Hoe bereken je de lengte van een roerhoorntje?

Hoe lang moet een roerhoorntje zijn?

Overal lees je aanbevelingen hoe je optimaal stuurvlakken aan servo's koppelt: "gebruik het binnenste oogje van de servohevel en maak het roerhoorntje zo groot mogelijk. Zo gebruik je de volle uitslag van de servo en heb je de meest nauwkeurige aansturing".

Ja, da's makkeljk, maar... wat is "zo groot mogelijk"? Haal je dan de volle uitslag wel?

Laten we dit eens wetenschappelijk benaderen. Als je de maximale weg die de stuurstang aflegt weet en je weet de grootte en de maximale uitslag van een stuurvlak dan kun je toch gewoon de lengte van je roerhoorntje berekenen? Mijn meetkunde kennis van de middelbare school is wat roestig, maar niet verdwenen. Aan de slag dus.

Allereerst maken we een schematische tekening van de situatie:
full


Hierbij is:
  • s = de maximale weg (één kant op) die de stuurstang aflegt. Da's aan de servo gewoon op te meten
  • r = de lengte van het stuurvlak
  • u = de aanbevolen maximale uitslag van het stuurvlak. Vaak staat dit in de handleiding van het toestel
  • h = de berekende lengte van het roerhoorntje
r, u en de nullijn vormen hierbij een gelijkbenige driehoek. De hoek tussen r en h is 90 graden. Het roerhoorntje staat altijd haaks op het stuurvlak. De hoek tussen r en de nullijn (ß) is daardoor gelijk aan de scherpe hoek van die driehoek die door h en s wordt gemaakt (ß).

Als je hier even middelbare school-wiskunde op loslaat kom ik op de volgende formule voor h:
full


Oeps, da's wel erg moeilijk. Niet zo makkelijk effe op de bouwplank uit te rekenen.

Kunnen we misschien een versimpeling toepassen? Eens even kijken.
full

Zoiets? De maximale roeruitslag heb ik nu haaks op de nullijn gezet. Volgens mij maakt dat niet zo heel veel uit. De 2 driehoeken die je nu ziet zijn gelijkvormig. Alleen de grootte verschilt. Nu kun je heel eenvoudig h berekenen:
full

Kijk! Da's werkbaar!

We kunnen nu dus stellen: :teacher:

De lengte van een roerhoorntje wordt berekend door de lengte van het stuurvlak te vermenigvuldigen met de maximale uitslag van de servo en dit te delen door de maximale uitslag van het stuurvlak

Ook wel genoemd, de formule van Wubbe ;)
Veel plezier ermee!
 
Laatst bewerkt door een moderator:
Leuk, maar hoe zit het dan met de maximale kracht welke een servo kan leveren?
wet van newton?
Je kan stuur-uitslagen wel berekenen op de uitslag van de roeren,maar je moet ook rekening houden met de maximaal geleverde kracht van de servo.
Als je een klein besturingsvlak wilt aansturen heb je minder kracht(N/cm) nodig dan dat je een groot besturingsvlak wilt aansturen.

Met andere woorden.....je rekenvoorbeeld is niet geschikt voor het totale plaatje,
maar puur op uitslagen gebaseerd.

gr Richard
 
puur op uitslagen gebaseerd.
Inderdaad. Heel goed.

Volgens mij heeft de lengte van het roerhoorntje ook weinig met de sterkte van de servo te maken. De servo moet de kracht aankunnen.
Mijn berekening zorgt wel voor een meest optimale overbrenging :)

je rekenvoorbeeld is niet geschikt voor het totale plaatje, maar puur op uitslagen gebaseerd.
Ik had iets opbouwender kritiek verwacht, maar ik zie je berekening die wel rekening houdt met de maximale kracht met belangstelling tegemoet ;)
 
Laatst bewerkt:
Richard, de berekening van Wubbe klopt volledig.
Natuurlijk kan je nog verder op ingaan.
Weet wel dat de kracht van een servo wordt opgegeven in Ncm.

