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RC-Helikopter Motor BL700MX Outrunner Aussenlaeufer und Regler Phönix ICE HV auf heli-planet.com

Auf dieser Seite:

Vor- und Nachteile von Brushless Systemen
Potentielle Leistung von Brushless Systemen
Sensorgesteuerte Brushless- Motoren
Sensorlose Brushless- Motoren
Funktion von Sensorlosen Brushless- Motoren
Motor Gewicht und Maße
Motorleistung, Spezifische Nenndrehzahl
Betriebsspannung, Betriebsspannungsbereich
Polzahl (Magnetzahl) / Polpaare
Innenwiderstand, Leerlaufstrom, Wirkungsgrad
Schaltfrequenz, Pulsweitenmodulation (PWM)


Flugregler und E- Motoren für RC- Helikopter

Sie arbeiten in unseren Elektrohelikoptern stets als Team - der Flugregler und der E-Motor.

Wir unterscheiden die zwei Hauptgruppen "Brushed" und "Brushless", was zu Deutsch so viel wie "Bürsten (mit Bürsten)" und "Bürstenlos" bedeutet. Die E- Motoren in unseren Modellhelikoptern sind heute meist Brushless (Bürstenlose) Außenläufer. Zur Steuerung bzw. Regelung der Motordrehzahl werden sogenannte Regler eingesetzt. Im Modellflugbereich sind das natürlich "Flugregler" die sich in den Funktionen etwas von den sogenannten "Fahrtreglern" für RC- Autos unterscheiden.

Nicht alle Flugregler sind gleich. Es gibt neben verschiedenen Leistungsstufen für die verschiedenen Heli- Klassen auch funktionsbedingte Unterschiede.

Im Bild zu sehen ist ein E-Motor der 700er Klasse für Helikopter. Dieser werkelt zusammen mit einem passenden Flugregler und 12S Lipo- Akku im Leistungsbereich von über 6000 Watt. Das sind etwa 8PS! Gebräuchliche Garten- Rasenmäher haben nicht viel mehr als 2 PS zu bieten.

Leistungsvergleich Helikopter E Motoren

Brushed Systeme (Bürstenmotoren und Regler)

Die Bezeichnung Brush steht für "Bürste" und beschreibt, dass es sich hier um eine Kombination aus Brush- Regler und Brush- Motor handelt. Dabei versorgt der Regler den Motor immer mit einer Gleichspannung.

Im Gegensatz zu den bürstenlosen Systemen brauchen konventionelle Bürsten- Elektromotoren leider stetige, teils intensive Wartung, um in Höchstform zu bleiben.
Der Verschleiß steigt natürlich mit zunehmender Leistung. Aber auch preiswertere Motoren derselben Leistungsklasse benötigen durch größere Fertigungstoleranzen mehr Zuwendung als die teureren Modelle.

Im Bürstenmotor wird im Ankerblech über die Wicklungen ein Magnetfeld aufgebaut, welches dem Feld der Gehäusemagneten gegenübersteht. Anziehung und Abstoßung zwischen den Gehäusemagneten und den Elektromagneten des Ankers setzt diesen (Rotor = Anker) in Bewegung, allerdings nur solange, bis sich zwei gleich gepolte Magnetpaare gegenüberstehen. Spätestens zu diesem Zeitpunkt muss der Strom in den Ankerwicklungen umgepolt werden, damit sich der Anker weiter dreht. Beim bürstenlosen Motor geschieht diese Umpolung auf elektrisch/ elektronischem Wege im Regler, weshalb diese mehr oder minder aufwendig gebaut sind.
Im Bürstenmotor dagegen erfolgt die Umpolung des Ankerstromes mittels Bürsten als Stromzuleitung und dem Kollektor als mechanischem Schalter. Dabei entstehen jedoch Reibung, Hitze und Funkenbildung. Der daraus resultierende Einbrand und die Abnutzung von Kollektor und Bürsten verschlechtern die Leistung des Bürstenmotors kontinuierlich.
Dieser Motorenverschleiß macht sich durch weniger Leistung/ Drehmoment und übermäßige Hitzeentwicklung bemerkbar. In der heutigen Zeit kommen jedoch hauptsächlich Brushless Systeme zum Einsatz.

