Hochstartwinde: Baubericht

ttausn

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Standard Winde

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Hallo,

Ich fange am besten mal damit an meine bereits gebaute Winde zu zeigen:

Winde_zusammengebaut.jpg

Diese hat allerdings nicht funktioniert, da der Motor zu schwach war und ich denke mal, dass zudem die Trommel zu groß ist. Daher versuche ich es jetzt nochmal mit einer kleineren, so wie sie von Windenbauer ebenfalls gebaut wurde. Die Seitenbegrenzung versuche ich dann mal zu drucken und ebenfalls an ein Holz zu schrauben. Dazu habe ich ein 3D-Modell von der Begrenzung:

Seitenbegrenzung.png

Als Welle würde ich dann eine 12mm Welle lassen, da ich bereits zwei 12mm Flanschlager gekauft habe.

Jetzt ist nur mein Problem, dass ich als Energiequelle gerne eine 12V Autobatterie verwenden möchte. Daher ist nochmal meine Frage, ob und wie das mit einem Speed 700 funktioniert. Dazu wäre auch interessant, welcher Strom hierbei wirklich fließt.

Wenn ich mir die Daten vom Speed 700 12V anschaue, sehe ich dass der Motor ja eine maximale Leistung von 12V*12,5A = 150W hat. Dies ist ja im vergleich zu den anderen Winden nicht wirklich viel.


Zu dem Drehmoment habe ich auch noch eine Frage:

Wenn der Flieger beim Start über den Boden schleift/rollt, dann hat der Motor doch einen ordentlichen Widerstand und müsste Drehmoment aufbauen können. Wenn der dann abhebt und man sie ein bisschen dranhängt, so müsste doch ebenfalls ein Widerstand vorhanden sein. Wenn man dann im Steigflug ist, so muss die Geschwindigkeit ja nicht mehr im vollen Maß vorhanden sein, aber dafür wieder das Drehmoment. Daher verstehe ich das von dir angesprochene Problem mit dem Drehmoment nicht, oder habe ich mich da geirrt?

Ich denke wenn ich eine funktionierende Winde haben möchte, muss ich die Trommel umbauen und einen anderen Motor besorgen.

Viele Grüße
ttausn
 
Standard Winde

Standard Winde

Hallo ttausn

Mit Widerstand ist der elektrische Widerstand im Verbraucher (Motor) gemeint.
Hohe Motordrehzahl= hoher elektrischer Widerstand= geringer Strom= geringes Drehmoment.
Wenn du deinen Segler vom Boden startest, braucht er Geschwindigkeit also hohe Motordrehzahl.
Ist der Drehmoment dann zu gering wird er die Startgeschwindigkeit nicht erreichen können und nicht abheben. Hast du aber für diese erste Startphase genügend Drehmoment (und Drehzahl), wird es danach keine Probleme mehr geben.

Wenn du einen Speed 700 mit einer Autobatterie betreiben willst, wirst du vermutlich mehr Energie für den Transport der Autobatterie benötigen als für den Betrieb der Winde. Eine Motorradbatterie oder ein Lipo sind da besser geeignet.

Meine Brushless-Winde benötigt beim Start eines 3,75m F3J Seglers mit ca. 2,9 Kg Gewicht ungefähr 150 mA aus einem 6S 5000 Lipo. Der Start dauert dabei etwa 20-25 Sekunden bei einer Höhe von ca. 150m. Das sind im Schnitt ca. 27A Stromaufnahme für 20 Sekunden wobei die Stromspitzen deutlich höher liegen werden. Der Motor ist bis 80 und der Regler bis 150A belastbar.

Gruß Peter
 

ttausn

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Standard Winde

Standard Winde

Hallo,

Ob Autobatterie oder Lipo ist ja egal. Mir ging es mir darum, dass ich auf einem Flugplatz fliege und wir da viele Autobatterien haben. Aber ein Lipo tut es natürlich auch.

Zu dem Motor:
Der Speed 700 12V kann also den Segler nicht richtig starten. Daher ist meine Frage, ob irgendwer eine 12V Brushed Motor kennt, welcher einen 1-1,5kg Segler schleppen kann.

Zudem würde ich Windenbauer nochmal bitten den Code für den Arduino zu posten wenn das möglich ist. Die Umsetzung der Programmierung würde mich dabei interessieren.


Viele Grüße
ttausn
 

U001

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Hallo ttausn,

ich klinke mich mal wieder in die Diskussion ein.

