Hochachsen-Stabilisierungssysteme im Modell-Heli

YAW Control

Erstellt am: 25. August, 2010

Kategorie: Technik

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Günter Bartosch

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Magazin:  Ausgabe

Ausgabe: Ausgabe 09/2010

Erschienen im: August 2010

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Ausgabe 09/2010
Hochachsen-Stabilisierungssysteme im Modell-Heli

Der Markt bietet uns eine Fülle an elektronischen Heckrotor-Stabilisierungssystemen, die den Anwender sowohl durch günstigen Preis als auch durch einfache Bedienung und Einstellbarkeit unterstützen. Wie bereits in RC-Heli-Action 05/2009 genauestens beschrieben, gibt es doch noch eine Fülle von Fragen bezüglich richtigem Einbau und Einstellung von Heckrotor-Gyro-Systemen sowie der entsprechenden Servoanlenkung. Um die zahlreich eintreffenden Fragestellungen aufzugreifen, bringen wir etwas Licht in die teilweise sehr umfangreiche Problematik rund um die Hecksteuerung.

Durch die Miniaturisierung ist es heute möglich, jede Menge Elektronik und Sensorik in die Modelle zu packen – doch diese will auch optimal eingestellt und abgestimmt werden. Dabei ist nach wie vor Hilfestellung bei der Auswahl und Grundabstimmung der hier behandelten Gyro-Systeme sehr gefragt.

Typenbestimmung
Fangen wir bei dem „Systemträger“ an, also dem Hubschrauber selbst. Ein sauberer Aufbau der Mechanik und eine genaue Grundjustierung ist immens wichtig für den störungsfreien Betrieb des verwendeten Gyro-Systems. Besonders die heutigen, leistungsstarken Modellhelis unterliegen bei entsprechender anspruchsvoller Flugweise auch einem erhöhten Verschleiß. Das setzt einen regelmässigen Check aller Komponenten voraus.

Auch bei Elektrohelis können zum Beispiel Vibrationen verschiedenster Art die Sensoren der Gyro-Systeme beeinträchtigen oder gar zum Ausfall bringen. Trotz modernster Sensortechnik ist die Elektronik gegen Vibrationen nicht immun – dafür wurden diese Industrie-Bauteile ursprünglich ja auch nicht ausgelegt. Jetzt können wir bereits eine Vorauswahl des für uns geeigneten Gyro-Systems treffen: Soll es ein (gerade für den Einsteiger) günstiges System mit Piezo-Technik sein? Oder geben wir den Produkten mit MMS- („micromachined sensor“) oder MEMS-Sensoren („micro-electromechanical sensor“) den Vorzug?

Gleich vorweg: Obwohl der Markt jetzt eine Fülle von Geräten mit modernster, elektronischer Sensortechnik bietet, gibt es durchaus auch gut funktionierende Systeme, die mit Piezo-Sensoren ausgestattet sind. Gyros mit Piezo-Technik besitzen zwar gegenüber den modernen MEMS eine etwas erhöhte Vibrationsempfindlichkeit, was jedoch in Verbindung mit einem sauber aufgebauten Heli kein Problem darstellen dürfte.

Wichtig ist hier die richtige Stelle der Einbauposition im Heli, die möglichst vibrationsarm sein und eine stabile Auflage bieten sollte. Auch die korrekte Lagerung mit geeignetem Schaumstoff-Tape ist sehr wichtig. Hier sollte man am besten das den jeweiligen Sets beiliegende, originale Doppelklebeband benutzen und am Sensorgehäuse auf eine saubere, spannungsfreie Kabelführung achten. Alle Klebestellen sollten vorher gründlich entfettet werden.

Die bei Piezos auftretende Temperaturdrift haben die namhaften Hersteller sehr gut in den Griff bekommen. Wichtig ist nur, den Heli mit Piezo-Gyro-Systemen „aklimatisieren“ zu lassen, das heißt wir sollten die Maschine vor dem Flug und vor dem Einschalten einige Minuten am Einsatzort platzieren, damit der Sensor die Chance hat, sich der Umgebungstemperatur angleichen zu können.

Sklavenarbeit
Das nächste wichtige Verbindungsglied im Modellheli ist das Heckrotor­servo. Grundsätzlich sollten wir zur Anlenkung des Hecks möglichst schnelle Servotypen verwenden. Hier gibt es am Markt eine inzwischen reiche Typenauswahl der verschiedensten Größen. Die richtige Länge des Servohebels entnehmen wir der Anleitung des Gyro-Herstellers, damit hier mit vernünftigen Stellwegen gearbeitet werden kann. Als Anhaltspunkt sollte ein Verstellweg von etwa 70 bis 80 Prozent erreicht werden.

Achtung! Der Verstellweg wird hier in der Regel innerhalb des Gyros im dafür zuständigen Menü – meist als „Limiter“ bezeichnet – eingestellt. Die Verstellwege im Sender bleiben unangetastet auf dem Standardwert.

