Hochstartwinde: Baubericht

Hallo Peter,

Auch ich bin fleißig am mitlesen und bin doch sehr überrascht wie ausgereift dieses Projekt am Ende, falls es überhaupt ein Ende geben wird?, hat.

Bin sehr gespannt was du uns noch so berichten wirst.
 

Wattsi

User
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
 
Weitere Updates erforderlich

Weitere Updates erforderlich

Nachdem mein Lipo nun doch seine Arbeit eingestellt hat, musste ich wieder auf meine Uralt-Bleiakkus zurückgreifen. Dabei stellte sich heraus, dass es sehr wohl einen Unterspannungsschutz im Regler gibt. Mein Bleiakku, schon etwas schwachbrüstig, hat Probleme bei hoher Last die Spannung zu halten.

Folgendes passiert:
Bei hoher Seilspannung sinkt die Akku-Spannung unter 19.2V und der Regler drosselt die Leistung.
Hat zur Folge, dass die Leistung zur Aufrechterhaltung der minimal Drehzahl bei hoher Last nicht ausreicht, der Motor aus dem Takt kommt und mit hoher Drehzahl Rückwärts dreht, was einen plötzlichen Seilzugverlust zur Folge hat. Von den ungesunden Geräuschen will ich hier gar nicht sprechen.

Folgendes könnte Abhilfe schaffen:
Abschalten des Unterspannungsschutz im Regler. Verhindert die Leistungsrücknahme bei Unterspannung. Belastet aber den Akku. Die Akkuspannung wird während des Startes ständig überwacht und die minimal-Spannung gespeichert. Fällt diese Spannung unter einen vorgegebenen Wert, gibt es einen Warnhinweis im Display und ein weiterer Start wird erst durch löschen der Sperre möglich.

Einen Versuch mit einem Sensor gesteuertem Brushless im Direktantrieb war noch nicht erfolgreich. Außer ein Anstieg der Stromaufnahme bei gleichzeitiger Kraftlosigkeit konnte ich keinen Vorteil für die Winde feststellen. Könnte aber daran liegen, das Regler und Motor nicht gut zusammenarbeiten.

Neue Erkenntnisse habe ich aber aus dem Versuch ziehen können:
Die Sensoren eignen sich bestens zur Drehzahlmessung. Auch die Drehrichtung lässt sich bestens überwachen. Sogar die Seillänge könnte man gut über einen Vorwärts,- Rückwärts Zähler messen.

Folgendes Update wäre denkbar:
Drehzahl und Drehrichtung wird gemessen. Kommt der Motor aus dem Takt und läuft unkontrolliert Rückwärts kann man sofort die Bremse aktivieren und ein kompletter Seilspannungsverlust wäre verhindert. Bei unterschreiten der Seilspannung von 5,5kg würde der Motor wieder anlaufen.
Ich habe bereits Hall-Sensoren bestellt, um die vorhandenen Winden nachzurüsten und werde dann berichten.

Genügend Seilspannung am Hochstarthaken ist durch nichts zu ersetzen, außer .....
Gruß Peter
 
Hallo Peter,

Erstmal ein frohes neues Jahr noch.


Deine letzte Ausführung über die Weiterentwicklung hört sich sehr interessant an.
Ich bin sehr gespannt, was noch so alles in diese High-Tech Winde kommt.


Gruß

Marcel
 
Brushless-Winde

Brushless-Winde

Hallo Mitleser und Windennachbauer

Auf Wunsch einiger Interessierten möchte ich meine Überlegungen zum Bau einer Winde hier noch einmal kurz beschreiben.