Ich habe im letzten Jahr eine Winde gebaut und in diesem Thread http://www.rc-network.de/forum/showthread.php/584970-Beschreibung-Kraftgeregelte-Eigenbau-Hochstartwinde-auf-Basis-Raspberry-Pi?p=4102414&viewfull=1#post4102414 auch einigermaßen dokumentiert.

Die Winde entstand ursprünglich aus dem Wunsch, eine sinnvolle Anwendung für einen Raspberry-PC zu finden, den ich zu Weihnachten geschenkt bekommen habe. Die Winde funktionierte auch prima, wir haben sie bei einigen Treffen mit Antikfliegerkollegen betrieben.

Im Post Nr.6 ist dort vermerkt...

"Der Motor, den ich verwende, ist ein Johnson JOHNSON QC987G, und es war auch ein Datenblatt verfügbar, in dem sogar eine Drehmomentkonstante genannt wird, sprich Drehmoment/Ampere."

Damals habe ich den Motor bei Pollin bestellt, habe aber eben gesehen, dass er dort nicht mehr lieferbar ist. Aber es gibt für wirklich kleines Geld viele vergleichbare Motoren.

Im letzten Winter habe ich begonnen, die Ansteuerung der Winde mit einem Arduino zu programmieren. Ein Arduino ist nach meiner Erfahrung besser für diese Anwendung geeignet, weil die PC-spezifischen Komponenten fehlen. Seit etwa zwei Monaten habe ich an diesem Projekt jedoch nichts mehr gemacht, weil ich zur Zeit erstmal einen Amigo II als Frässatz konstruiert habe und diesen bis zum Saisonbeginn auch noch fertig bauen will.

Aber danach mache ich sicher weiter mit meiner Winde.


Gruß Alfred
 
Hallo,

Kennt niemand einen 12V Brushed Motor mit einem angemessenen Drehmoment?

Mit freundlichen Grüßen
ttausn

wie wäre es mit einem Anlassermotor von Motorrädern? Kostet 20- 30,--€ und hat ausreichend Dampf. In meiner Winde ist einer verbaut.
 
Standard Winde

Standard Winde

Hallo scooterbc

mach doch mal ein Bild und schreib etwas zu deiner Steuerung. Wo hast du den Anlasser Motor her bekommen. Was braucht er an Strom und Spannung. Welche Seglergröße kann man damit starten?

Hallo Alfred

schön das du dich wieder einklinkst. Hast du von deinen neuen Projekt Amigo 2 auch etwas gepostet?

Hallo ttausn

zur Umsetzung der Programmierung werde ich noch etwas schreiben.


Gruß Peter
 

U001

User
Hallo Peter,

nein, zum Amigo II habe ich nichts gepostet. Den Amigo II kennt sowieso jeder und bauen kann ihn auch jeder...:)

Ich mache das auch nur aus Spaß an der Freude und weil ich in Erinnerungen schwelgen will aus der Jugend.

Immerhin, eben heute Nachmittag habe ich die letzten Teile verbaut und freue mich, dass mir bei der Konstruktion keine Fehler unterlaufen sind. Weil wir bei der ersten Fräsaktion die mögliche Frästiefe voll ausgenutzt haben, sind nicht nur 2, sondern zum Teil bis zu 4 Exemplare der Fräsbretter entstanden. Nun werde ich bei Gelegenheit die restlichen Bretter für 4 vollständige Sätze fräsen lassen und zwei Sätze dann abgeben.

Vielleicht ergibt sich ja eine Gelegenheit, mit dem flugfertigen Amigo ein Bild vom Hochstart mit deiner Antikfliegerwinde zu machen, dann stelle ich es hier ein, weil es dann wieder zum Thread-Thema passt...:D

Gruß Alfred
 
Brushless-Winde

Brushless-Winde

Hallo Thermikflieger

wie ich schon geschrieben hatte gab es noch einige Kleinigkeiten zu ändern. Hier möchte ich noch einmal an Hand einer Funktionsbeschreibung die Besonderheit der Winde und deren Problematik darstellen.

Ziel war es eine Winde zu bauen, die leicht zu transportieren, für Segler von HLG bis F3J zu verwenden und von jedem ungeübten Modellflieger zu bedienen ist.

Nur die benötigte Seilspannung (je nach Segler Größe) muss vor Startbeginn eingestellt werden.

