowie möglichen Schaden an der Winde eingrenzen.

Zum Vergrößern anklicken....

Wie wolltest du mit einem Sensormotor plus Regler dies realisieren?

Geht es jetzt darum den Anlauf zu verbessern, also das, nennen wir es mal ruckeln eines Sensorlosen Motors beim anlaufen zu verhindern oder darum im falle eines rückwertslauf den notstop zu aktivieren?

Grüße

Felix

Winde mit sensorlosem Brushless Motor

Winde mit sensorlosem Brushless Motor

Hallo Felix
Wie ein Sensormotor bei Überlastung reagiert, weiß ich leider nicht. Der Sensorlose Motor kommt aber aus dem Takt, und wird durch die hohe Seilspannung mit hoher Drehzahl zurückgedreht, was sich nicht gesund anhört und einen plötzlichen Seilzugverlust zur Folge hat. Ein erkennen der Rückdrehung und sofortiges Bremsen kann dieses Problem mindern. Das Anlaufen wird dadurch erst einmal nicht verbessert. Da habe ich auf andere Weise eine Verbesserung erreicht.
Vielleicht kann mir Jemand sagen, wie sich ein Sensormotor verhält, wenn er abgebremst und vielleicht noch mit Gewalt rückwärts gedreht wird.
Gruß Peter

Frage / Idee

Frage / Idee

Aus dem Blickwinkel eines F3B-Winden-Betreibers gefragt:
Wäre eine mechanische Rücklaufsperre an der Winde evtl eine Lösung für das geschilderte Problem ?
=> Rückwärtsdrehen des Motors gibts bei F3B-Winden nur beim Fallschirmholen nachdem die Rücklaufsperre von Hand gelöst wurde - vor dem Start wird die Rücklaufsperre von Hand aktiviert

(Ich bin seither stiller Mitleser und recht angetan von dem was ich hier sehe, da ich mich seither ansatzweise nur mit "normalen" F3B-Winden mit schweren Autoanlassermotoren auseinandergesetzt habe - eine schöne, leichte brushless-F3B-Winde das wäre eine tolle Sache ... )

Rücklaufsperre

Rücklaufsperre

Hallo fooman w
Bei einer F3B Winde ist eine mechanische Rücklaufsperre sicher praktisch. Es sei denn man vergisst sie vor dem Start einzurasten oder vor dem Seil holen zu lösen.
Meine Winde soll aber keine F3B Winde ersetzen sondern in erster Linie Jedermann Modelle starten. Dazu soll die Winde auch automatisch Seil ablassen, um die Modelle vor Überlastung zu schützen, wenn die Seilspannung durch Gegenwind über den eingestellten Wert steigt.
Gruß Peter

Hallo Peter,

verstanden, danke. Wie ein sensormotor reagiert weiß ich leider auch nicht. Kenne eben nur das außer Takt geraten bei Überlast von sensorlosen motoren.

An die mechanische Bremse hatte ich auch schon gedacht, wenn du sie automatisch lösbar gestaltest könntest du bremsfunktion des Motors und Mämechanische Rücklaufsperre kombinieren.

Die mechanische Rücklaufsperre verhindert dss unkontrollierte Rücklaufen des Motors, und die Winde geht in den Bremsbetrieb über. Dann wird die Rücklaufsperre gelöst und konzrolliert seil nachgelassen.

Eventuell ein Lösungsansatz.

Bei meiner Winde hatte ich die Rücklaufsperre auch und bin damit ganz gut gefahren bei einer neuen würde ich wieder auf einen Bürstenmotor mit Stromregelung und Rücklaufsperre (diesesmal elektrisch lösbar) setzen

Grüße

Brushless-Winde mit Sensor

Brushless-Winde mit Sensor

Hallo Windenstarter
Habe heute meine, mit Sensoren ausgestattete Brushless Winde, mittels Testaufbau auf unserem Fluggelände getestet.
Die Winde wurde aufgebaut und ca. 400m Seil mit Umlenkrolle ausgelegt und das Seilende am Boden verankert.
Beim ersten Test habe ich den Modus „Seil holen“ verwendet. Bei minimalster Motorleistung habe ich die Winde laufen lassen. Das Seil wurde aufgewickelt und die Seilspannung stieg kontinuierlich. Während sich die Seilspannung erhöhte nahm die Motordrehzahl ständig ab. Die Motorleistung wurde dabei nicht verändert.
Bei 5kg Seilzug waren es 500U/min am Motor.
Bei 7kg =400 / 8kg=320 / 9kg=270 / 10kg=220 / 11kg=150 / 11,5kg= 100
Bei 12kg Seilzug kam die Winde zum Stehen, ohne den Takt zu oder Seilzug zu verlieren.
Bei minimaler Erhöhung der Motorleistung lief die Winde sofort wieder an ohne zu murren. Der erste Test wurde hier beendet, da ich keinen Seilriss riskieren wollte, bevor ich nicht den zweiten Test erledigt hatte.
Wenn man bedenkt, dass die gleiche Winde ohne Sensoren schon Probleme hatte unter 600 U/min sicher zu Laufen, geschweige denn bei 12kg Seilzug aus dem Stillstand anzulaufen, war das schon ein voller Erfolg.

