H-rotor

[KennethE]

Töjningsgivare borde vara enkelt att tillverka, men knepigt att kallibrera ifall man vill ha absoluta värden. Men mest intressant är väl relativa värden att jämföra med?

Mätning av mycket små resistenser görs lättast med en wheatstone-brygga.

[Karro]

Relativa värden duger fint.
Men hur ska det hela fungera med trådtöjningsgivare om man vill mäta krafterna på en vinge i två dimensioner?

[PowerMizer]

Har man inte bara två givare då?

[KennethE]

Det stora problemet är väl att få över mätvärdet från vingen till något annat? Man kanske måste montera en liten box nära rotatinscentrum, alltså på masten, som omvandlar mätvärdet till frekvens och överför det via IR. Boxen måste naturligtvis vara batteridriven, men vikten får ju mindre betydelse ju närmare axeln den hamnar och det är väl inga astronomiska varvtal det handar om?

Man skulle till och med kunna tänka sig att slingan av mättråd kan utgöra spolen i en enkel colpittsoscillator, töjningen av den kommer då förmodligen att påverka frekvensen ganska kraftigt ifall den är formstabil i övrigt. Man kanske även kan överföra mätvärdet induktivt eller som radiosignal ifall frekvensen blir på några hundra kHz? En XR2211 eller liknande kan följa frekvensen och omvandla den tillbaks till spänning.

[PowerMizer]

Det stora problemet är väl att få över mätvärdet från vingen till något annat?

ZigBee, Bluetooth eller nått?! Knyt fast en laptop med WiFi, vet ja!!

[Karro]

Överföringen gör man med radio. Det oroar jag mig inte för.
Hur fungerar det där med trådtöjningsgivare?

[PowerMizer]

Hur fungerar det där med trådtöjningsgivare?

Jag vet inte säkert, men jag var nära att köpa ett silovågsystem för att mäta mängden mtrl i 2 st 24 kubikmeters silos. Det systemet byggde på 4 givare/silo. Som en ishockeypuck man la under varje siloben. Dom skulle kopplas som resistorer: 2 parallellt som man seriekopplar med 2 parallellt. Då fick man ut vikten på silon. Med rätt tara (inmatad silovikt) så såg man sen kvarvarande ton/procent mtrl, som en tankmätare. Det färdiga systemet var ganska dyrt så jag fortsatte med att knacka på sidorna för att höra nivån. Billigare att ha en träkäpp än silovågsystem!

Jag tror alltså att det är en resistans som ändras. En bror till en kompis har byggt och sålt bl.a. slaktvågar till jaktlag: En avkapad S-krok med töjningsgivare emellan, 2 m kabel och en liten dosa med digitaldisplay som visar antal kg. För 15 år sedan var det HiTech!

[KennethE]

Grundprincipen är en tråd mellan två fästpunkter, när den dras ut blir den längre och smalare, alltså ökar resistensen, när den får dra ihop sig igen återgår resistensen till det normala.

Sedan har man ofta flera slingor i serie för att öka det annars ganska svaga utslaget.

Titta på "Strain gauge" på engelska Wikipedia för utförligare förklaring.

Min idé ovan var att i stället göra den som en spole som deformeras och då ändrar induktans som styr en oscillators frekvens. Det är lättare att överföra frekvens än spänning över t.ex. radio eller IR. Och frekvens görs ganska lätt om tillbaks till spänning ifall man vill.

[Karro]

Jag tycker problemet är att montera ihop det hela, så att det är enkelt, starkt och billigt.

En idé jag fick är att montera vingarna mot ekrarna på motorfästen av gummi. Dels så kanske ekrar och axel isoleras lite från vibrationer, dels kan vingen röra sig lite grand vilket då kan mätas.
Man kan då tänka sig olika billiga sätt att mäta rörelsen. T.ex. en magnet på vingen och en hall-sensor, som ju kommer att ge olika utsignal beroende på hur långt vingen är från sensorn. Sätter man flera sensorer, borde man kunna mäta i två dimensioner.

[KennethE]

En idé jag fick är att montera vingarna mot ekrarna på motorfästen av gummi. Dels så kanske ekrar och axel isoleras lite från vibrationer, dels kan vingen röra sig lite grand vilket då kan mätas.

Det var ungefär vad jag föreslog på annat ställe här. Jag tror att är man noga med hur man placerar gummifästena så att belastning får vingarna att röra sig i optimal riktning kommer anfallsvinkeln att variera under varvet och placerar man upphängningen exakt rätt innebär det mer kraft när vingen driver och mindre luftmotstånd resten av varvet.

[Karro]

Mitt H-rotor-program är reparerat nu, men det ligger inte upplagd för web-access.
Eftersom en bild säger mer än 1000 ord, bifogar jag den här kurvan.

Den visar en vinges effektivitet under varvet vid ett TSR nära toppeffekten.
Punkten 90 grader är med bredsidan mot vinden, 0 grader är rakt fram mot vinden.

kurva.jpg (35.75 KB) Visad 5220 gånger

En H-rotors vingar är alltså som mest effektiva när de visar bredsidan mot vinden och som minst effektiv när de visar framkanten mot vinden. Det är där kurvan går under noll. Att toppen vid 270 grader är mindre än den vid 90 grader, beror på att det är på läsidan av varvet och vinden är lite svagare där.

[Karro]

Här är samma kurva, men där den går igenom olika löptal (TSR). Något för den som är nyfiken om H-rotorns funktion.

kurva1.jpg (38.71 KB) Visad 5180 gånger

Den ger då svaret vad som händer då löptalet ökar. Kurvan trycks nedåt, tills cp blir för negativ och rotorn bromsar. Det blir så för att den "virtuella" attackvinkeln minskar, med ökat löptal. Den röda kurvan visar hur cp-kurvan är under det optimala löptalet (vilket för denna vinge är ca 2.5). Puckeln är inte fullt utvecklad, då vingprofilen stallar (överstegras) under delar av varvet.

[Martin]

Har alla kurvor samma anfallsvinkel eller är kurvorna beräkna efter optimal anfallsvinkel för respektive tsr?

[Karro]

Anfallsvinkel = 0 grader, vingprpofil = NACA0012

Om man lägger en fast anfallsvinkel utåt, då trycker man ner den vänstra puckeln och höjer den högra. Sätter man en fast anfalls vinkel inåt, så höjer man den vänstra och trycker ner den högra. Mer i detalj vet jag inte just nu.

[Göran]

Fullkomligt lysande, Karro!!!