Regler für Brushed- Motoren (Bürstenmotoren) können nicht an Brushless- Motoren (Bürstenlosen) betrieben werden und umgekehrt. Die Ansteuerung der beiden Motortypen erfolgt wie schon im oberen Absatz erklärt unterschiedlich. Beide Typen unterscheiden sich auch in der Anzahl der Anschlusskabel zum Motor. Ein Brush- Motor wird über nur zwei Anschlusskabel am Motor angeschlossen, ein Brushlessregler hingegen über drei Kabel.

Der Regler ist immer passend zum Motor auszuwählen. Es gibt Abstufungen in den Leistungsklassen und große Unterschiede in der Ausstattung der Regler.


Brushless Systeme (Bürstenlos)

Brushlessmotoren sind bürstenlose Motoren. Da der Motor keine Bürsten (Brushes) besitzt, die im Motor für einen Wechsel der Pole, also ein "Drehfeld" sorgen, muss dieses "Drehfeld" durch den Flugregler erzeugt werden.

Auch wenn aus unserem Antriebsakku eine Gleichspannung kommt, so wird der Brushless- Motor über den Flugregler mit einer phasig umlaufenden Spannung versorgt, welche der Regler aus der Gleichspannung des Antriebsakkus generiert. Es handelt sich jedoch eigentlich um einen Gleichstrommotor, da hier nicht mit Sinus- Wechselspannungen sondern mit Rechteck- Gleichspannung gearbeitet wird. Das Resultat ist aber das gleiche.

Der Flugregler schaltet der Reihe nach im Wechsel eine Gleichspannung auf die Motorspulen und erzeugt so ein "Drehfeld". Ein wesentlicher Unterschied zum echten "Drehstrommotor" ist die Tatsache, dass nur jeweils zwei der drei Stromleitungen "bestromt" werden. Die dritte Leitung dient als Sensorleitung (siehe weiter unten) zur Feststellung der jeweiligen Rotorposition. Dies ist wichtig, damit der Regler im richtigen Moment die Bestromung der Spulen weiter- bzw. umschalten kann. Die Drehzahl des Motors wird über die Höhe der vom Regler aufgeschalteten Spannung gesteuert und nicht vom Drehfeld!

Um die Höhe der Motorspannung (und somit die Drehzahl des Motors) möglichst verlustarm zu regeln, bedient sich der Regler der sogenannten Pulsweitenmodulation (PWM), die auch in anderen Bereichen angewendet wird. Die PWM wird weiter unten näher beschrieben.

Vor- und Nachteile von Brushless Systemen

  • mehr Drehmoment bei gleichem Gewicht
  • weniger Störanfälligkeit
  • keine Bürsten, daher auch kein Bürstenverschleiß, das bedeutet wartungsarm und lange Lebensdauer
  • geringere Geräuschentwicklung
  • höhere Leistung
  • weniger elektromagnetische Interferenzen als Bürstenmotoren
  • es dreht sich der leichte Rotor mit den Permanentmagneten, daher geringere Tendenz zur Unwucht als beim schwereren Anker des Bürstenmotors
  • höhere Drehzahlen bei vibrationsarmer Laufruhe
  • aufwendigere Bauweise und teurere Steuerelektronik (Regler)
  • Brushless Motoren sind teurer als Bürsten-Elektromotoren

Potentielle Leistung von Brushless Systemen

Die maximal mögliche Motorleistung ist außergewöhnlich hoch und fast ausschließlich begrenzt durch Temperaturentwicklung im Motor, welche die Magnetwirkung der Neodymmagnete schwächen kann.
Ein weiterer Vorteil von Brushless- Systemen im Vergleich zu Brush Systemen ist die geringere Verlustleistung bzw. bessere Effizienz bei geringer Last am Motor. Bei Volllast sind beide Systeme gleich effizient.
Besonderes Augenmerk gilt dem Zusammenspiel zwischen Regler und Motor. Um die Drehrichtung eines Brushless Motors zu ändern, genügt es, zwei der drei Kabel zum Motor zu vertauschen. Bei den Brushless Motoren unterscheiden wir heute Brushless- Motoren mit Sensor und Sensorlose Brushless- Motoren.