Der Startvorgang wird durch drücken des Fußschalters gestartet. Der Brushless Motor wird je nach Einstellung der Seilspannung unterschiedlich stark bestromt und läuft mit mittlerer Drehzahl an und spannt das Seil (Softanlauf). Ist 50% der eingestellten Seilspannung erreicht, wird der Motor voll bestromt und läuft mit Höchstdrehzahl. Das ist auch das Signal, den Segler aus der Hand freizugeben.
Der Segler beschleunigt und richtet sich auf. Der Motor läuft noch mit Höchstdrehzahl und die Seilspannung steigt bis zum eingestellten Wert. Dann wird die Motorleistung automatisch zurückgenommen und die Wickelgeschwindigkeit sinkt. Je nach Seglerart und Windverhältnissen regelt die Winde nun die Wickelgeschwindigkeit, so das die eingestellte Seilspannung immer konstant gehalten wird.

Nun kommt das erste Problem.
Muss wegen Gegenwind die Wickelgeschwindigkeit immer weiter zurückgenommen werden, kommt ein Brushless Motor in einen Drehzahlbereich, bei dem er unter Last nicht mehr sauber dreht und aus dem Takt kommt. Der komplette Drehmoment geht verloren und durch die vorhandene Seilspannung wird der Motor mit hoher Drehzahl zurückgedreht und die komplette Seilspannung geht dann auch verloren. Das muss verhindert werden. Es gibt eine Mindestdrehzahl, die nicht unterschritten werden darf. Bei erreichen dieser Mindestdrehzahl darf die Motorleistung (je nach Seilspannung unterschiedlich) nicht mehr verringert werden.

Da kommt auch schon das zweite Problem.
Die Winde läuft nun zwar zuverlässig mit ninimalster Wickelgeschwindigkeit, je nach Windverhältnissen könnte die Seilspannung nun weiter steigen und den Segler überlasten. Aber genau das soll die Winde ja automatisch verhindern. Steigt die Seilspannung 10% über den eingestellten Wert, wird der Motor gestoppt und die Bremsfunktion zu 100% aktiviert. Es wird kein Seil mehr aufgewickelt. Steigt der Seilzug weiter, wird die Bremsleistung stufenlos verringert, so das Seils abspult und die Seilspannung niemals über 115% steigen kann. Sinkt die Seilspannung wieder unter den eingestellten Wert muss der Motor wieder anlaufen.

Da haben wir auch schon das dritte Problem.
Ein Brushless Motor läuft unter Last (Seilspannung) nur sehr widerwillig an. Mein bisheriges Antriebskonzept war nicht in der Lage über 5,5 kg Seilzug sicher anzulaufen. Es fehlte einfach das nötige Drehmoment. So konnte nach der Bremsfunktion die Winde erst wieder anlaufen, wenn die Seilspannung unter 5,5 kg gesunken war. Hatte zur Folge, das ein Segler der vielleicht 8 kg Seilzug benötigt nach einer Bremsfunktion mit weniger Seilzug solange „rumeierte“ bis die Winde wieder anläuft und dann natürlich sofort die eingestellte Seilspannung wieder zur Verfügung stellt.

Das war nun wirklich das letzte Problem was noch zu lösen war. Mehr Drehmoment an der Seiltrommel. Mein bisheriges Antriebskonzept hatte einen Brushless Motor mit einer maximalen Belastbarkeit vom 55A bei 6S und 560U/min/V. Dabei war eine Getriebeübersetzung von 2,33:1 nötig um auf die benötigte Wickelgeschwindigkeit in der ersten Startphase zu kommen. Nach einigen Versuchen mit unterschiedlichen Motoren habe ich nun eine gute Lösung gefunden. Mein jetziges Antriebskonzept sieht einen Brushless Motor mit kurzzeitig 80A Belastbarkeit und 800 U/min/V vor. Durch die Stromerhöhung steigt auch der Drehmoment am Motor. Was schon mal einen Teilerfolg darstellt. Durch die Höhere Motor-Drehzahl konnte das Übersetzungsverhältnis auf 4:1 geändert werden , was eine weitere Drehmomentzunahme an der Seiltrommel zur Folge hat. Was soll ich sagen? Problem gelöst. Kein Anlaufproblem bei maximalem Seilzug. Die minimale erreichbare Drehzahl hat sich auch noch einmal verringert. Alles in Allem ein Quantensprung gegenüber dem alten Antriebskonzept. Der zusätzliche Zeitaufwand und die Kosten für neue Motoren und Zahnräder haben sich gelohnt. Ich habe nun eine Brushless Winde mit niedrigem Gewicht und hoher Leistung für unterschiedlichste Segler Größen und auch von Ungeübten leicht zu bedienen. Das war mein Ziel.

