Sicheres Messen der Rotorkopfdrehzahl



Antiblitz Widerstand in RC Modellen

Wie ermittelt man die Rotor- Drehzahl am Modellhelikopter ?

Zum Fliegen eines RC Helikopters ist Auftrieb erforderlich. Der Auftrieb ist ein Produkt aus Drehzahl und Anstellwinkel der Rotorblätter. Eine Verringerung der Rotordrehzahl bedingt eine Erhöhung des Anstellwinkels, um den gleichen Auftrieb zu erzeugen.
Je nach Flugstil können RC Helikopter gleicher Größe mit unterschiedlichen Drehzahlen geflogen werden. Für Rundflug wird eine eher niedrige Rotordrehzahl benötigt - für hartes 3D Fliegen allerdings eine sehr hohe. Zu bedenken ist bei der Wahl der Drehzahl aber auch, dass die Heckrotordrehzahl bei den meisten Helis in einem festen Verhältnis zur Drehzahl des Hauptrotors steht. Eine Absenkung der Drehzahl am Kopf führt zu einer Verringerung der Drehzahl am Heck.

Muss man die Rotordrehzahl messen ? Wenn ja, wie stellt man das am besten an?

Richtwerte für Rotordrehzahlen nach Rotorblattlänge

Im Folgenden die Richtwerte für die maximale Rotorkopfdrehzahl gestaffelt nach der Blattlänge bzw. der Heligröße. Es kann auch mit wesentlich geringerer Drehzahl geflogen werden. Es ist zwingend, immer die Hersteller- Angaben zur maximal zulässigen Drehzahl der verwendeten Rotorblätter zu beachten. Es gibt heutzutage Rotorblätter, die eine weitaus höhere Maximaldrehzahl erlauben, als hier aufgeführt.

  1. 325 mm: max. 3500 rpm, min. 2100 rpm
  2. 425 mm: max. 3000 rpm, min. 1800 rpm
  3. 515 mm: max. 2500 rpm, min. 1500 rpm
  4. 550 mm: max. 2300 rpm, min. 1380 rpm
  5. 600 mm: max. 2200 rpm, min. 1320 rpm
  6. 700 mm: max. 2000 rpm, min. 1200 rpm

In der Regel werden die Modelle mit einer um 15 bis 40% geringeren Drehzahl betrieben, als der hier genannten Maximaldrehzahl. Die oben aufgeführte Minimaldrehzahl ist nur ein Richtwert und variiert stark je nach Abfluggewicht und verbauten Komponenten wie Regler und Motor, sowie Rotorblätter.

Verschiedene Möglichkeiten der Drehzahl- Ermittlung

1. Drehzahlmessung mittels Sensor

a. Direkte Drehzahlmessung mittels Sensor

Bei der direkten Sensormessung werden oft Magnete im/am Hauptzahnrad als Signalgeber verwendet. Über einen dicht über dem Hauptzahnrad angebrachten Sensor (Magnetsensor o. ä.) werden die Impulse der Magneten erfasst. Die Elektronik wertet die Frequenz aus und kann so die Drehzahl exakt errechnen.

Um die Zuverlässigkeit zu erhöhen, sind meistens zwei oder gar drei Magnete verbaut. Der so ermittelte Drehzahlwert kann über Telemetrie am Sender ausgegeben, oder auch zur Drehzahlregelung verwendet werden.

b. Indirekte Drehzahlmessung bei Brushless Regler - sensorlose Kommutierung

In elektrisch angetriebenen Modellhelikoptern werden heute fast ausschließlich Brushless Motoren und Regler verwendet.

Zur Verbindung von Brushless Motor und Regler werden drei Kabel benötigt. Während je zwei der Kabel alternierend bestromt werden, dient jeweils das dritte Kabel als Messleitung.

Die Brushless- Technik im Regler ermittelt fortlaufend die genaue Drehzahl des Motors. Dazu benötigt der Regler die Angabe der Anzahl der im Motor verbauten Magnetpaare.

Bestromung Brushlessmotor
Mehr zu diesem Thema gibt es unter E- Motoren und Flugregler

Es gibt Regler (z. Bsp. einige von Castle Creation), die sich dieser Technik bedienen, um vorher vom Piloten vorgegebene Drehzahlen während des Fluges einzustellen und zu halten. Das funktioniert sehr gut. Mittels Telemetrie kann der so ermittelte Drehzahlwert am Sender ausgegeben, oder zur späteren Auswertung zusammen mit anderen Parametern, wie Stromstärke, Akkuspannung usw. in einem Speicherbaustein im Regler gespeichert werden.

Hier ein Bild der Einstellungen im Phoenix Edge bezüglich der Angaben von Motor kV, Anzahl Zähne Ritzel und Anzahl Zähne Hauptzahnrad.

Phoenix Edge Einstellung
Phoenix Edge Einstellung

Beide Methoden ermöglichen eine gefahrlose und sichere Ermittlung und Ausgabe der Rotordrehzahl.

