Beschreibung der Elektrik

Die wesentlichen Teile der elektrischen Ausstattung sind

1. Anschlusskasten,
2. Kabel zur Zentraleinheit,
3. Antriebsmotoren,
4.Sensoren und
5. Servomotor zur Steuerung der Kamerahalterung.

Die Abbildung zeigt den notwendigen Aufbau für die Versorgung des Anschlusskastens, damit der Rundlauf betrieben werden kann. Nicht dargestellt in der Abbildung ist das mitgelieferte Videokabel mit zwei abgeschirmten Leitungen, die eine Verbindung zur Kamerahalterung auf der Zentraleinheit herstellen. Der abgebildete Anschlusskasten unterscheidet sich geringfügig von der Anordnung der Buchsen gegenüber dem gelieferten Anschlusskasten.

1. Anschlusskasten

Der Anschlusskasten benötigt einen Netzanschluss für 220 V~, damit die Sensoren und der Servomotor für die Bewegung der Kamerahalterung betrieben werden können. Der mechanische Teil des Rundlaufs kann auch ohne Netzanschluss des Anschlusskastens betrieben werden. Die beiden linken Buchsenbereiche Ziehen und Schlagen sind für die Versorgung des Schleppmotors, der den Ausleger auf der Kreisbahn bewegt, und den Schlagmotor des künstlichen Vogels gedacht.

Hinweis: Elektrisch ist der Anschluss für den Schlagmotor über zwei Schleifringe in den Ausleger geführt. Der Eingang Schlagen kann deshalb auch für den elektrischen Antrieb eines Modellflugzeugs genutzt werden. Umgekehrt kann am Ausleger z.B. das Modell einer Windkraftanlage angebracht werden, deren Leistung über den Anschluss Schlagen aus dem Ausleger zurückgeführt wird.

Leiste 1 Leiste 2 Leiste 3       Leiste 4 Leiste 4a Leiste 5
	Anschlüsse am Anschlusskasten

Die Polarität für die Buchsen Ziehen und Schlagen ist Minus an der blauen Buchse und Plus an der roten Buchse. Die jeweiligen roten Buchsen sind intern untereinander verbunden. Der normale Eingang ist über die Buchsen auf Leiste 3. Dann wird der Strom über einen Messwiderstand geleitet. An den Leisten 1 und 2 können zusätzliche Messgeräte angeschlossen werden.  Die am Messwiderstand abfallende Spannung kann an zwischen der blauen und der schwarzen Buchse auf Leiste 2 gemessen werden und wird intern an einen Anschluss der Datenerfassung weiter geleitet.
 

Anschluss *)	Rmess [Ohm]	Rltg [Ohm]	Rges [Ohm]
Ziehen	0.22	0.45	0.68
Schlagen	0.22	0.56	0.78

*) Diese Werte geben nur die Größenordnung an. Sie müssen für quantitative Versuche genau vermessen werden.

Um die Spannung am jeweiligen Motor ermitteln zu können (z. B. für Antriebsleistungen), muss auch der Leitungswiderstand bekannt sein. Die voran stehende Tabelle gibt dazu diesen Leitungswiderstand an (Index "ltg"). Die Leitungswiderstände sind bestimmt worden, indem die jeweiligen Motoranschlüsse überbrückt wurden.
Im Buchsenbereich Messleitungen enden die fünf Sensoren für die Schleppkraft, den Fliehkraftwinkel, Schlag- und Drehwinkel und die Umlaufposition. Auf den weißen Buchsen enden die Signale, die grünen Buchsen sind die gemeinsame Minus-Leitung. An  Minus der blauen Buchse und Plus der roten Buchse kan die 5V= Versorgung abgegriffen und überprüft werden. Die grüne Kontrolle zeigt die Spannung an und muss leuchten bei eingeschaltetem Netzteil. Anderenfalls liegt ein Kurzschluss in den Leitungen vor. Die MiniDIN Buchse Test S/D  passt zum Sensorstecker des künstlichen Vogels bzw. des Flattergelenks und kann verwendet werden, diese Anschlüsse ohne Umweg über die Schleifringe zu testen.
Der Drehknopf im Buchsenbereich Video verändert die horizontale Position des Kamerahalters in einem Bereich von etwa 45 Grad, um die optimale  Sicht auf das Modell zu erzielen (da der Ausleger je nach Schleppkraft seine Position zur Kamerahalterung verändert). Die beiden abgeschirmten Signalleitungen vom Kamerakopf sind nur zur Front des Anschlusskastens durchgelegt. Bei Bedarf können die Signale auch für ein Y/C Videosignal (S-VHS bzw. High8) verwendet werden. Eine entsprechende Buchse ist bereits vorhanden. Die Beschaltung muss am Kamerakopf entsprechend vorgesehen werden.

Sicherheitshinweis: Leuchtet die grüne Kontrolle am Anschlusskasten bei eingeschalteter Netzversorgung nicht auf, muss der Anschlusskasten umgehend vom Netz genommen werden, da anderenfalls das eingebaute Netzteil für die 5V= Versorgung beschädigt wird.

Auf der Rückseite des Anschlusskastens wird das Netzkabel eingesteckt und die 220V~ Versorgung eingeschaltet. Dort befinden sich auch die Buchsen für das Motor- und das Datenkabel. Ebenfalls kann dort das Videokabel eingesteckt werden, das nur zur Front durchgeführt wird. Die 50-polige Steckerleiste führt die Messleitungen weiter zur Datenerfassung an einem Computer. Geschaltet ist der Anschluss für die Datenerfassungskarte PCI-6023E bzw. die DAQ-Card 700 (PCMCIA Einschub für Laptops) von National Instruments. Die gelben Buchsen führen auf den Schutzleiter des 220V~ Anschlusses und an die gemeinsame Masseleitung für den Datenanschluss.