Ich wünsche euch immer genug Seilzug am Hochstarthaken.
Mit thermischem Gruß Peter
 
Brushless-Winde

Brushless-Winde

Frage: Hast du auch eine kleine Bedienungsanleitung mit Empfehlungen für die Seilspannung für unterschiedliche Segler dabei?

Hallo Macel

Meinen HLG 1,5m Spannweite und 280g Gewicht, starte ich mit 1,2 kg Seilzug.
Meinen F3J 3,2m Spannweite 2,15 kg Gewicht mit 6,0 kg Seilzug.
Meinen F3J 3,75m Spannweite 2,85 kg Gewicht mit 8,0 kg Seilzug.

Gruß Peter
 
Hallo Peter,

könntest du eine Liste deiner verbauten Komponenten veröffentlichen? Mich würden auch die Abmessungen der Spule (Kerndurchmesser, Seitenteiledurchmesser und Gesamtbreite) interessieren.
Ich wäre sehr interessiert an einem Nachbau, da ich ebenfalls meine Segler in HLG und F3J starten möchte.
Dein Projekt hat abgesehen von den technischen Raffinessen auch den Vorteil, das jemand wie ich mit Handycap sein Modell an einer Winde starten kann, wo man den Seilzug seinen Gegebenheiten anpassen kann!
Wie das ganze über Arduino gesteuert wird und wie man so etwas programmiert ist für mich ebenfalls Neuland.

LG,
Matthias
 
Brushless-Winde

Brushless-Winde

Hallo Matthias
der Bericht soll mein Windenbauprojekt vorstellen und den Gedankenaustausch fördern und vielleicht auch einige Grundkenntnisse vermitteln. Eine Stückliste oder Nachbauanleitung gibt es nicht. Wenn du aber mal den gesamten Bericht durchliest, werden viele deiner Fragen beantwortet sein. So sind zum Beispiel der Bau der Seiltrommel und auch Bezugsquellen für Zahnräder und Motoren benannt. Auch andere Mitleser haben Links und Bezugsquellen zur Verfügung gestellt.

Mit freundlichen Grüßen
Peter
 
Hallo Peter,

Danke für deine sehr ausführliche Beschreibung und deine Empfehlungen für die Seglergrößen.

Unterspannungsabschaltung gibt es nur über den Regler, wenn ich das richtig gelesen habe.
Wäre es möglich auch über den Arduino ein Starten der Winde zu verhindern, wenn die Akkuspannung einen bestimmten Wert erreicht hat?

Gruß

Marcel
 
Brushless-Winde

Brushless-Winde

Hallo Marcel

Unterspannungsschutz durch den Regler gab es nur zu Anfang. Das machte aber nur Probleme. Wird der Unterspannungsschutz des Reglers aktiv, nimmt er unabhängig von der Winden-Steuerung die Motorleistung zurück. Das hat zur Folge das die minimal Drehzahl nicht gehalten wird und es zum schlagartigen Seilzugverlust kommen kann.
Ich habe den Unterspannungsschutz des Reglers ausgeschaltet und lasse die Lipo Spannung durch den Arduino überwachen. Die minimale Spannung wird nach jedem Startvorgang zur Information im Display angezeigt. Sinkt die Lipo Spannung währen des Startvorgangs unter 18V, gibt es zusätzlich eine Warnmeldung im Display und die Winde müsste für einen weiteren Start entsperrt werden. Dies ist natürlich keine Einzelzellenüberwachung, weshalb ich zusätzlich einen Lipochecker mit Warnton empfehle.

Gruß Peter
 
Ok. Das liest sich sehr gut.

Würdest du noch ein paar Bilder vom Display mit den ganzen Anzeigen hochladen, damit man noch was zum anschauen hat?


Freue mich schon.

Gruß

Marcel
 
Brushless-Winde

Brushless-Winde

Hallo Marcel und Interessierte

Diese Anzeige erscheint nach dem Anschließen der Stromversorgung.
Hier kann ich wählen ob die Funktion „Start, Seil holen, oder Info“ ausgeführt werden soll.
Es wird auch die aktuelle Versorgungsspannung und der Softwarestand angezeigt.

