Meranie rýchlosti modelu jednoducho !
Rýchlosť letu skutočných lietadiel sa meria pomocou Pitotovej trubice, to je bežné.
Ale dá sa rovnakou metódou merať aj rýchlosť letu modelu, ktorá je podstatne menšia ako u skutočného lietadla?
ÁNO - DÁ !!!
A budete prekvapení, aké je to jednoduché.
autor: Janko O.
Princíp merania rýchlosti letu lietadiel Pitotovou trubicou je založený na princípe náporového (dynamického) tlaku vzduchu v ústí trubice, namierenej proti prúdiacemu vzduchu. Vzniknutý tlak nie je závislý od priemeru trubice, ale je závislý od druhej mocniny rýchlosti.
Kvalita vyhotovenia samotnej trubice nie je kritická (musí však byť tesná), pretože vzduch trubicou neprúdi, len prenáša tlak z ústia trubice k meraciemu Ä?lenu. Lenže skutoÄ?né lietadlá spravidla lietajú pomerne vysokými rýchlosťami, takže náporový tlak je dosť vysoký a jeho vyhodnotenie, Ä?oby rýchlosti, je v podstate bezproblémové. Naproti tomu modely lietajú podstatne pomalšie a vyhodnotenie takého malého náporového tlaku (nechcem použiť výraz "pretlak", pretože mi hneÄ? napadne paradajkový 
) je tvrdým orieškom.
Pátral som na internete, posťahoval viacero datasheetov rôznych tlakových senzorov a snažil sa vybrať Ä?o najcitlivejšie. Dobrými parametrami aj "zohnateÄ?nosťou" vynikol výrobok firmy Freescale MPXV5004GP.
Citlivosť 1 Volt na 1 kiloPascal ešte sama o sebe niÄ? nepovie o jeho vhodnosti na meranie rýchlosti modelov. Bolo teda nutné "vytrpieť" nejaké výpoÄ?ty. Ej, bolo že to veru ťažké spomínanie na hodiny fyziky v škole. Našťastie kolegovia v práci a aj internet priniesli svoje "ovocie". Výsledkom bolo, že by to malo fungovať. Pri meraní výstupného napätia uvedeného tlakového senzora 10-bitovým AD-prevodníkom, ktorý je bežnou súÄ?asťou mikrokontrolérov, by bolo možné zaÄ?ať merať rýchlosť už od 15 km/h. A keÄ?že náporový tlak rastie s druhou mocninou rýchlosti, je meranie vyšších rýchlostí presnejšie. Krátko povedané, Ä?ím rýchlejšie, tým presnejšie. To by vôbec nevadilo, pretože väÄ?šina mojich modelov má minimálnu letovú rýchlosť väÄ?šiu ako 15 km/h a navyše väÄ?šinu modelárov zaujíma to, ako ich modely letia najrýchlejšie a nie najpomalšie.
Lenže "šedá je teória a zelený je strom (praktického) života", Ä?iže v preklade: Ak teória a výpoÄ?ty naznaÄ?ujú, že to bude fungovať, najistejšie bude overiť to v praxi. A tak som narýchlo na spomínaný tlakový senzor, ktorý som si už skôr zabezpeÄ?il prostredníctvom Farnellu, nasadil asi 8-centimetrovú "slámku" na pitie z džúsíku.
Trubica bola hotová, pán Pitot by "zíral". Tento "meraÄ? rýchlosti" som gumiÄ?kou prichytil na koniec asi 70-centimetrovej drevenej lišty, izolepou prilepil kábliky a na opaÄ?ný koniec opäť osvedÄ?enou gumiÄ?kou upevnil púzdro so štyrmi tužkovými NiMh o napätí 4 x 1,25 Voltu. Kábliky som priviedol k digitálnemu multimetru.
Samotné experimentálne meranie rýchlosti sme uskutoÄ?nili s bratom Miroslavom v Banskej Bystrici na nefrekventovanej ceste nad Sásovou s pomocou auta. Brat šoféroval a zapisoval výsledky, ja som cez otvorené okienko "vyt?•Ä?al" špeciálnu meraciu lištu tak, aby jej koniec s "Pitotovou trubicou" smeroval dopredu a bol Ä?o najÄ?alej od obrysu auta. Okolo idúci chodci si išli oÄ?i vyoÄ?iť, nieÄ?o také ešte urÄ?ite nevideli, jednému som takmer sťal hlavu (a to až dvakrát – pozn. mior). Dôvodom "vyt?•Ä?ania" bolo Ä?o najviac sa trubicou vzdialiť od zrýchleného prúdenia obtekajúceho vzduchu v blízkosti karosérie auta, ktoré zkreslovalo výsledky merania smerom k vyšším hodnotám (pri vyšších rýchlostiach asi 10 až 15 %). Namerané výsledky zreteÄ?ne ukazujú, že teória sa presne zhoduje s praxou. Výstupné napätie tlakového senzora verne kopíruje vypoÄ?ítané a chybou obtekania auta korigované hodnoty, a má nádhernú kvadratickú závislosť od rýchlosti.
KeÄ?že 10-bitový AD-prevodník má citlivosť asi 5 mV na bit a kompiler, ktorý používam pri programovaní mikrokontrolérov PIC, má zabudovanú funkciu SQR (druhá odmocnina), je výpoÄ?et rýchlosti z náporového tlaku pre úÄ?ely telemetrie naozaj jednoduchý. Rýchlosť meria už od 14,4 km/h a s narastajúcou rýchlosťou sa meranie spresňuje tak, že pri rýchlosti 60 km/h meria s presnosťou 1 km/h a pri rýchlosti 150 km/h s presnosťou 0,4 km/h. Samozrejme, že takáto presnosť je zbytoÄ?ná, pretože nárazový vietor alebo samovoÄ?né pohyby vzduchu (vplyvom teploty) úÄ?inne degradujú vynaložené úsilie.
A ako môže Pitotova trubica na modeli vyzerať v praxi, ukazuje predchádzajúci obrázok.
A ešte pophÄ?ad na "tlakovú inštaláciu" vo vnútri modelu.
Spôsob zobrazenia rýchlosti na displeji telemetrie
Súvisiace Ä?lánky:
Meranie rýchlosti modelu Pitotovou trubicou - praktické overenie