2. Anschlusskabel zur Zentraleinheit

Zur Zentraleinheit führen drei Kabel:

• Motorkabel
• Datenkabel
• Videokabel

Die 8 m langen Anschlusskabel zur Zentraleinheit sind verwechslungssicher ausgelegt. Die Anschlussdosen befinden sich auf Leiste 4 an der Rückseite des Anschlusskastens. Die Renkverschlüsse sollten stets eingedreht sein, um einen sicheren Anschluss zu haben. Die Zuleitungen des Motorkabels haben einen Querschnitt von 0.75 mm² und sind 8 m lang (Leitungswiderstand von Kupfer ist 0.017 Ohm mm²/m).  Der gesamte Leitungswiderstand ist in der voranstehenden Tabelle angegeben. Der Übergangswiderstand zum Schlagmotor an den Schleifringen kann im Laufe der Zeit Schwankungen unterliegen und sollte für genaue quantitative Messungen jeweils neu bestimmt werden.

Das Videokabel verbindet die Anschlussbuchse im Kopf der Zentraleinheit mit den beiden Cinch-Buchsen rechts auf der Fronseite des Anschlusskastens. Das Videokabel wird auf der Rückseite farbrichtig auf Leiste 4 eingesteckt. Die Anschlüsse sind nur durchgelegt und erscheinen im Feld Video.  Der zugehörige Mini-Din Anschluss kann dazu verwendet werden, von der Kamera ein S-VHS- bzw. High8-Signal zu überrtragen. Das Bild zeigt den Anschluss des mitgelieferten Winkelsteckers (Audio-Klinkenstecker 6.3 mm, Stereo) an die Schleifringe am oberen Ende der Zentraleinheit.

Sicherheitshinweis:Sichern Sie die Kabel auf beiden Seiten (Stativ und Arbeitstisch) an denen Füßen mit einer Zugentlastung (Klettband o.ä.).

3. Antriebsmotoren

Es gibt drei Motoren, die angetrieben werden müssen:

• Schleppmotor für den Ausleger
• Schlagmotor für den künstlichen Vogel
• Servomotor für die Kameraposition

Schleppmotor und Schlagmotor werden über ein externes Netzteil versorgt. Der Servomotor erhält seine Spannung aus der 5V= Versorgung im Anschlusskasten. Der Schleppmotor benötigt bis 15 V und ca. 1.5 A Versorgung, der Schlagmotor bis 8 V und maximal 5.0 A (Spannungsabfall an den Leitungen schon eingerechnet). Maßgebend für den Betrieb des Rundlaufs und des künstlichen Vogels sind aber die physikalischen Kenngrößen (bis10 m/s Bahngeschwindigkeit und etwa 2  N Schubkraft im Stand, gemessen am Kraftmesser bei Innerem Ausleger mit Verlängung).

Hinweis zu Labornetzteilen:

Das Labornetzteil PDD3010A (Doppelnetzteil mit 30 V und 10 A, maximal 60 W pro Ausgang) von Wayne & Kerr Ltd. ist nicht mehr im Handel. Aus diesem Grund sind von uns für den Schlagantrieb ab 2004 andere Motoren verwendet, die bei höherer Betriebsspannung und niedrigerem Strombedarf arbeiten.

Wir empfehlen ab 2004 das Netzteil EL 302D von Thurlby Thandar Instruments ( TTi ). Das Gerät ist ebenfalls ein Doppelnetzteil mit jeweils 30 V und 2 A, maximal 60 W pro Ausgang. Bezugsquelle in Deutschland ist u.a. RS Components.
 

Hinweis für alle Kunden: Soll für einen Rundlauf, der vor 2004 gebaut worden ist, ein neues Netzteil beschafft werden, ist das Gerät CPX 200 von TTi geeignet, das über zwei Kanäle mit 35 V und 10 A (maximal 175 W für beide Kanäle) verfügt. Gegebenenfalls kann auch der Motor des künstlichen Vogels ausgetauscht werden: Igarashi-Motor mit 5-teiligem Anker, Typ N2738-51 3-18V, Nennspannung 12 V, 1,6A; 11,8W Abgabe; 12.300 U/min (Bezugsquelle: Conrad Elektronik Artikelnr.  24 45 20-93).

4. Sensoren

Es gibt insgesamt fünf Sensoren am Rundlauf für:

• Messung der Schleppkraft
• Messung des Fliehkraftwinkels
• Messung von Schlag- und Drehwinkel
• Messung der Umlaufposition

Die ersten beiden Sensoren haben die Bezeichnung Schlepp und Radial. Es sind Präzisionswinkelpotentiometer mit 5 kOhm Widerstand.
Schlag- und Drehwinkel beim künstlichen Vogel und beim Flattergelenk werden durch Feldplattenpotentiometer ermitttelt, die besonders leicht sind. Der Widerstand beträgt ca. 15 kOhm. Einzelheiten der Genauigkeit ergeben sich aus dem zugehörigen Datenblatt.
Die Umlaufposition wird durch eine Gabellichtschranke ermittelt, unter der eine Strichscheibe mit 180 Strichen auf dem Umfang durchläuft. Weitere Einzelheiten zu den Sensoren finden sich im Kapitel Sensoren.

5. Servomotor zur Kamerasteuerung

Der Servomotor wird durch den kleinen Stellknopf rechts an der Frontseite des Anschlusskastens bewegt und schwenkt etwa 45 Grad aus. Damit können die Modelle besser beobachtet werden, wenn der Kraftmesser sich strafft und die Modellposition sich dadurch gegenüber der Kameraposition verschiebt.
 

Letzte Änderung:  16.05.2004