Regler für Brushless- Motoren können nicht an Brush- Motoren betrieben werden und umgekehrt.
Der Regler ist immer passend zum Motor auszuwählen. Es gibt Abstufungen in den Leistungsklassen und große Unterschiede in der Ausstattung der Regler.

Brushless-Motoren

Sensorgesteuerte Brushless- Motoren

Bei sensorgesteuerten Brushless-Motoren wird die Rotorposition mittels Hall-Sensoren oder hochleistungsfähigen Optiksensoren innerhalb des Motors erfasst. Die Sensorsignale werden dabei über ein separates Kabel zum Regler übertragen. Sensorgesteuerte Brushless-Motoren erkennt man an einem weiteren Kabel, das die Sensorsignale zum Regler übermittelt. Die Bauweise von sensorgesteuerten Brushless-Motoren bietet den Vorteil, dass sofort das volle Drehmoment zur Verfügung steht. Es werden dementsprechende Regler benötigt.

Sensorlose Brushless- Motoren

Die sensorlose Brushless- Technik hingegen ist noch relativ jung. Vom Regler wird hier im Wechsel über jeweils eine der drei Anschlussleitungen die elektromagnetische Induktion gemessen, die durch die Rotorbewegung in den Statorspulen erzeugt wird. So kann der Regler die Position des Stators ermitteln und sogar die Drehzahl messen, sowie die optimalen Timings entsprechend berechnen und anpassen. Sensorlose Brushless-Motoren sind heute der Standard und werden in den meisten Elektro- Helikoptern verwendet.

Funktion von Sensorlosen Brushless- Motoren

Im Bild ist die prinzipielle Funktionsweise eines sensorlosen Brushless Innenläufers dargestellt. Jeweils 2 Spulen werden mit Spannung beaufschlagt, die dritte dient als Messleitung. Außenläufer funktionieren ebenso, nur sind dabei Rotor und Stator vertauscht.

RC-Helikopter E Motor BL700MX Outrunner Aussenlaeufer

Innenläufer (Inrunner) und Außenläufer (Outrunner) Motoren

Des Weiteren unterscheiden wir heute zwischen Innen- und Außenläufer- Motoren. Bei Innenläufern steht die Außenhülle des Motors fest und der Innere Teil des Motors dreht sich. Bei Außenläufern steht der innere Teil des Motors fest und der äußere Teil (Motorgehäuse) dreht sich. Innenläufer haben einen höheren Wirkungsgrad als Außenläufer, während Außenläufer mit einem höheren Drehmoment aufwarten.

Innenläufer (Inrunner)

Brushless Innenläufer

Beim Innenläufer liegen die Wicklungen im feststehenden Motorgehäuse (also Außen). Auf dem innen liegenden, sich drehenden Rotor, der mit der Antriebswelle verbunden ist, sind hier die Permanentmagnete befestigt. Innenläufer drehen in der Regel schneller und haben weniger Drehmoment als Außenläufer. Für bestimmte Anwendungen sind Innenläufer sehr interessant. Bei heutigen drehmomenthungrigen Helis kommen jedoch überwiegend Außenläufer zu Einsatz. Auf dem Bild ist eine vereinfachte schematische Darstellung eines Innenläufers zu sehen.

Außenläufer (Outrunner)

Brushless Aussenläufer

Beim Außenläufer sind Permanentmagnete an der sich drehenden Motorglocke befestigt. Die Motorglocke (außen) ist also der Rotor, daher der Begriff Außenläufer. Die Motorwelle in der Mitte ist mit der Motorglocke (Außengehäuse) verbunden - sie dreht sich also mit. Da beim Außenläufer der größte Teil des Motorgehäuses um den inneren Stator dreht, muss beim Einbau darauf geachtet werden, dass genügend Freiraum um den Motor herum bleibt und nichts am sich drehenden Motorgehäuse scheuern kann. Hier im Bild stark vereinfacht und in Zeitraffergeschwindigkeit dargestellt: ein 4 poliger Außenläufer. ROT ist "Süd", Grün ist "Nord" und Grau ist "Sensorleitung". Gelb ist der Umschaltpunkt, sozusagen die "Zündung" - sie kann mit dem "Timing" verstellt werden.