Als ich 1996 wieder mit dem Modellflug anfing, hatte ich noch einige ältere Segler und einen neuen HLG mit Hochstartgummi.
Im laufe der Zeit, störte es mich, das das Hochstartgummi für sehr leichte Segler zu stark und für größere zu schwach war. Bei leichten Seglern konnte ich das Gummi nicht weit genug ausziehen und bei größeren reichte die gespeicherte Energie nicht aus um eine gute Höhe zu erreichen. Bei Windstille war das Gummi vorzeitig entspannt und bei Wind war es bei erreichen der Ausklinkhöhe noch auf Spannung, was ein schonendes Ausklinken des Modells erschwerte.
Abhilfe schafft nun eine elektronisch gesteuerte Hochstartwinde. Die einstellbare Seilspannung lässt sich der Seglergröße anpassen und die elektronische Seilzugregulierung gleicht Wind und Böen aus. Auch Seilzug steht so lange zur Verfügung wie nötig, so das man immer eine optimale Ausklinkhöhe erreicht.
Auch bei unterschiedlichen Platzverhältnisse kann mehr oder weniger Seil ausgelegt werden, was bei einem Gummiseil nicht so leicht möglich ist.
Ich habe es nie bereut so viel Zeit, Hirnschmalz und nicht zuletzt auch Geld für viele Rückschläge zu investieren. Das Resultat kann man nutzen und ich freue mich schon, wenn das Wetter wieder wärmer und trockener wird. Dann gibt es auch wieder was zu berichten.

Ich wünsche immer genug Zug am Hochstarthaken
Gruß Peter
 
Brushless-Winde

Brushless-Winde

Hallo Thermikflieger

Es gab hier einige Mitleser die den Bau einer Winde planten.
Was ist aus euren Vorhaben geworden?
Meine Winde funktioniert immer besser. Bin in den letzten Tagen wieder zum Testen gekommen. Einige Änderungen in der Software waren erfolgreich. Eigendlich ist meine Winde fertig, muß nur noch ausgiebiger bei verschiedenen Windverhältnissen und unterschiedlichen Seglergrößen getestet werden.
Würde mich freuen, wenn hier jemand auch von seinen Erfahrungen berichten würde.

Wünsche immer ausreichenden Zug am Hochstarthaken.
Gruß Peter
 
Hallo Peter,

mein Vorhaben hat sich etwas verschoben. Wollte an sich eine Winde selber bauen habe aber jetzt angefangen unsere alte Vereinswinde (eine alte Flühs) zu überarbeiten.
Dort war der einstellbare Vorwiderstand durchgebrannt, also bin ich her gegangen und habe ein PWM Ansteuerung gebaut, bzw. baue noch dran. Als nächstes möchte ich dort eine Stromregelung einbauen, um die Zugkraft zuregeln.

Grüße

Felix
 
Flühs Winde

Flühs Winde

Hallo Felix
Das Thema wird für viele auch interessant sein. Manch einer hat so eine starke Winde, jedoch ohne Regelung. So wie ein Vereinskollege von mir. Auch mich würde deine Hardware interessieren. Du hast es da ja mit einem Bürstenmotor zu tun. Die hohen Ströme sind sicher nicht leicht in den Griff zu kriegen. Vielleicht hast du schon einen Schaltplan, wo der Weg hin gehen soll? Wie soll die Endstufe aussehen? Berichte bitte von deinem Projekt.

Gruß Peter
 
Hallo Peter,

klar ich berichte gerne darüber.

Bei der Winde handelt es sich um eine ältere Flühs Winde, Baujahr und Type ist mir nicht bekannt, aber als Antrieb dient ein alter Bosch Anlasser aus den 70er Jahren mit 1,5kW Nennleistung.
Die Anlasser Motoren für Hohe Einschaltströme, bei Messungen beim Hochstart, habe ich Ströme von 400 A Messen können und das waren nur die Spitzen, die auf dem Messgerät sichtbar waren, man kann davon ausgehen, dass es noch viel höhere Stromspitzen gegeben hat.
In der Regel bleibt aber der Strom bei 100-150 A.
Zur Drehzahlregelung dient ein Pedal und ein Leistungsstarker Vorwiderstand, der bedenklich heiß wird, wenn man die Winde beim Aufwickeln am Abend z.B. langsam laufen lässt.

Zudem muss man etwas geübt sein, vor allem wenn man kleine Leichte Modell nicht an der Winde zerstören möchte.
Also habe ich mir überlegt, den Vorwiderstand gegen eine PWM mit einstellbarer Strombegrenzung zu tauschen!
 

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Um so eine PWM zu bauen gibt es mehrer Möglichkeiten und meine ist sicher nicht die beste, gleichzeitig funktioniert sie aber bereits schon :cool:

Das einfachste wäre, man nehme ein paar geeignete MOSFEST (N-Kanal), schaltet sie parallel und hänge sie in die Minusleitung des Motors und steuert diese dann über einen µC an. Dazu ist noch dafür zu sorgen, dass der FET mit min. 10V zwischen Gate und Source angesteuert wird.