Beim zweiten Test wurde das Anlaufverhalten unter Seilspannung aus dem Stillstand (volle Bremsleistung) getestet.
Die Voreinstellung der Seilspannung wurde auf 4kg festgelegt. Die Winde wird gestartet und die Seilspannung steigt. Wird die voreingestellte Seilspannung um 10% überschritten, wird der Motor gestoppt und die Bremse aktiviert, die Voreinstellung der Seilspannung um 250g erhöht und nach kurzer Verzögerung die Winde erneut gestartet. Das wiederholt sich, bei ständig steigender Seilspannung, bis der Test abgebrochen wird.
Bei ca. 16kg Seilzug riss das Seil und der Test war vorzeitig beendet. Bis dahin war der Motor ohne zu murren immer einwandfrei angelaufen.
Ohne Sensor war ein Anlaufen des Motors schon bei 8kg Seilzug unzuverlässig.
Der Test hat gezeigt, das durch zusätzlichen Einbau eines Sensors zur Erkennung der Motorstellung ein deutlich besseres Motorlaufverhalten und eine deutliche Leistungssteigerung der Winde zu erreichen ist.
Ich wünsch allen ein fröhliches Weihnachtsfest und immer genug Seilzug am Hochstarthaken

euer Windenbauer

Hallo Peter,

Gratulation zu deinem erfolg!
Klingt super spannend, wie sieht dein setup nun aus?
Eigenbau Magnetring + Hallsensor + Eigenbau Regler?

Grüße

Felix

Hallo Felix, hallo Windenstarter
Ich habe meine vorhandene Winde mit einem selbstgebauten Magnetring ausgerüstet, wie er am Ende von Post #186 abgebildet ist. Er besteht aus 14 Rundmagneten 7x3 und ist in einem Aludrehteil eingeklebt. Er wurde noch so nachgearbeitet, das er am Motor drehbar befestigt werden kann. Drei Hall Sensoren, ähnlich wie im Post #185 von Gunner vorgeschlagen, messen die jeweilige Stellung und geben ihre Signale an meinen gekauften Regler, der serienmäßig mit einem Sensoreingang ausgestattet ist, weiter. Der Motor dreht nun ohne zu Ruckeln bis zum Stillstand. Ein rückwärts Drehen mit Gewalt nimmt er aber immer noch übel. Das konnte mein Selbstbauregler besser. Leider nicht so lange. Er wird im Betrieb zu heiß. Ein Mosfet hat seine Tätigkeit schon nach kurzer Zeit eingestellt, so das ich erst mal auf meinen gekauften Regler zurückgegriffen habe. Die Leistung der Winde kann dadurch merklich erhöht werden ohne die Feinfühligkeit für kleinere Segler einzuschränken.
Gruß Peter

Sensor

Sensor

Wattsi schrieb:

Ein BLMotor mit Hallsensoren zur Rückmeldung der Magnetposition würde das Anlaufproblem lösen. Ich habe das bei einer Seilkamera gesen: Ruckeln unter Last oder gar kein Anlauf. Danach mit Motoren mit sensoren: Einwadfreier Anlauf, auch unter Last bei ansteigenden Seil.

Drehzahlüberwachung dringend empfohlen. Wenn der Rotor (fast) blockiert, wird die eingespeiste Leistung nicht mehr in Bewegung umgesetz sonder in Wärme

Wolfgang

Zum Vergrößern anklicken....

Da war doch was....
allerdings schon in #103.....
Das Rad lässt sich mehrfach erfinden

Brushless-Winde mit Sensor

Brushless-Winde mit Sensor

Hallo Wolfgang
Das Rad musste ich natürlich nicht neu erfinden. Das Problem war nur das Rad an meiner Winde zu montieren. Ich habe keinen Sensormotor gefunden, der für meine Winde geeignet erschien und der Motor den ich probehalber besorgt habe, wollte mit meinem Regler nicht zusammenarbeiten. Erst nachdem ich mich mit dem Bau eines eigenen Reglers mit Sensor beschäftigt habe ist es mir gelungen meinen bevorzugten Motor mit selbstgebauten Sensoren so auszustatten, das er an meinem vorhandenen Regler funktioniert. Dein Hinweis damals hat mich schon in die richtige Richtung geleitet, nur die Umsetzung war etwas langwierig und ist auch noch nicht beendet.
Gruß Peter