Technische Daten von Motoren/ Herstellerangaben

Um einen Motor näher spezifizieren zu können, sind neben den Angaben Brushless oder Brush, sowie Innen- bzw. Außenläufer einige weitere technische Daten notwendig. Die Kennzeichnung der Motormerkmale erfolgt unter anderem durch die Angaben:

  • Durchmesser und Länge, sowie sonstige Maßangaben
  • Gewicht
  • Motorleistung/ Leistungsbereich
  • spezifische Nenndrehzahl
  • Betriebsspannung, maximale Betriebsspannung oder Betriebsspannungsbereich
  • Polzahl/ Polpaare
  • Innenwiderstand
  • Leerlaufstrom
  • Wirkungsgrad
  • Schaltfrequenz

Nicht alle diese Daten werden immer von allen Herstellern angegeben.

Das in vielen Foren heiß diskutierte Thema Timing wird weiter unten bei den Reglerfunktionen beschrieben.

Motor Gewicht und Maße

Die Abmaße eines Motors sind wichtig, um einen für die jeweilige Einbausituation passenden Motor zu finden. Das Gewicht eines Motors spielt insofern eine Rolle, da man anhand des Gewichtes in etwa auf die Leistungsklasse schließen kann.

Motorleistung

Die Motorleistung wird geläufig in Watt angegeben, wobei man zwischen zwei Angaben unterscheidet. Das ist zum einen die Nennleistung sowie zum anderen die Peakleistung. Die Nennleistung bezieht sich auf die Dauerbelastbarkeit des Motors, während die Peakleistung angibt, welche maximale Leistungsaufnahme pro Zeiteinheit und Intervall der Motor ohne Schaden übersteht. Die Nennleistung wird in Watt (W) angegeben, die Peakleistung, auch Maximalleistung oder Impulsleistung genannt, wird ebenfalls in Watt angegeben, jedoch mit dem Zusatz in welchem Zeitraum und für welche Dauer diese Spitzenleistung akzeptabel ist.

Die Bezeichnung [2000W /3000W (für 5sec alle 30sec)] z. Bsp. sagt aus, dass dieser Motor eine Nennleistung von 2000 Watt hat und maximal alle 30 Sekunden eine Spitzenbelastung von 3000Watt verkraftet.

Spezifische Nenndrehzahl


Die spezifische Nenndrehzahl, angegeben in " kV" sagt aus, wie viele Umdrehungen pro Minute und pro Volt der Motor dreht. Der am Seitenanfang oben abgebildete BL-700MX hat eine spezifische Nenndrehzahl von 510kV. Er wird am Flugregler mit einem 12S Lipo Akku mit 44,4Volt betrieben. Die Berechnung der maximalen Motordrehzahl ist relativ einfach:
  • 510kV multipliziert mit 44,4V = 22.644 Umdrehungen pro Minute

Dieser Wert der maximalen Motordrehzahl ist wiederum wichtig, um die Auslegung des Getriebes (Zahnräder) zu ermitteln, denn die Rotordrehzahl wird dadurch beeinflusst.

Hier geht's zum

Betriebsspannung, Betriebsspannungsbereich

Nicht jeder RC E-Motor kann mit jeder beliebigen Spannung betrieben werden. Eine Angabe der Betriebsspannung bzw. des Betriebsspannungsbereiches sagt uns, in welchen Spannungsbereich der jeweilige Motor betrieben werden kann und darf. Diese Angaben erfolgen z. Bsp. in der Form "6-10 NC, 2-3 Lipo", was uns sagt, mit welcher Zellenzahl der jeweiligen Akkutype der Motor am Regler betrieben werden darf. Im Beispiel darf der Flugakku ein 6 bis 10 Zellen NH oder ein 2-3 zelliger Lipo Akku sein.