Leider besitzt der Anlasser keine Minusleitung, diese geht direkt über das Gehäuse an das Gestell der Winde wo auch die Batteriezuleitung angeschlossen ist.
Das ist die erste Hürde die zu meistern ist.
Nun könnte man hergehen und P-Kanal FETs nehmen und in die Plusleitung hängen. Diese kann man dann schalten in dem man das Gate auf Masse zieht. Mir hat das nicht gefallen, da die P-Kanal FETs aufgrund des höheren Einschaltwiderstands eine höhere Verlustleitung (= Erwärmung) haben.

Alternativ kann man einen Gate Treiber mit einer sogenannter Bootstrap Schaltung nehmen und normale N-Kanal FETs in die Plusleitung hängen. Der Treiber sorgt dann dafür, dass zum schalten zwischen Gate und Source >10V zur Verfügung stehen.

Hier mal der Schaltplan, der Motor ist als Ersatzschaltbild R7 und L1 dargestellt, der µC ist ein kleiner ATTINY85, der fürs erste nur das Poti in ein PWM Signal von 10% bis 90% umwandelt. 100% sind aufgrund der Bootstrap Schaltung nicht möglich.

PWM_FM_V5.png
 
Flühs Winde

Flühs Winde

Hallo Felix

Den Schaltplan findet man an einigen Stellen im Netz. Oft wird aber auch von Schwierigkeiten berichtet. Hast Du die Winde schon umgebaut und einige Starts gemacht. Mich würde interessieren, wie Du die Stromregelung realisieren willst und sie sich in der Praxis bewährt.

Gruß Peter
 
Brushless-Winde

Brushless-Winde

Hallo Thermikflieger

Heute war ich fliegen und habe meine Winde weiter testen können. Bei dem starken Wind konnte ich gut die minimale Wickelgeschwindigkeit und das wieder Anlaufen aus der Bremsfunktion heraus (inklusive Seilabwickeln) testen. Ein neues Motorkonzept hat die Probleme mit dem wieder Anlaufen unter Last deutlich verbessert. Ein Anlaufen (aus der Bremsfunktion heraus) war bisher über 5,5 Kg Seilzug ein Problem, nun funktioniert es auch bei 8 Kg Seilzug ohne zu murren. Die Minimalgeschwindigkeit unter Last ließ sich auch weiter senken, ohne das der Brushless-Motor aus dem Tritt kommt. Alles in Allem sehe ich keinen Handlungsbedarf noch etwas Nennenswertes zu verändern außer einige Kleinigkeiten in der Displayanzeige.

Willst du Thermik unterm Flügel must du immer tüchtig üben.
In dem Sinne grüße ich euch
Peter
 
Hallo Peter,

Gratulation zu deinem Erfolg, hattest du schon berichtet was du optimiert hast, hört sich auf jedenfall spannen an.
Den Schaltplan habe ich gezeichnet und noch in einem anderen Forum gepostet, da ich wie fast zu erwarten erstmal Schwierigkeiten bei der Inbetriebnahme hatte.
Diese haben sich dann aber schnell klären lassen, ich hätte nur von anfang an die Theorie in die Praxis umsetzen sollen...;)

Jetzt ist die Elektronik bereit für einen ersten Test im freien muss aber noch auf die Mechanik warten. In der Werksatt habe ich das ganze schon mit 150A laufen lassen, außer meinem Handschuh mit dem ich die Trommel bremse wurde da nichts warm und lief problemlos.

Wie ich die Regelung realisiere weiß ich noch nicht genau, aber ich hatte 3 Ideen:

1.) Kleiner Sensor in eine Zuleitung der 6 MOSFETs, hier sollte dann ein 25 A Sensor reichen. Hatte da ein LEM LTS 25 getestet, der ist aber leider aus noch nicht geklärten Gründen kaputt gegangen.

2.) Ein Strom Sensor in der Haupt Zuleitung. Z.B. ein LEM LA 125, der braucht aber +-12 V, da muss man somit wieder etwas Aufwand betreiben. Ein Shunt ginge auch, gefällt mir aber nicht so gut.

3.) Messen der Zugkraft ähnlich wie bei deiner Winde, nur etwas auf das hohe Gewicht angepasst.