Br-Winde Display 002.JPG

Habe ich „Start“ gewählt, kann ich nun die Seilspannung vorwählen und starten.
Nach dem Start wird in der ersten Zeile die Startdauer und die Anzahl der Starts angezeigt.
In der letzten Zeile wird die aktuelle und darüber die minimale Versorgungsspannung angezeigt.

Br-Winde Display 007.JPG

Beim abbauen der Winde wähle ich „Seil holen“ und kann dann stufenlos die Wickelgeschwindigkeit einstellen. Auch zum Justieren der Winde benutze ich diese Funktion.
Bei „Power“ wird von 0 bis 30 der Bremswert und von 37 bis 180 der „Gas“-Wert angezeigt.
Bei „Zug“ der Seilzug in kg und darunter der entsprechende Sensorwert.

Br-Winde Display 005.JPG

Wähle ich „Info“ erscheint diese Anzeige.

Br-Winde Display 009.JPG

Und sollte es zu einer Unterspannungs-Warnung kommen, erscheint diese Anzeige.

Br-Winde Display 010.JPG

Das wars erst einmal. Gruß Peter
 

lkas2205

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Hallo Peter,
icj habe selten bis her so ein durchdachtes und mMn. so perfektioniertes System gesehen. Mein voller Respekt! Da steckt echt viel Arbeit und Zeit drin.
Gruß
Lukas
 
Hallo Peter,

Hut ab. Ich bin echt sprachlos. Was du da auf die Beine gestellt hast ist einfach spitze.

Danke für die ausführliche Berichterstattung über das Projekt.


Gruß

Marcel
 
Brushless-Winde

Brushless-Winde

Hallo Matthias und Interessierte

Hier mal ein paar Bilder vom grundsätzlichem Aufbau der Winde.

Windenaufbau 002.JPG

Das Seil wird von der Winde kommend über die Führungsrolle zur Umlenkstange geführt.

Windenaufbau 003.JPG

Dort von unten durch die Umlenkrolle und dann zurück zum Startplatz.

Windenaufbau 005.JPG

Ich denke, das jetzt alle Unklarheiten über den Aufbau meiner Hochstartwinde, beseitigt sind.

Gruß Peter
 
Hallo zusammen,

da wurde ja einiges gepostet :)
@Peter, auch von mir nochmal ein großes Lob, du hast dir ein super System ausgedacht!

Bin mit der Umrüstung der alten Flühs Winde jetzt auch soweit, dass ich morgen die ersten Tests starten möchte!

Hatte noch ein paar kleiner Herausforderungen zu bewältigen! Aber jetzt funktioniert alles quasi so wie vor der Umrüstung, zu mindest in der Werkstatt. Wenn die Tests morgen erfolgreich sind geht es an die Stromregelung.
Aktuell kann ich die Leistung nur durch Begrenzung der PWM einstellen, was im Prinzip eine Reduzierung der Spannung am Motor entspricht. Dadurch geht natürlich auch die maximale Drehzahl runter, aber zum testen ist das mal besser als nix. In der Werkstatt hat sich gezeigt, dass sich bei niedrigster Einstellung ca. 80A und ein Zug von 6,5 Kg (eigentlich sollten wir über Newton sprechen, aber lassen wir das :D)einstellt (Motor blockiert dabei). Erhöhe ich die Begrenzung gehen bei 15 Kg Zug etwa 150A durch den Motoren :rolleyes: mehr Zug konnte ich in der Werkstatt nicht testen, da ich die Winde nicht fest genug arretieren konnte, aber da war noch lange nicht Schluss...

Wenn ich die Trommel laufen gelassen habe und diese dabei mit einem Handschuh gebremst habe, liefen locker 250A durch.

Ich bin mal gespannt wie sich das ganze morgen so darstellt.

Noch eine Theorie Frage hätte ich da ;)
Wie leitet sich der Seilzug von der Modellgröße her ab?
Meine Theorie:
Im ersten Moment, kommt die Kraft über die Fläche die in einem Winkel von 90° zum Seil steht und die Seilgeschwindigkeit.
Die Kraft wandelt der Segler in Fahrt um und Zieht mit dem Auftrieb am Seil...

Passt das so ähnlich?

Grüße

Felix
 
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