Polzahl (Magnetzahl) / Polpaare

Die Zahl der Magnetpole ist immer eine gerade Zahl. Man spricht auch von Poolpaaren. Es sind also immer mindestens 2 Pole vorhanden. Die Anzahl der Magnetpole bestimmt, in welchem Drehzahlbereich ein Motor dreht und welches Drehmoment er erzeugt. Mehr Pole führen zu höherem Drehmoment, aber gleichzeitig zu einer geringeren Drehzahl. Unser BL-700MX aus obigen Beispiel hat 10 Pole. Die Polzahl ist auch wichtig um in modernen Flugreglern feste Drehzahlen per Reglersoftware vorgeben zu können. Hierzu gibt man lediglich Motordaten, wie die spezifische Drehzahl, und die hier besprochene Polzahl, sowie Informationen über Ritzel und Hauptzahnrad ein. Der Regler kann dann mit diesen Daten genau eine vorher bestimmte Wunschdrehzahl einregeln.

Brushless Aussenläufer

Beispiel eines 14 poligen Außenläufers

Auf dem Bild links ist die schematische Darstellung eines 14poligen Außenläufers zu sehen. Der Motor besitzt 12 Statornuten.

Innenwiderstand

Wie gut ein Motor für hohe Ströme geeignet ist und wie gut sein Wirkungsgrad dabei ausfällt wird maßgeblich von seinem Innenwiderstand bestimmt. Der auf die Magnetspulen im Motor aufgewickelte Kupferdraht hat einen ohmschen Widerstand der je nach Länge und Querschnitt des Drahtes variiert. Je geringer dieser Widerstand ist, um so mehr Leistung wird umgesetzt und umso weniger geht als Wärme verloren.
In der Praxis ist der Wirkungsgrad noch von einer ganzen Reihe anderer Faktoren abhängig, die sich einfachen Berechnungen entziehen.
Um sich ein Bild von der Leistungsfähigkeit eines Motors machen zu können, bzw. ihn mit einem anderen Motor vergleichen zu können, ist es daher hilfreich den Innenwiderstand R(innen)zu kennen. Dieser wird allerdings nicht von allen Herstellern angegeben.

Leerlaufstrom

Der Leerlaufstrom gibt an, wie hoch die Stromaufnahme des Motors im Leerlauf, also ohne Belastung ist. Die Leerlaufstromaufnahme sollte immer so gering wie möglich sein. Eine höhere Leerlaufstromaufnahme macht den Motor weniger effektiv. Der Leerlaufstrom wird in Watt bzw. Kilowatt angegeben.

Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad besagt, welcher Anteil der vom Motor aufgenommenen Energie (in Form von Elektrischen Strom * Spannung) tatsächlich in Bewegungsenergie umgesetzt wird. Bei modernen Brushless- Motoren beträgt der Wirkungsgrad zwischen 80 und 98%. Umso größer der Wirkungsgrad umso besser für den Energieverbrauch und somit auch für die Flugdauer. Der Wirkungsgrad in einem Antriebssystem (Motor und Regler) ist aber nicht unter allen Bedingungen gleich. Er variiert je nach Last und Drehzahl des Motors und sogar die Temperatur hat darauf einen Einfluss.

