Servo's voor windtunnel

[Tibo]

Hallo

Als student elektromechanica maak ik een eindwerk over windtunnels waarin vleugelprofielen kunnen getest worden.

(geen echte vuurwapens op de achtergrond )

De aanvalshoek van het vleugelprofiel, die op een as is bevestigd , zal geregeld worden mbv een servo.
Bovendien is er ook een flap aanwezig op het vleugelprofiel, die ook aangestuurd wordt door een servo.

Hoe bepaal ik het beste de juiste servo's met voldoende koppel?

De luchtsnelheid zal rond de 30 m/s zijn.
Flap heeft een oppervlak van ongeveer 120 cm^2.

Alvast bedankt!

Tibo

 

[Ernst Grundmann]

Elke goedkope "standaard" servo is daar prima voor te gebruiken. Modelvliegtuigen hebben roeren met grotere oppervlakken en sommige vliegen (veel) sneller dan die 100km/uur (30m/sec).
DEZE servo zal zeer zeker goed voldoen. Bij HK noemen ze het een standaard servo maar het is er één met metalen tandwielen en een koppel van 12kg cm. En de prijs? Daar zal je echt geen pijn van in je portemonnee krijgen.

 

[Tibo]

Bedankt voor het snelle antwoord.
Dit is zo te zien een goede optie.

Ik heb ook nog ongebruikte Hitec HS-65MG's liggen.
Deze kunnen een koppel van 1,8 kgcm leveren bij 4,8V.
Wellicht dat dit onvoldoende is?

https://www.hobbyking.com/hobbyking...Micro_Metal_Gear_Servo_1_8kg_12g_0_14sec.html

edit: ik zou graag bij het merk Futaba of Hitec blijven omdat ik een geschikte askoppeling wil die past:
http://www.servocity.com/html/servo_to_shaft_couplers.html#.VFIfI_mG98E

 

[Tibo]

Een Funjet heeft 1,8 kg cm.

 

[DirkSchipper]

Ik weet niet hoe nauwkeurig jij wilt meten (die windtunnel ziet er behoorlijk professioneel uit)?! Wat dan belangrijk wordt is de stelprecisie van die servo! Zeker onder belasting. En dan zie je vaak dat die goedkopere servo's daar de mist in gaan.

 

[Tibo]

De windtunnel zal gebruikt worden voor educatieve doeleinden.
De invloed van de AoA, flaps, vleugelprofiel en luchtsnelheid op de liftkracht zal aangetoond worden.
Er is dus een servo op een as bevestigd voor de AoA te regelen en dan een servo in het vleugelprofiel voor de flap.

Wat raad jij aan?

Ik dacht om eerst Hitec HS65MG's te testen omdat ik deze al heb.

 

[Ernst Grundmann]

Die Hitec servo lijkt mij wat aan de kleine kant, het koppel bedoel ik dan.
Vele jaren lang is een "standaard" servo een servo geweest met een koppel tussen de 2kg-cm en 3kg-cm. Daarom moet je die Hitec HS65MG zeker proberen omdat die niet echt veel onder de "standaard waarde" zit en dus best zou kunnen voldoen.

De servo die ik opgaf is natuurlijk wel heel erg sterk, misschien wel overdreven zelfs.
En de instelnauwkeurigheid ervan? Tja dat zal best wat minder kunnen zijn zoals Dirk al aangeeft. Maar heb je dat in dit geval wel nodig? Ik denk van niet.
Desnoods ga je naar de aloude en zeer veel gebruikte Futaba S3001. Dat is feitelijk de echte standaard servo. Maar hij is wat duurder. Je moet dan denken aan ergens tussen de €12 en €20 per stuk.

 

[Michael van der Hoek]

leuke airsoft spullen heb je hangen btw

 

[Tibo]

Die Hitec servo lijkt mij wat aan de kleine kant, het koppel bedoel ik dan.
Vele jaren lang is een "standaard" servo een servo geweest met een koppel tussen de 2kg-cm en 3kg-cm. Daarom moet je die Hitec HS65MG zeker proberen omdat die niet echt veel onder de "standaard waarde" zit en dus best zou kunnen voldoen.

De servo die ik opgaf is natuurlijk wel heel erg sterk, misschien wel overdreven zelfs.
En de instelnauwkeurigheid ervan? Tja dat zal best wat minder kunnen zijn zoals Dirk al aangeeft. Maar heb je dat in dit geval wel nodig? Ik denk van niet.
Desnoods ga je naar de aloude en zeer veel gebruikte Futaba S3001. Dat is feitelijk de echte standaard servo. Maar hij is wat duurder. Je moet dan denken aan ergens tussen de €12 en €20 per stuk.