Johannes
 
Dit werk natuurlijk alleen als je een directe vrije verbinding hebt tussen servoarm en roerhevel ... maar stop je de verbinding in een "buisje" dan zal je toch snel een compromis moeten maken ...
 
Ik heb een Excel-sheet waarin je dit perfect kunt uitrekenen.
Ook worden de bewegingen gevisualiseerd.

Stuur mij een mailtje (dirk at sjippertjes punt nl) en ik mail je een zip met alles erin.

Hier kun je een indruk krijgen.
Let op: downloaden lukte mij niet (op 2 veschillende PC's kreeg ik "unexpected end of archive").
Ik heb hem via de mail opgevraagd.

Helaas voor velen is het Frans-talig, maar ik denk dat je er wel uitkomt.
Wellicht schrijf ik eens een vertaalde versie ...

Gr. Dirk.
 
Laatst bewerkt:
Mooi gedaan , rekenmeester Wubbe !! , altijd weer interessant om de wiskunde op te halen.

Maar in je voorbeeld is de afgelegde weg "s" lineair uitgebeeld.
Terwijl de servo-as een roterende beweging maakt en het aangrijppunt dus ook roterend meegaat kan de afgelegde afstand nooit lineair maar eerder een parabolische vorm aannemen.?

Of zit ik er naast ?
 
Maar in je voorbeeld is de afgelegde weg "s" lineair uitgebeeld.
Terwijl de servo-as een roterende beweging maakt en het aangrijppunt dus ook roterend meegaat kan de afgelegde afstand nooit lineair maar eerder een parabolische vorm aannemen.?

Of zit ik er naast ?
s is de weg die de stuurstang aflegt, en het feit dat die aan een roterend ding zit waardoor de afgelegde afstand parabolisch is, heeft daar niets mee te maken. Het gaat om de afgelegde afstand.
 
Heeft Osar Czepa het bij het rechte eind?

Leuk stukje van Oskar Czepa.
Maar ik vraag mij af of hij geen redeneringsfout heeft gemaakt.
Voor een roterende servo wordt het maximum koppel opgegeven (Nm, Ncm, Kgcm). Bij een koppel staat de kracht ALTIJD loodrecht op de arm naar het draaipunt.
Voor een kracht loodrecht op het servoarmpje geldt: maak je het armpje korter, dan mag de kracht toenemen (product blijft gelijk).
Czepa redeneert: Indien de servo verdraait, dan komt de stuurstang dichter langs de servo-as te liggen, dus de arm wordt korter, dus wordt de toelaatbare kracht groter.
Echter de maximale kracht bij een koppel staat altijd loodrecht op het servo-armpje, niet loodrecht op de servo-as. Dit houdt in dat als de stuurstang niet loodrecht op het servo-armpje staat, je de maximale kracht loodrecht op het servo-armpje moet ontbinden in één kracht evenwijdig aan je stuurstang, en één kracht loodrecht op je stuurstang. De kracht evenwijdig aan de stuurstang zal derhalve kleiner zijn.

Stel servoarm = 1 cm, servokoppel = 1 Kgcm, verdraaïng servo 45°.
Czepa: arm loodrecht op servoas wordt ca 0.7 cm, kracht wordt 1/0.7 =1.41 kg.
Zoals ik het beredeneer: maximaal koppel 1 kgcm, arm blijft 1 cm, hoek tussen arm en stuurstang 45°. Component evenwijdig aan stuurstang = ca. 0.7*1 kg = 0.7 kg trekkracht.
Scheelt wel even een factor 2!

Resumé:
Bij een roterende servo zal de trekkracht evenwijdig aan de stuurstang afnemen bij een toenemende verdraaiing van het servo-armpje, en niet toenemen!
Wees dus gewaarschuwd!