2. Drehzahlermittlung mittels Handmessgerät Laser o. ä. (optisch)

Bei diesem Verfahren wird meist ein Laserstrahl zur Messung verwendet. Auf den Rotorblatthaltern bzw. auf den Rotorblättern muss dazu in der Regel eine reflektierende Folie aufgeklebt werden. Dies sollte man dann aber immer auf allen Rotorblättern an der gleichen Stelle tun, um Unwuchten zu vermeiden.

Man positioniert dann das Gerät manuell so über dem drehenden Rotor, dass der Laserstrahl die reflektierenden Folien trifft. Das Licht wird dann immer beim passieren eines Rotorblattes reflektiert und von einem Sensor im Messgerät erfasst und ausgewertet. Teilt man die gemessene Frequenz dann durch die Anzahl der Rotorblätter, ergibt das die Rotordrehzahl.

Diese Methode ist auf Grund der Tatsache, dass man sich sehr dicht an den drehenden Rotor heranwagen muss, sehr gefährlich und sollte daher nicht angewendet werden!

3. Drehzahlermittlung mittels Handmessgerät mit Shutterverfahren (optisch)

Bei dieser Methode wird ebenfalls ein Handmessgerät verwendet. Im Gegensatz zur oben beschriebenen Methode mittels Laser- Handmessgerät, kann die Messung hierbei aus sicherem Abstand zum Heli erfolgen.

Das Gerät bedient sich dabei einer optischen Methode. Das Prinzip dieser Methode ist ähnlich einer Betrachtung des Helikopter- Rotors unter einem Lichtblitzstroboskop. Nur dass bei diesen Geräten keine Lichtblitze erzeugt werden, sondern das Shutterfenster den Blick des menschlichen Auges auf den Rotor mit der eingestellten Frequenz freigibt.

Die Shutter- Frequenz wird so lange erhöht bis der Helikopter- Rotor auf der Stelle zu stehen scheint. In diesem Moment stimmt die Drehzahl des Rotors mit der Shutterfrequenz, die am Gerät angezeigt wird, überein. Die Shutterfrequenz entspricht in dem Moment der Drehzahl des Helikopter- Rotors.

Beachten muss man hierbei, dass die Frequenz von langsameren Shutterfrequenzen ausgehend erhöht wird - nicht umgekehrt. Würde man von hohen Frequenzen ausgehend, die Shutterfrequenz verringern, dann kann es passieren, dass man ein vielfaches der tatsächlichen Rotordrehzahl misst.

Es sind zwei Personen zur Messung erforderlich. Während die eine Person den Helikopter fliegt, bzw. steuert, betrachtet die zweite Person den Rotor des Helikopters durch das Shutterfenster des Messgerätes.

Diese Methode der Messung funktioniert sehr zuverlässig und gefahrlos.



SkyRC Optischer Drehzahlmesser

Hier im Bild ein solches Gerät von SkyRC, welches auch bei uns im Gebrauch ist.

Shutter Rotor Drehzahlmesser von SKYRC
Shutter Rotor Drehzahlmesser von SKYRC
Shutter Rotor Drehzahlmesser von SKYRC
Shutter Rotor Drehzahlmesser von SKYRC


Rotordrehzahl absenken an einem Scalemodell

Die Frage wie weit sich die Drehzahl an einem Scalemodell absenken lässt, kann nicht pauschal beantwortet werden. Hier spielen gleich mehrere Dinge eine wichtige Rolle. Viele Scale- Einsteiger benutzen als Antriebseinheit für ihr Scalemodell die Mechanik eines 3D Helikopters. Diese wird meist unverändert in das Scalemodell eingebaut. Das ist auch soweit ok. Nur sollte man folgende Zusammenhänge bedenken. Das fertige Scalemodell hat ein viel höheres Abfluggewicht als der 3D Heli, dem die Mechanik entstammt. Allein dadurch wird mehr Auftrieb benötigt!

Nun möchte man oft mit niedriger Drehzahl fliegen, weil das dem Scale- Vorbild besser entspricht. Aber genau hier liegt das Problem! Das schwere Modell braucht bei Verringerung der Drehzahl einen sehr hohen Anstellwinkel der Rotorblätter, um genügend Auftrieb zu erzeugen. Dadurch entsteht ein höheres Drehmoment! Dieses Drehmoment muss vom Heckrotor ausgeglichen werden. Der Heckrotor läuft nun aber auch mit geringerer Drehzahl und verliert dadurch Performance. Das kann zu Instabilität des Hecks führen! Außerdem ist ein zu hoher kollektiver Anstellwinkel der Rotorblätter die Ursache für starke Luftverwirbelungen. Diese beeinflussen wiederum die Stabilität und das Steuerverhalten sehr negativ!

Vorsicht also beim Absenken der Rotordrehzahl, denn eigentlich müsste man diese sogar erhöhen, um die größere Masse auszugleichen.







Vario Helicopter Spinblades Bavarian Demon FBL Systeme Ripmax Germany Futaba Fernsteuersysteme Align Helikopter Heli-Freak iRC-EMCOTEC Benedini Kontronik drivesFreakware