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 členu. Lenže skutočné lietadlá spravidla lietajú pomerne vysokými rýchlosťami, takže náporový tlak je dosť vysoký a jeho vyhodnotenie, čoby rýchlosti, je v podstate bezproblémové. Naproti tomu modely lietajú podstatne pomalšie a vyhodnotenie takého malého náporového tlaku (nechcem použiť výraz "pretlak", pretože mi hneď napadne paradajkový ) je tvrdým orieškom.

Pátral som na internete, posťahoval viacero datasheetov rôznych tlakových senzorov a snažil sa vybrať čo najcitlivejšie. Dobrými parametrami aj "zohnateľnosťou" vynikol výrobok firmy  Freescale MPXV5004GP.

Citlivosť 1 Volt na 1 kiloPascal ešte sama o sebe nič nepovie o jeho vhodnosti na meranie rýchlosti modelov. Bolo teda nutné "vytrpieť" nejaké výpočty. 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 súčasťou mikrokontrolérov, by bolo možné začať merať rýchlosť už od 15 km/h. A keďže náporový tlak rastie s druhou mocninou rýchlosti, je meranie vyšších rýchlostí presnejšie. Krátko povedané,  čím rýchlejšie, tým presnejšie. To by vôbec nevadilo, pretože väčšina mojich modelov má minimálnu letovú rýchlosť väčšiu ako 15 km/h a navyše väčšinu modelárov zaujíma to, ako ich modely letia najrýchlejšie a nie najpomalšie.

Lenže "šedá je teória a zelený je strom (praktického) života", čiže v preklade: Ak teória a výpočty naznačujú, že to bude fungovať, najistejšie bude overiť to v praxi. A tak som narýchlo na spomínaný tlakový senzor, ktorý som si už skôr zabezpečil prostredníctvom Farnellu, nasadil asi 8-centimetrovú "slámku" na pitie z džúsíku.


Trubica bola hotová, pán Pitot by "zíral". Tento "merač rýchlosti" som gumičkou prichytil na koniec asi 70-centimetrovej drevenej lišty, izolepou prilepil kábliky a na opačný koniec opäť osvedčenou gumičkou upevnil púzdro so štyrmi tužkovými NiMh o napätí 4 x 1,25 Voltu. Kábliky som priviedol k digitálnemu multimetru.

Samotné experimentálne meranie rýchlosti sme uskutočnili s bratom Miroslavom v Banskej Bystrici na nefrekventovanej ceste nad Sásovou s pomocou auta. Brat šoféroval a zapisoval výsledky, ja som cez otvorené okienko "vytŕčal" špeciálnu meraciu lištu tak, aby jej koniec s "Pitotovou trubicou" smeroval dopredu a bol čo najďalej od obrysu auta. Okolo idúci chodci si išli oči vyočiť, niečo také ešte určite nevideli, jednému som takmer sťal hlavu (a to až dvakrát – pozn. mior). Dôvodom "vytŕčania" bolo čo 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 zreteľne ukazujú, že teória sa presne zhoduje s praxou.  Výstupné napätie tlakového senzora verne kopíruje vypočítané a chybou obtekania auta korigované hodnoty, a má nádhernú kvadratickú závislosť od rýchlosti.


Keďže 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 výpočet rýchlosti z náporového tlaku pre účely 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 zbytočná, pretože nárazový vietor alebo samovoľné pohyby vzduchu (vplyvom teploty) účinne degradujú vynaložené úsilie.

A ako môže Pitotova trubica na modeli vyzerať v praxi, ukazuje predchádzajúci obrázok.

A ešte pophľad na "tlakovú inštaláciu" vo vnútri modelu.

Spôsob zobrazenia rýchlosti na displeji telemetrie

 

Súvisiace články:

Meranie rýchlosti modelu Pitotovou trubicou - praktické overenie

Fantom vybavený meraním rýchlosti Pitotovou trubicou

správca | ICQ-Vaše ICQ | Podpora miniRS | Styl LazyDays | Sk preklad by beekeeper | Veľkosť databázy: 37648.48 kb