Paul
 
Paul, je maak één grote denkfout het koppel is die van de servo-as zelf gemeten op een "bepaalde" afstand ... bij het onder (als voorbeeld) 45 graden staan van de servo hevel krijg je een (virtuele) hevel die het aangrijppunt dichter bij de as laat plaatsvinden, dus meer kracht ...
 
Is er een vuistregel of formule (misschien het Xcell-sheet van Dirk Schipper?) waarmee je een idee kan krijgen hoe sterk een servo voor een bepaalde functie moet zijn? Rekening houdend met:
- grootte van het te bedienen roer
- grootte van de gewenste uitslag
- globale vliegsnelheid (=luchtweerstand)

Ik zit bij HK te zoeken naar geschikte servo's voor een 3 meter vliegende vleugel met flaps, natuurlijk wil ik ze niet te zwak kiezen maar ook niet overbodig sterk... ??
 
Paul, je maak één grote denkfout het koppel is die van de servo-as zelf gemeten op een "bepaalde" afstand ... bij het onder (als voorbeeld) 45 graden staan van de servo hevel krijg je een (virtuele) hevel die het aangrijppunt dichter bij de as laat plaatsvinden, dus meer kracht ...

Draait de servohevel door naar 90 graden, wordt kracht theoretisch oneindig.

Johannes

Jullie praten over twee verschillende grooheden: kracht en koppel.
Koppel heeft meerdere betekenissen.
Wij hebben het hier over een koppel mbt. aandrijving, specifiek: draaikracht.

Het koppel is de uitkomst van de vermenigvuldiging kracht x arm.
Igv. servo's Newton (N) x cm = Ncm.
De arm begint in het draaipunt en staat altijd loodrecht op de richting van de kracht.

Wat gebeurt er nu als je servoarmpje draait? bv. van 90 gr naar 45 gr.
De richting van de kracht blijft (vrijwel) dezelfde, maar het servo-armpje komt steeds meer in de lijn van de kracht te liggen. Als je die krachtlijn door zou trekken richting servo-as, zul je zien dat die lijn dus steeds dichter naar het draaipunt toe komt. Ergo: de arm wordt korter.
Aangezien het koppel dezelfde blijft, moet dus de kracht toenemen.
en inderdaad, als je vanuit 90 naar 0 graden draait komt de krachtlijn over/door de draaias te liggen. De arm wordt dus nul, de kracht moet dus oneindig worden.

Je kunt het ook anders verklaren:
Een servo kan maar een bepaalde hoeveelheid energie leveren. de eenheid van ennergie is Joule of Newtonmeter (Nm = Newton x meter).
1 Nm is de hoeveelheid energie die je verbruikt om iets met een kracht van 1 newton over 1 meter te verplaatsen.
Nu een servo: die oefent (b.v.) een kracht uit van 10 N bij een armlengte van 1 cm. Hij verdraait nu 45 gr. Daarbij heeft hij over sin(45gr)=0,7 maal 10 N = 7 Nm energie geleverd.
Bij de volgende 45 gr verplaatst de servo-arm naar sin(90gr)=1. de afgelegde weg is dus 1-0,7=0,3 cm. De hoeveelheid energie die de servo kan leveren als hij 45 gr verdraait zal hierdoor niet veranderen (toch?!), dus moet de kracht veranderd zijn. En wel: 0,3 x N= 7 Nm. N moet dus 7/0,3 = 23,3 Nm zijn.

Ik hoop dat het niet te wiskundig is geworden ...
Maar jullie hebben allebei gelijk. :p

Gr. Dirk.
 
Is er een vuistregel of formule (misschien het Xcell-sheet van Dirk Schipper?) waarmee je een idee kan krijgen hoe sterk een servo voor een bepaalde functie moet zijn? Rekening houdend met:
- grootte van het te bedienen roer
- grootte van de gewenste uitslag
- globale vliegsnelheid (=luchtweerstand)

Ik zit bij HK te zoeken naar geschikte servo's voor een 3 meter vliegende vleugel met flaps, natuurlijk wil ik ze niet te zwak kiezen maar ook niet overbodig sterk... ??