Schaltfrequenz

Wie schon weiter oben beschrieben, wird die Drehzahl des Brushless- Motors durch die an den Motorspulen angelegte Spannung bestimmt. Die Drehzahl eines Brushless- Motors ist abhängig von dessen Konstruktion, sprich Anzahl der Polpaare und deren Magnetfeldstärke, sowie den Magnetspulen. Die Konstruktion ist vorgegeben. Man kann die Drehzahl eines solchen Motors in den vom System vorgegebenen Grenzen nach unten oder oben verändern, indem der Regler die Spannung verringert bzw. anhebt. Um geringere Drehzahlen am Motor zu bekommen, muss der Regler die Motorspannung möglichst verlustfrei reduzieren. Dazu bedient er sich der schon aus anderen RC- Bereichen bekannten (PWM) Pulsweitenmodulation. Wie schon weiter oben beschrieben, werden beim Brushless Motor nur 2 der 3 Leitungen zum Motor mit der Spannung beaufschlagt. Die dritte Leitung dient jeweils als Sensorleitung. An einer der beiden jeweils mit Spannung beaufschlagten Leitungen zerstückelt der Regler nun die Spannung in einzelne Blöcke (im Bild unten sind das die roten Spannungsblöcke). Normalerweise macht er das mit einer Frequenz von 8kHz (KiloHertz). Das bedeutet, dass er dies 8000mal pro Sekunde tut. Bei niederinduktiven Motoren kann man auch Taktraten bis 32kHz einstellen. Moderne Regler finden selbst heraus wie hoch die optimale Taktfrequenz ist. Es gilt die Faustregel: So gering wie möglich, so hoch wie nötig! Die effektiv an den Motorspulen anliegende Spannung berechnet sich aus dem Verhältnis Impulslänge zu Pausenlänge. Beträgt das Verhältnis zwischen Spannung und Pause z. Bsp. 50%, dann ist die Effektivspannung auch nur 50% (von Akkuspannung) und der Motor dreht nur mit 50% der max. Drehzahl. Bei zunehmender Impulsbreite läuft der Motor schneller. Werden die Spannungsblöcke in der Phase nicht mehr unterbrochen dann läuft der Motor mit Maximaldrehzahl.

Pulsweitenmodulation (PWM)

Die roten Spannungsblöcke sind pulsweitenmoduliert. Bei Maximalspannung bzw. - Drehzahl wäre der rote Spannungsblock nicht mehr unterbrochen.

RC-Helikopter E Motor BL700MX Outrunner Aussenlaeufer

Flugregler Steller- und Reglermodus

Diese Begriffe sorgen manchmal für Verwirrung, sind jedoch ganz einfach zu erklären.

Reglermodus/ Governormode

Wir stellen uns vor, wir haben ein Auto mit Tempomat (Geschwindigkeitsregelanlage). Das Fahren mit eingeschaltetem Tempomat entspricht dem Governormode am Helikopter. Man gibt die Sollgeschwindigkeit vor und der Tempomat hält diese Geschwindigkeit. Bei Steigungen, wenn mehr Leistung benötigt wird, gibt er automatisch mehr Gas um die Motordrehzahl und damit die Geschwindigkeit zu halten. Geht es bergab, dann wird Gas zurückgenommen, damit das Auto nicht schneller wird. Das gleiche tut der Governormode in unseren Flugreglern. Er regelt im Governor Modus die Motor- und damit die Rotordrehzahl und hält sie konstant, auch bei auftretenden Belastungsspitzen. Während wir beim Auto die gewünschte Geschwindigkeit am Tempomaten einstellen, wird die Solldrehzahl am Heli durch die Gaskurve im Sender vorgegeben.

Im Governor- bzw. Reglermodus werden Abweichungen von der Drehzahl durch höhere oder geringere Spannungs- Beaufschlagung der Motorspulen ausgeglichen. Der Regler versucht damit, die Drehzahl konstant zu halten. So werden Drehzahleinbrüche bei hoher Belastung vermieden. Die Drehzahl wird "geregelt".

Governor- Mode ist eine Umschreibung für den Reglermodus, wobei man oft noch einstellen kann wie aggressiv, also wie schnell der Regler auf Drehzahlabweichungen reagieren soll.

Funktion der Drehzahlregelung im Governor Modus

Ich möchte das hier mal ganz simpel erklären - in der Realität ist es etwas komplexer.

Wie hoch am Ende die tatsächliche Rotordrehzahl ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Normalerweise stellt man im Governor Mode als Gaskurve eine "Gerade" ein. Der Regler versucht im Governor Mode die Motordrehzahl konstant zu halten. Er bekommt ja vom Sender das Gaskurven- Signal 80% (als Beispiel). Der Regler fährt den Motor hoch und regelt den Motorstrom bei 80% vom Maximalstrom ein. Da der Regler während der ganzen Zeit (wie weiter oben beschrieben) ein Rückmeldesignal vom Motor bekommt, weiß er genau wie schnell der Motor bei diesen 80% Regleröffnung dreht - in unserem Beispiel meinetwegen 20.500U/min. Diese 20.500U/min sind nun also der Sollwert, den der Regler sich speichert und genau diese ermittelte Motordrehzahl versucht er mit allen ihm zur Verfügung stehenden Mitteln (je nach Einstellungen) konstant zu halten. Der Regler regelt aber nur die Motordrehzahl - er kennt nicht die Getriebeübersetzung - und somit auch nicht die Rotordrehzahl. Man muss also in diesem einfachen Governor Mode die Rotordrehzahl messen und gegebenenfalls die Gas- Kurve (Gerade) nach oben oder unten korrigieren, bis der gewünschte Drehzahlwert am Rotorkopf anliegt.