Mal schauen was ich weiter verfolge, ich habe auf jeden Fall meine Schaltung so flexibel aufgebaut, das ich an zwei µC Eingänge noch etwas anschließen kann.
Im ersten Schritt zum testen habe ich mir überlegt ein Poti zur festen Begrenzung der Puls weite einzubauen.

Hier mal noch ein paar Bilder: (Achso, die Kondensatoren fehlen noch im Schaltplan :|)
Winde_002.jpg20170225_160226.jpgWinde_005.jpgWinde_007.jpgWinde_001.jpg
 
Hallo,

warum nimmst Du keinen Allegro Hallsensor, die gibt es z.B. bis 100, bis 150A oder bis 200A.
Die werden mit 5V versorgt und geben dann im Beispiel des 100A
Bei 0A ca. 0,6V aus (Offset) und weitere 0,04V pro A also bei 100A ca 4,6V aus:
https://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0ahUKEwjXoe7jj7HSAhWBCCwKHRiSCi8QFggcMAA&url=http%3A%2F%2Fwww.allegromicro.com%2F~%2Fmedia%2FFiles%2FDatasheets%2FACS758-Datasheet.ashx&usg=AFQjCNEEK9M3ocSsQ3d_zv463xUvdXKc7A&sig2=ccyaQpilGt6IVjYY-obF8w&bvm=bv.148073327,d.bGs

Viele Grüße
Gunnar
 
Hallo Gunnar,

danke für den Tip, den Sensor habe ich in einer anderen Anwendung auch schon im Einsatz und funktioniert einwandfrei.
Gleichzeitig bin ich am überlegen, ob der Querschnitt der Sensorpins nicht etwas zu knapp bemessen ist. Die haben wenn ich mich nicht täusche 6 mm², die Zuleitungen 35 mm² bei meinen Test habe ich 10 mm² verwendet die sich schon erwärmt haben.

gut, die MOSFET Pins sind auch relativ dünn, das klappt auch...

Dann stellt sich quasi nur noch die Frage wie ich die Pins dann wieder sauber mit der Zuleitung verbinde.
Wenn es den Sensor mit größerem Querschnitt gäbe, dann wäre er perfekt!

Mal drüber nachdenken wie ich so einen Sensor sauber integrieren könnte... Ne Idee?

Grüße

Felix
 
Fragen an mich per PN

Fragen an mich per PN

Standard Winde Nachbau

Hallo,

ich habe die erste Winde von dir gesehen und wollte diese gerne nachbauen:

http://www.rc-network.de/forum/showt...=1#post4140414

So wie ich das verstanden habe, dient ein Graupner Speed 700 als Antrieb oder?
Die Frage passt denke ich mal nicht mehr richtig in den Chat, da dieser sich ja nur noch mit brushless beschäftigt, mir dies jedoch für meinen kleinen Segler zu teuer ist.

Also ich habe zuerst versucht eine Winde mit einem 35T Motor von Modelcraft zu bauen, jedoch war dieser zu schwach. Daher ist nun meine Frage, wie stark die Winde mit einem Speed 700 ist (max Abfluggewicht), und wie man den Motor am besten regelt (brushed Regler oder Eigenbau)?

Zudem Frage ich mich, wie man die Trommel am besten dimensioniert. Dabei interessiert mich vor allem die höhe der Seitenbegrenzung und auch der Durchmesser des Seils.

Ich hoffe das du meine Fragen beantworten kannst.

Viele Grüße
ttaus
 
Standard Winde Nachbau mit Bürstenmotor

Standard Winde Nachbau mit Bürstenmotor

Hallo ttaus

Habe deine Fragen öffentlich gemacht, damit auch andere Interessierte sich beteiligen können.

Meine kleine HLG-Winde hatte einen Speed 700 BB 8,4V Motor mit einer Zahnriemen Untersetzung von 4,5 zu 1. Das Motorzahnrad hatte 10 und das Trommelzahnrad 45 Zähne. Die Spannungsversorgung habe ich mit zwei Bleiakkus a. 12V in Reihe (24V) realisiert. Die Motorregelung war damals selber gebaut. Ein fertiger Regler für Bürstenmotoren in Verbindung mit einem Servotester wäre eine einfache Alternative. Die Seiltrommel bestand aus einem 40mm Alurohr mit 4mm Wandung. Die Seitenscheiben hatten einen Durchmesser von 80mm und waren aus Alumaterial gedreht.
Heute verwende ich ein 40mm Alurohr mit ca. 1mm Wandung und einem Kern aus Buchenholz. Die Seitenteile schneide ich aus 2,5mm GFK Platten und verschraube sie mit dem Buchenkern. Als Seil verwende ich eine 0,6mm Angelschnur mit 28 Kg Tragkraft.