Brushless-Winde mit Sensor

Brushless-Winde mit Sensor

Hallo Windengemeinde

Ich möchte dieses Jahr noch einmal von meiner Winde berichten.
Es ging darum die Leistung der Winde und deren Anlaufverhalten zu verbessern.
Heraus gestellt hat sich, das die Nachrüstung mit Sensoren zur Messung des Motordrehfeldes sowohl das Anlaufen unter Last als auch das Langsamlaufverhalten deutlich verbessert.
Das Anbauen der Sensoren an der Motorglocke, um die vorhandenen Motormagnete zu nutzen war unzuverlässig. Durch den Rückschlussring wird das Magnetfeld geschwächt, und die Magnetspulen verursachen so viel Störungen, das der Regler immer wieder in den Normalmodus ohne Sensorsteuerung zurückschaltet.
Ich habe also einen zusätzlichen Magnetring an den Motor schrauben müssen. Bei korrekter Einstellung arbeiten Motor und Regler nun zuverlässig. Die Drehzahl lässt sich bis zum Stillstand herunter regeln und ein Anlaufen aus dem Stillstand bis 16 kg Seillast war kein Problem. Mit höherer Seillast konnte ich nicht Testen, weil mir der Seilriss immer zuvor kam.



Durch die Leistungssteigerung hat sich nun ein neues mechanisches Problem ergeben.
Schaltet die Winde beim Überschreiten der eingestellten Zugspannung in die Bremsfunktion wird durch die hohe Seilspannung der Windenantrieb rückwärts gedreht. Geschieht dies bei einer Seilspannung über 8 kg kommt es vor, das der Zahnriemen trotz ausreichender Spannung nicht mehr einwandfrei in das Motorzahnrad einläuft und über springt. Dadurch werden Zahnriemen und Motorlager stark beansprucht und die Geräusche möchte man auch nicht hören. Für Abhilfe hat eine Führungsrolle direkt am Motorzahnrad gesorgt. Ein Überspringen des Zahnriemens ist nun nicht mehr möglich.



Ich hoffe ich habe euer Interesse geweckt und würde mich über weitere Anregungen und Beurteilungen freuen.

Gruß Peter und einen guten Rutsch

Ein gesundes und schönes neues Jahr wünsch ich allen !!!

Hab über die Feiertage diesen super Beitrag entdeckt. Der kam wie gerufen, da ich auch endlich vom Gummi weg möchte .
Habe mir schon einige Ideen geholt, und werde hoffentlich in ein paar Wochen mit dem Bau beginnen können.

Ich hatte mir mal die Mühe gemacht und ein Excelsheet angelegt um einen besseren Überblick zu erhalten/behalten den hab ich nun durch den Beitrag etwas angepasst und möchte den auch zu Verfügung stellen.
Was recht interessant war, die Ergebnisse decken sich recht gut mit den Erfahrungen von Peter.
Habe seine Motoren und Übersetzungen mal eingegeben, natürlich ist die Rechnung unter optimalen Bedingungen und unter Annahme eines 100% Wirkungsgrades.






Und die Excel-Datei
Anhang anzeigen Windenauslegung_V2.xlsx

Hoffe das keine all zu großen Denkfehler drin sind.
Falls doch bitte gleich bescheid geben.

@Peter, stellst du uns noch deine Software vor?
die würde mich brennend interessieren, da ich selbst grad mit dem Arduino angefangen habe die ersten Gehversuche zu machen.

Gruß Philipp

Brushless-Winde

Brushless-Winde

Hallo Philipp
Ich habe deinen Exelsheet mit Interesse studiert. Die von dir gemachten Berechnungen untermauern die von mir gemachten praktischen Versuche zu 100%.
Der BLM5055-6T ist deutlich besser geeignet als der AL 50-05 was meine praktischen Versuche und deine Berechnungen belegen.
Die Langsamlaufeigenschaften und das Anlaufen unter Last sind bei dem BLM50555-6T deutlich besser, da die erreichbare Zugkraft am Seil fast doppelt so hoch ist.
Zur Funktion meiner Software habe ich hier schon einiges gepostet. Zu speziellen Fragen nehme ich aber gerne noch einmal Stellung.
Berichte doch einmal, welche Gedanken du dir zur Steuerung deiner Winde gemacht hast und welche Funktionen du umsetzen willst.
Auch ich wünsche allen ein gesundes und schönes neues Jahr.
Gruß Peter

Hallo Peter,

freut mich, dass du zum gleichen Ergebnis kommst, so gibt es jetzt die Möglichkeit das man im Vorfeld einen Motor schon mal für seinen Anwendungsbereich theoretisch ausprobieren kann.

Hatte vor mir eine Winde bis ca ~8kg zu bauen da ich nicht so schwere Segler habe.
Des weiteren werde ich wie du auch die Seilkraft messen, das scheint mir die beste Methode zu sein und
auch die für den Segler sicherste.
Würde das gerne über Schraubendruckfedern machen und das Poti über eine Zahnstange, soweit mal die Vorüberlegung.
Dann möchte ich noch die Seilgeschwindigkeit messen vermutlich über die Seilrolle vor der Trommel per Lichtschranke oder Hallsensor.
Mit welcher Regelstrecke arbeitest du hast du die PID-Lib genommen oder wie hast du das gelöst?
Benutzt du Interrupts oder geht das mit Loop ganz gut?
Dann würde mich noch dein Display interessieren wo bekommt man dieses?
Fragen über Fragen

Grüße Philipp