Drehzahlregelung im Governor Mode - noch besser

Es geht noch komfortabler. Es gibt Regler, die bieten die komfortable Möglichkeit eine oder mehrere Solldrehzahlen exakt vorzugeben.

Man muss dazu dem Regler mindestens die Getriebeübersetzung, sowie die Polzahl und die spezifische Drehzahl (kv) des Helikopters, gegebenenfalls noch die Akkuspannung vorgeben. Das macht man in der Einstellsoftware des Reglers. Mit Hilfe dieser Angaben kann der Regler sich errechnen, welche Motordrehzahl er einstellen muss, um die gewünschte Kopf- bzw. Rotordrehzahl zu erreichen. In der Praxis sieht das so aus (siehe: "Desired Head Speed" im Setup-Bild des Castle Creations Reglers): Einstellung Flugregler

Stellermodus

Bezogen auf unser Beispiel mit dem Auto bedeutet dass: Der Tempomat ist ausgeschaltet und wir fahren mit einem beispielsweise bei 80% festgeklemmten Gaspedal (also 80% vom Vollgas). Kommt nun eine Steigung, die mehr Leistung vom Motor erfordert, so sinkt die Geschwindigkeit!
Es wäre in diesem Falle also erforderlich, das Gaspedal weiter durchzutreten um die Geschwindigkeit zu halten. Aber genau das macht der Regler im Stellermodus nicht von allein. Die Gaskurve vom Sender sagt ihm lediglich, wie hoch die auf den Motor durchgeschaltete Spannung sein soll. Wenn wir also im Stellermodus mit einer Gaskonstante in Höhe von 80% arbeiten würden, dann hätten wir Probleme eine konstante Rotordrehzahl zu bekommen. Je nach Pitchbelastung würde die Drehzahl mal steigen und mal sinken. Daher wird im Stellerbetrieb normal nicht mit "Gaskonstanten" gefahren, sondern meistens mit sogenannten "V-Kurven". Die Gaskurve hat dabei die Form eines V.

Im Steller- Modus schaltet der Regler eine dem Sendersignal entsprechende Spannung auf die Spulen des Motors, unabhängig von der tatsächlichen Drehzahl des Motors. Im Stellermodus kann es so zu Drehzahleinbrüchen bei Belastung kommen.

Der Governor Modus ist wie der Tempomat beim Auto, also der "Drehzahlomat" in unserem Heli. Er ist somit der bessere und zu bevorzugende Modus.


Regler mit und ohne BEC

Außerdem gibt es Regler, die bereits mit einem BEC (Battery Elemination Circuit), also einer integrierten Spannungsversorgung für den Empfänger ausgestattet sind. Der Regler steuert dann nicht nur den Motor, sondern versorgt über eine separate Leitung auch Empfänger und Servo s mit Spannung. Es gibt auch Regler mit mehreren BEC s. So kann man bei Bedarf mitunter verschiedene Spannungen für Servos und Empfänger oder Heckservo bereitstellen.