Seiltrommel 17.03.06 001.JPG

Seiltrommel 17.03.06 002.JPG

Ich hoffe meine Antworten können dir helfen. Bei weiter Fragen bitte gerne hier. Berichte von deinem Nachbau.

Viele Grüße Peter
 

ttausn

User
Standard Winde

Standard Winde

Hallo,

Vielen Dank für die schnelle Antwort.

Ich verstehe allerdings nicht, warum du einen 8,4V Motor verwendest, wenn du eine Energiequelle von 24V verwendest. Welchen Vorteil hat diese gegenüber den 12V Speed 700 mit einem 12V Bleiakku? Dazu habe ich noch die Frage, ob du noch einen Schaltplan von den Eigenbau Regler hast?

Zu der Drehzahl habe ich dann auch noch eine Frage. Der Speed 700 hat eine Leerlaufdrehzahl von 11600 rpm. Ich habe gelesen das 75% unter Last davon realtistisch sind. Das entspricht dann ca. 2000 an der Trommel. Ist das nicht etwas wenig?


Die Trommel werde ich mal versuchen aus einem Alurohr zu bauen. Die Seitenteile werde ich dann mal versuchen mit meinem 3D-Drucker herzustellen (der Versuch kann ja nicht schaden).

Viele Grüße
ttausn
 
Standard Winde

Standard Winde

Hallo ttausn
ich hatte bei meiner HLG-Winde eine Trommeldrehzahl von ca. 4000 U/Min. Das sind etwa 30 Km/Std. Wickelgeschwindigkeit.
Speed 700 mit 9,6 und 12V habe ich auch getestet. Der Speed 700BB Turbo mit 8,4V hat sich unter den Bedingungen am leistungsstärksten erwiesen. Er hat am Wellenausgang ein Kugellager und am anderen Ende ein Lüfterrad, was ich als sehr vorteilhaft für den stationären Betrieb ansehe. Segler mit ca. 2m Spannweite und einem Gewicht von 1,2 Kg ließen sich problemlos starten.
Da bekanntlich der Drehmoment des Motors vom Strom abhängig ist und der Innenwiderstand des Motors leider mit zunehmender Drehzahl steigt und somit Strom und Drehmoment abnimmt ergibt sich ein Problem. Die Winde ist bei Startbeginn mit hoher Wickelgeschwindigkeit kraftlos. Erst bei sinkender Drehzahl nehmen Strom und Drehmoment zu. Was bleibt, ist durch Spannungserhöhung den Stromfluss und somit den Drehmoment bei hoher Drehzahl zu steigern. Nebenbei erhöht sich auch die maximale Drehzahl. Daraus ergibt sich aber ein neues Problem. Da nach der ersten Startphase die Drehzahl der Winde stark abnimmt der Strom und der Drehmoment dann in ungesunde Höhen steigt ist entweder eine Drehmoment oder eine Stromregelung nötig. Ich hatte mich für die Überwachung der Seilspannung (Drehmoment) entschieden. Eine Stromreglung führt aber auch zum Ziel.
Ich hatte seinerzeit einen Mikroprozessor (nicht mehr lieferbar) und nachgeschalteter Endstufe mit Mosfets verwendet. Heute würde sich ein Arduino mit nachgeschalteter Endstufe anbieten . Wenn man auf den Arduino verzichten möchte kann man statt dessen einen Servotester mit Motorregler verwenden, muss die Reglung dann aber manuell selber übernehmen. Es gibt bestimmt Modellbauer die dies schon verwirklicht haben.
PS: Die Belastung an den Seitenteilen der Seiltrommel sind nicht zu unterschätzen. Mir hat es schon verklebte Seitenteile aus Aluminium abgesprengt. Diese mit einem 3D-Drucker herzustellen halte ich für gewagt.

Gruß Peter
 
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