Instelnauwkeurigheid is niet heel belangrijk.
De vleugel en flap moeten alleen hun mbv potentiometer ingestelde positie behouden.

Die HS-65MG's worden ook in sommige funjets gebruikt en die halen ook zo'n 100 km/h of meer.

De eerste test zal nog niet voor meteen zijn omdat er eerst nog andere zaken voor de windtunnel in orde moeten gebracht worden (frequentieregelaar, ventilator, elektrische kast,...).

Ik zal dan hier de 'uitslag' posten van de eerste test en dan zien we wel verder.

Bedankt voor de hulp en indien er nog suggesties zijn, shoot!

Tibo

leuke airsoft spullen heb je hangen btw

Danku!
Is nog maar een deel, haha

 

[Tibo]

Ter info:

1. Deur
2. Koppeling draadstang --> kogellager
3. Koppeling krachtsensor --> U-profiel
4. Koppeling draadstang --> servomotor
5. Vleugelprofiel(en) met flap

De elastische koppelingen (nr. 2 en 4) zijn mbv kunststofslangen en slangklemmen.
Hetzelfde systeem is bij mijn CNC Foam Cutter:

 

[wvr]

Als je het vleugelprofiel gewoon met een centrale as op hangt zodat deze vrij kan draaien. Dan kan je daarna de hele servo weg gebruiken om de invals hoek in te stellen.

Het servo armpje gaat via een stangetje naar b.v. de plek van de neuslijst.

140 graden servo weg is dan zeg maar 20 graden verstelling van het profiel.

Door de afstand van de centrale as en het aangrijpings punt van de servo-arm/stang te wijzigen kan je meer of minder nauwkeurigheid vs grotere hoek verkrijgen

 

[Tibo]

Ook goed idee maar ik zou het graag bij het huidig ontwerp houden.
Dus een servo (links, nr.4) die op de as bevestigd is waardoor de as draait wanneer de servo draait.

 

[wvr]

Hoe nauwkeurig wil je de hoeken dan meten? reproduceerbaar maken?

een slechte servo heeft een deadband van 5-10 msec. Een normale slag is 1000-1400msec over 140graden. dus je hebt iets van 2-3 msec per graad. (afrondingen en specifieke servos daargelaten).

dat betekend met een rechtstreeks aangedreven vleugelprofiel dat je een herhaal onnauwkeurigheid hebt van 1-3 graden afhankelijk van de servo.

Digitale servo's zijn dus een vereiste en zelfs de slechtere daar van zitten met een deadband van 2-5msec.

 

[Ad Bakker]

De elastische koppelingen (nr. 2 en 4) zijn mbv kunststofslangen en slangklemmen. Hetzelfde systeem is bij mijn CNC Foam Cutter:

Die Foam Cutter ondervindt nauwelijks krachten dus de torsie in de assen is minimaal. Maar een vleugelprofiel met flappen kan een behoorlijke torsie veroorzaken waardoor het geheel kan verdraaien zonder dat de servo wordt versteld. Dat verstoort dan je metingen.

Ik denk dat je naar een stijve oplossing moet, bijvoorbeeld cardan koppelingen zoals die bijvoorbeeld ook tussen motor en schroefas bij schepen worden toegepast.

Groet,

Ad Bakker

 

[Tibo]

Op de plexiglas rand is een gradenboog getekend met hoekaanduiding.
Dus als ik wil dat de vleugel een AoA van 45° heeft dan draai ik aan de potentiometer tot de vleugel ongeveer overeenkomt met de 45° op de gradenboog.
Zo een nauwkeurigheid is dus niet belangrijk.

Ik denk dat kunstofkoppelingen gaan voldoen maar dat weet ik pas zeker tegen Kerstmis omdat dan alles klaar zou moeten zijn voor een proefopstelling.
Indien ze niet voldoen dan stappen we gewoon over naar 'echte' elastische koppelingen met borgschroef.

 

[Micropuller]

Ik snap niet waarom je zo moeilijk doet om een constructie te willen gebruiken die moeilijk is om te maken en die (i.m.o.) niet gaat werken. Kijk eens om je heen hoe servo's in modellen zaken aansturen. Dat gaat in 99% van de gevallen m.b.v. twee heveltjes met een stuurstang ertussen. Daar is een reden voor.

 

[Tibo]

- Kan je een ander ontwerp tekenen voor de constructie of hoe zou jij het doen?
- Waarom is de constructie niet goed?
- Wat is dan de reden van die hevels en stuurstang? Toch gewoon beweging overbrengen?
- Dit is niet voor niets dit op de markt:
Servo to Shaft Couplers
- Is niet moeilijk te maken, enkel de servokoppeling moet nog iets op gevonden worden

Het enige wat zou kunnen falen is een te zwakke servo en koppeling maar daar is een oplossing voor.