Reglereinstellungen

Regler verfügen in der Regel über eine Schnittstelle um den Regler optimal auf den Motor und sonstige Parameter einzustellen. Ein Hubi braucht nun mal andere Einstellungen als ein Flächenmodell und individuell hat auch jeder seine Vorlieben. Solche veränderbaren Parameter sind zum Beispiel :

(für Helikopter wichtige Einstellungen sind fett hervorgehoben)

  • Betriebs- Modus (Regler/ Steller/...)
  • Anlaufverhalten (soft/ medium/ schnell)
  • Bremse (ein/ aus/ verzögert)
  • Abschaltverhalten bei Unterspannung (sofort abschalten/ Leistung reduzieren/ ignorieren)
  • Schaltfrequenz (8kHz/ 16kHz/ auto)
  • Akkutyp (Lipo/ NiMH-NiCD)
  • Timing (auto/ weich/ hart)
  • Zellenzahl des Akkus
  • und vieles mehr

Programmierung und Einstellung von Flugreglern

Über diese besagte Schnittstelle wird der Regler also programmiert. Im Normalfall geht das über den Sender, durch Signaleingabe über die Steuerknüppel und Rückmeldung vom Regler über verschiedenartige Piepstöne. Das ist allerdings wenig komfortabel und sehr zeitaufwendig.

Jive PG

Programmierkarten

Komfortabler hingegen sind Programmierkarten, die direkt an den Regler angeschlossen werden und Änderungen sämtlicher Parameter per Knopfdruck zulassen. Durch LEDs werden die eingestellten Werte angezeigt. Hier im Bild eine scheckkartengroße Programmierkarte meines Kontronik Jive 100, den ich im 600er fliege.


Setup am PC

Es geht aber noch besser! Regler der Oberklasse bieten die Möglichkeit am PC Einstellungen vorzunehmen. Hier ein Screenshot von der Castle Link Software zur Reglereinstellung.

In modernen Flugreglern können auch feste Drehzahlen/Gaskurven per Reglersoftware vorgeben werden. Hierzu gibt man Motordaten, wie die spezifische Motordrehzahl, und die Polzahl des Motors, sowie Informationen über Ritzel und Hauptzahnrad in die entsprechenden Eingabefelder der reglersoftware ein. Der Regler kann dann mit diesen Daten genau eine oder mehrere vorher eingegebene Wunschdrehzahlen einstellen. Diese werden dann vom Sender aus aufgerufen. Meine Erfahrungen damit (Castle Creations) sind sehr gut.

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Hier ein Beispiel: Einstellung Flugregler

Datenlogging

Castle Graph

Selbst die Aufzeichnung von regler- und akkuspezifischen Daten während des Fluges ist heutzutage möglich. Hier im Bild ein Screenshot eines Graphen mit Daten eines Castle Phönix ICE HV120 von meinem T-Rex 700E. Aufzeichnen kann der Regler Daten wie Akkuspannung, Stromstärken, Reglertemperatur, Motordrehzahl, Leistung und einiges mehr.


Merke

  • Das Kabel zum Empfänger führt man am besten mehrfach durch einen Ferritkern, um Störungen vorzubeugen. Man sollte alle Kabel so kurz wie möglich gestalten und kein Akkukabel am Empfänger verlegen, da es sonst zu Störung kommt. Muss man den Akku sehr weit weg vom Motor platzieren, sollte man darauf achten, dass die Kabel zwischen Akku und Regler nicht Länger als 20cm sind. Die Kabellänge zwischen Motor und Regler ist relativ egal.

Tipp

  • Für Helikopter sollte die Bremse im Flugregler immer deaktiviert sein.
  • Regler sollte bei Akku "Unterspannung" langsam zurückregelt und nicht plötzlich den Motor während des Fluges abschaltet. So bleibt noch Zeit zum Landen.
  • Der Governor Mode ist bei Helis zu bevorzugen, vorausgesetzt der Regler beherrscht ihn.
  • Beim Einbau von Reglern immer auf kürzeste Kabelführung zwischen Regler und Akku achten. Mehr als 20cm sollten es nicht sein, sonst könnte die Reglerelektronik spinnen.
  • Regler immer an gut belüfteten Stellen anbauen, damit gute Kühlung gewährleistet ist.
  • Vor dem Erstflug muss auf jeden Fall sichergestellt sein, dass die Reglereinstellungen auch helispezifisch vorgenommen wurden. Mit eingeschalteter Bremsfunktion oder direkter Antriebsabschaltung bei Unterspannung der Akkus wirst Du mit Deinem Heli nicht viel Spaß haben.