Schubs mich
Damit unser schnelles Servo auch seine Vorteile – also eine akkurate, schnelle und präzise Stabilisierung – ausspielen kann, muss die Anlenkung des Heckrotors wirklich absolut leichtgängig und spielfrei sein. Ob hier ein leichtes und stabiles CFK-Rohr oder das bewährte Stahldrahtgestänge verwendet wird, bleibt dem Anwender überlassen beziehungsweise richtet sich nach dem jeweiligen Heli-System. Wir prüfen die Leichtgängigkeit der Anlenkung regelmäßig, indem vorne am Servo das Gestänge ausgehängt und per Hand bewegt wird. So lässt sich kontrollieren, ob alles schön leichtgängig und spielfrei läuft.

Doch nicht nur auf dem Weg zum Heck-Umlenkhebel, sondern auch am Heckrotor selbst können Probleme auftreten. Häufig kommt es vor, dass die Schiebehülse auf der Heckrotorwelle schwergängig ist, sei es zum Beispiel aufgrund von Schmutz oder mangelnder Schmierung. Darum sollte hier regelmäßig gereinigt und danach an den Lagerstellen ein wenig geölt werden.

Gyro-Aktivität
Ist nun alles sorgfältig eingestellt, kontrollieren wir bei Betätigung des Hecksteuerknüppels die sinngemäß richtige Steuerrichtung und die Wirkrichtung des Gyro-Systems, das immer gegen die auftretende Hochachsendrehung arbeiten muss.

Dabei wird uns höchstwahrscheinlich ein gewisser „Totbereich“ des Heckrotorservos zum Ende des Hecksteuerwegs am Steuerknüppel auffallen. Dies beruht auf der einfachen Tatsache, dass die modernen Gyro-Systeme analog dem Steuerknüppelausschlag eine Drehwinkelvorgabe umsetzen. Befindet sich der Heli in der Luft, wird der offensichtlich „tote“ Heckknüppel-Endbereich sehr wohl bei der Umsetzung des Signals berücksichtigt. Wichtig ist nur, den zuvor beschriebenen Limiter sorgfältig einzujustieren. Er verhindert, dass zu keiner Zeit die Schiebhülse des Heckrotors mechanisch anschlägt.

Controller-Input
Eigentlich sollten wir uns jetzt am ungetrübten Flugspaß erfreuen, jedoch sehen wir immer noch häufig – trotz genauester Einstellung – unruhige Heckrotoren. Diese Eigenart ist bei Verbrennerhelis noch einigermaßen nachvollziehbar (fetter Motorlauf und verstärkte Vibrationen im Allgemeinen), aber leider kommt dies auch bei vielen Helis mit Elektroantrieb vor. Was tun?

Die Aufzählung aller hier relevanten Fehlermöglichkeiten würde den Rahmen dieses Berichtes eindeutig sprengen. Aber oftmals liegt hier das Problem im Controller des Motors, der unter Umständen in einem kritischen Drehzahlbereich nicht sauber („ruckelig“) arbeitet. Sinnvoll ist hierbei, sich an bewährten Motor/Controller-Kombinationen zu orientieren, die empfohlen werden. Hier geben die Hersteller/Importeure konkrete Hilfestellung. Wichtig ist, dass die Eckparameter des Antriebsmotors bekannt sind (zum Beispiel Polzahl), damit hier im Bedarfsfall der Con­troller via Software angepasst werden kann. Viele Geräte bieten inzwischen durch einfaches Programmieren per Karte oder PC vielfältigste Einstellmöglichkeiten.

Blitz-Aktivität
Viele heutige Modellhelis haben einen über Zahnriemen angetriebenen Heckrotor. Dieser Zahnriemen kann im Betrieb für Störungen, in manchen Fällen sogar zur Zerstörung von elektronischen Komponenten führen. Ähnlich einem Bandgenerator, erzeugt der aus Kunststoffmaterial bestehende Antriebsriemen durch seine Bewegung/Reibung elektrosta­tische Aufladungen. Daher sollten wir hier Folgendes beachten:

- Heckrohr, Chassis und Motor erden. Damit ist gemeint, bei diesen Komponenten für Potenzialausgleich zu sorgen.
- Bei Alu-Heckrohren das Eloxal im Klemmbereich von Heckrotor und Heckrohraufnahme etwas ankratzen/anschleifen, um hier aus gleichem Grund wie zuvor einen elektrisch leitenden Übergang zu schaffen.
- Bei CFK-Rohren und CFK-Chassis muss ebenfalls die nichtleitende Deckschicht angeschliffen werden.

Wenn alles wieder zusammengebaut ist, sollten wir mit einem üblichen Multimeter einen elektrischen Durchgang (Widerstandsmessung) kontrollieren, also vom Heckrohr übers Chassis bis zur Motorplatte und Motor. Eine weitere Möglichkeit zur Verminderung einer statischen Aufladung besteht durch Verwendung von graphithaltigem Spray, mit dem der Zahnriemen regelmäßig behandelt wird. Hier bitte immer vorher die Materialverträglichkeit prüfen!