 

[Micropuller]

- Kan je een ander ontwerp tekenen voor de constructie of hoe zou jij het doen?
Asje met aan elk uiteinde een lager. Aan één kant de as iets door laten steken om een heveltje er op te kunnen bevestigen. Servo ergens anders op de constructie bevestigen en een stang tussen beide hevels monteren.
- Waarom is de constructie niet goed?
Je gebruikt de servo als dragend onderdeel van je constructie. Dit zou ik zelf nooit doen. Al was het alleen maar omdat het veel makkelijker sleutelt als je de servo apart monteert. Stel dat je servo het niet trekt en je een andere (grotere) nodig hebt? Dan kun je je halve constructie gaan aanpassen.
- Wat is dan de reden van die hevels en stuurstang? Toch gewoon beweging overbrengen?
Inderdaad. Bijkomend voordeel is, dat het makkelijker construeert, sleutelt en afstelt.
- Dit is niet voor niets dit op de markt:
Servo to Shaft Couplers
Ongetwijfeld. De vraag is of het op de markt is om op deze manier te gebruiken.
- Is niet moeilijk te maken, enkel de servokoppeling moet nog iets op gevonden worden
En daar heb jij geen mogelijkheden voor begreep ik uit je andere topic, dus wel moeilijk te maken.

Het enige wat zou kunnen falen is een te zwakke servo en koppeling maar daar is een oplossing voor.
Ik lees net je topic over je draadsnijder. Ook daar had je al problemen met slippende koppelingen. Waarom dan hier dezelfde constructie willen gebruiken?

Je bent een soort prototype aan het bouwen. Het is dan wel zo handig om de boel een beetje modulair te houden, zodat je makkelijk en snel zaken aan kunt passen, mocht blijken dat je idee toch niet direct blijkt te werken.

 

[Tibo]

Bedankt voor de tips.

Ik denk dat dit een beter ontwerp is?:

In dit ontwerp hoeft ook geen askoppeling gebruikt te worden.
De draadstang (M6) steekt gewoon door een boring van 6 mm in het U-profiel.
Er is amper speling dus misschien is een kogellager zelfs niet nodig?
Indien wel dan is dit een optie:
Radiaal groefkogellager met flens 10 mm 6 mm 3 mm in de Conrad online shop | 215279


Bij mijn CNC-machine was er inderdaad slip met de elastische koppelingen maar heb het opgelost door de slangklemmen wat harder aan te draaien.

 

[Ernst Grundmann]

.... een slechte servo heeft een deadband van 5-10 msec.

Dat lijkt mij heel sterk aangezien de pulsbreedte van de stuurpuls naar de servo varieert tussen de 1msec (milliseconde) en 2msec en 1,5msec is de middenstand.
Je zal hier µsec (microseconde) bedoelen.

Een normale slag is 1000-1400msec over 140graden. dus je hebt iets van 2-3 msec per graad. (afrondingen en specifieke servos daargelaten).

Ook dit is niet juist. Ook hier zal je µsec bedoelen maar zelfs dan klopt het nog niet.
Maximaal de ene kant op is bij een puls van 1msec (1000µsec). Maximaal de andere kant op is 2msec (2000µsec). Het verschil tussen maximaal links en maximaal rechts is dus 1msec (1000µsec).
Een normale servo heeft een maximale "slag" van 90° tot 100°, dat is dus maximaal 10µsec per graad. De deadband van een analoge servo is inderdaad ergens tussen de 5µsec en 10µsec. Dat komt dus overeen met maximaal 1° wat je haast al hebt met de speling in de tandwielen.
Echt oude servo's kunnen een grotere deadband hebben maar meer dan 16µsec ben ik nog niet tegen gekomen. Ik heb nog een paar Microprop servo's liggen en die hebben een deadband van 15µ. Een paar Microprop servo's van een jaar of tien later hebben een deadband van 12µ.
Veruit de meeste moderne servo's blijven daar dus ruim onder en digitale servo's kunnen zelfs onder de 5µsec zitten. Toch zal je merken dat servo's met een heel erg korte deadband nogal kunnen brommen. Dat geldt ook voor de digitale servo's.
Elektronisch gezien is tegenwoordig een deadband van 0 mogelijk. Het probleem is dat die deadband noodzakelijk is om mechanische onvolkomenheden op te vangen. Met de moderne machines kunnen zaken zoals tandwielen zeer nauwkeurig gemaakt worden. Daarom kan die deadband nu kleiner worden gemaakt dan "vroeger". Helaas is 0 mechanisch niet mogelijk.