Een Exel-rekenprogramma vind je bij: FLUGWISSEN
RUDERMOMENTENRECHNER.

Dit programma gebruik ik het liefst omdat het simpel is en ook nog eens klopt!

Johannes
 
Een Exel-rekenprogramma vind je bij: FLUGWISSEN
RUDERMOMENTENRECHNER.
Dat ziet er goed uit...
Dit programma berekent de gevraagde servokracht in Ncm. Daar kan ik niet zo veel mee (geen wetenschappelijke achtergrond...) Hobby King geeft de servokracht aan in stall torque. Hoe verhouden die twee zich, is dat om te rekenen?
 
Is er een vuistregel of formule (misschien het Xcell-sheet van Dirk Schipper?) waarmee je een idee kan krijgen hoe sterk een servo voor een bepaalde functie moet zijn? Rekening houdend met:
- grootte van het te bedienen roer
- grootte van de gewenste uitslag
- globale vliegsnelheid (=luchtweerstand)

Ik zit bij HK te zoeken naar geschikte servo's voor een 3 meter vliegende vleugel met flaps, natuurlijk wil ik ze niet te zwak kiezen maar ook niet overbodig sterk... ??

De excel-sheet "van mij" berekent geen krachten, maar beweging.
Als je een servo neemt met servo-arm van X cm, in nulstand Y graden, en ruderhorn van X2 lengte en Y2 gr tov. scharnierpunt roer, dan rekent het sheet uit hoe en hoever het roer beweegt (uitslaat) als de servo Z graden draait.

Aan de andere kant, de krachten tijdens een vlucht zijn slechts een fractie van de krachten die bij een landing kunnen optreden.
Uiteraard moet de servo nog kunnen bewegen tijdens alle gewenste vliegmanoeuvres, maar ook de klappen tijdens de landing moet hij aankunnen.
Hier kun je de krachten in vlucht uitrekenen.
Hier download je een (alweer Franstalig :rolleyes: ) programma waarin je van een paar honderd servo's de WERKELIJKE prestaties zien. En die wijken soms wel 50% van wat de fabrikant in de folder heeft gezet .....
Staat je servo er niet bij, neem dan zekerheidshalve twee maal zoveel als dan volgens die 'calculator' nodig is.

Een andere vuistregel:
Kies altijd de dikste servo die je kwijt kunt. Hoe dikker de servo, hoe groter de diameter van het tandwiel op de uitgaande as, hoe beter die tanden bestand zijn tegen klappen. Dat heeft te maken met wat ik in mijn andere mailtje over koppel en kracht schrijf.

Gr. Dirk.
 
Laatst bewerkt:
Dat ziet er goed uit...
Dit programma berekent de gevraagde servokracht in Ncm. Daar kan ik niet zo veel mee (geen wetenschappelijke achtergrond...) Hobby King geeft de servokracht aan in stall torque. Hoe verhouden die twee zich, is dat om te rekenen?
Torque is engels voor 'draaikracht'.
En draaikracht wordt gemeten in Nm (of Ncm). Doe maar alsof het het zelfde is.

Een vuiligheidje!!: stall torque is de draaikracht waartegen een servo niets meer kan inbrengen. als die kracht dus door een roer op de servo wordt uitgeoefend, komt de servo er niet meer doorheen, blijft stil staan.
Dichtbij die kracht lukt het wel, maar vreeeeselijk langzaaaaam.
Nog een reden tot reserve/overdimensionering dus.

Gr. Dirk.
 
Excel

Vanavond mail ik die excel-sheet met alle onderdelen.
Nu kan ik er niet bij.
Ben aan het werk :rolling:

Gr. Dirk.
 
Dirk, klappen die een servo moet verwerken tijdens een landing kunnen inderdaad heel heftig zijn. Goed dat jij dit ter sprake brengt. Modelbouwers die weten waarmee ze bezig zijn zullen de stuurvlakken bij hun grote modellen daarom balancieren.

Johannes
 
Back
Top