Carrera-Universal-Forum

Hi Jungs,

nachdem ich den Prüfstand ja schon auf dem RaceWeekend in Köln gezeigt habe, sollte jetzt endlich auch mal eine kurze Beschreibung und Zusammenfassung der bsiherigen Ergebnisse kommen...

Fangen wir mal ganz am Anfang an - irgendwann kam mir (wie wohl jedem von uns schonmal) die Idee die Leistung meiner Motorensammlung zu bestimmen, um nicht immer wieder den "falschen" zu erwischen...
Der erst Ansatz mit Strom und Spannungsmessung über zwei Voltmeter zeigte schon ein wenig - aber so richtig zurfriedenstellend war das nicht.
Als nächsten kam die Drehzahl Messung dazu...
"akustisch" über ein Soundkartenprogramm - zum Vergleich ganz ok. aber nicht wirklich hilfreich bei der Entscheidung für einen Motor...
Auch ein Handtachometer brachte da nicht wirklich einen Vorteil - außer der "tatsächlichen" Leerlaufdrehzahl...

Mit einem ausgedienten Handy hab ich dann noch die Vibrationen gemessen...

Alles in allem - am Ende wurde eine Motor doch nach "Gehör" ausgesucht , eingebaut, probegefahren und wieder in die Kiste gepackt...

Das entscheidende Problem ist eigentlich immer, dass die Motoren nicht unter "Last" geprüft werden können...

Zusammen mit Franjo hier aus dem Forum hab ich dann mal ein wenig über die Möglichkeiten philosophiert ...
Am Ende hat Franjo die Mechanik gefertigt - ein "standart" UNI Antrieb mit einem Schwungrad - die Masse hab ich mit einem unserer Programme berechnet - der Masse eines normalen UNI Fahrzeugs entsprechend.

Das ist daraus geworden: Ein wenig Messtechnik hat er schon mit verbaut - aber am Ende kann man damit auch nur im "eingeschwungenen" Zustand messen - eine Aussage über Beschleunigungs- und Bremsverhalten ist damit nicht möglich...

Da ich in der Firma täglich mit Messtechnik zu tun habe, wollte ich dazu etwas "besser" basteln.
Allerdings nicht zu den Kosten, die wir für Messtechnik und Sensoren ausgeben... das ist schließlich ein Hobby

Mir kam dazu ein Arduino meines Sohnes in den Sinn.
Datenerfassung über der Zeit - kein Problem, nur ob die Abtastrate (Geschwindigkeit) reicht...
Spannungsmessung - absolut kein Problem
Strommessung - immer tricky - aber es gibt ein passendes Modul
Drehzahlmessung - geht bestimmt - nur die Frage der Genauigkeit

Also hat Franjo mir den Prüfstand zugeschickt und ich hab ein wenig gebastelt und programmiert.
Der Adruino kann jetzt die Messung starten (Aufzeichung der Messwerte auf eine SD-Karte), den Motor aus- und einschalten.
Gemessen werden die Netzteilspannung, die Motorstromaufnahme und die Drehzahl.

Für die Auswertung hab ich ein "kleines" Excel-Sheet erstellt - das Dateneinlesen ist leider noch etwas holperig...

Und was bringt das Ganze jetzt

So genau kann ich euch das leider auch nicht sagen...

Eins weiß ich - es hat Spaß gemacht den "Prüfstand" zu entwickeln - mir auf jeden Fall und ich hoffe auch Franjo hatte seinen Spaß...

Auf jeden Fall kann ich das Motor Verhalten "messen" Drehzahl, Spannung und Strom - so wie man es erwartet...

Mit Starten des Motors steigt der Strom, die Spannung bricht ein (hier hat das verwendete Netzteil einen entscheidenden Einfluß) und die Drehzahl steigt schnell an.

Die Qualität der Drehzahlmessung ist erstaunlich gut! Es gibt kaum "Rauschen" und nur wenige "Fehlmessungen".
Bei niedrigen Drehzahlen (beim "austrudeln") erkennt man eine Auflöseschwäche - hier bleibt die Drahzahl länger anscheindene kosntant.
Aber dies passiert nur bei Drehzahlen unterhalb von 500 RPM - für die Motordrezahl kaum von belang.

Die Spannungsmessung ist recht stabil, wenn der Motor nicht läuft. Sobald "Strom" fließt, wird die Messung deutlich unstabiler.
Ganz extrem wird dies, wenn der Motor "Bürstenfeuer" zeigt...
Interessant ist die Störung, die der Motor beim Austrudeln dem Spannungssignal überlagert. Hier bin ich mir noch nicht sicher, ob dies eventuell von der Arduino Programmierung kommt...

Die Strommessung ist das eigentliche Problem...
Strom zu messen ist nie einfach - und das Arduino Modul war einfach zu billig um gut funktionieren zu können...
Da werde ich nochmal versuchen was zu optimieren - aber bei den geringen Stömen ist das nicht so ganz einfach...

Derzeit kann man den "Prüfstand" also eigentlich nur zum Vergleich vom Motoren verwenden. Hier mal der Referenz Motor (Conrad Motrax) mit einem silbernen Bühler (neues Model).
Der Bühler dreht nicht ganz so schnell hoch und erreicht auch nicht das gleiche Niveau, aber bremst dafür besser...
Dies allerdings auch bei geringerer Stromaufnahme.

So und nun??

Das schlechtere Beschleunigungsverhalten des silbernen Bühler merkt man auf der Bahn sofort - vom besseren Bremsverhalten merke ich nicht viel - liegt aber vermutlich auch am anderen Bremspunkt auf der Bahn
Schaut man sich das für den Pollin Motor an zeigt sich eigentlich ein Verhalten, was amn auf der Bahn so nicht spürt...
Beschleunigung und Drehzahl eigentlich identisch - nur der Pollin "bremst" auf dem Prüfstand besser...
Das widerspricht allen die diesen Motor im Fahrzeug getestet haben...

Für heute genugt geschrieben
Ich hab noch ein paar interessante Ergänzungen - die folgen morgen - oder später

Moin Moin
Erk

husky hat geschrieben:Hi Jungs,
irgendwann kam mir (wie wohl jedem von uns schonmal) die Idee die Leistung meiner Motorensammlung zu bestimmen, um nicht immer wieder den "falschen" zu erwischen...

Wie war ....cooles Projekt habt ihr da .
Sind eure Messdaten (besonders Drehzahl) auch auf einer Zeitachse darstellbar? Wenn ich mich nicht komplett irre, könnte man doch über die "Schwungradgleichung" das Drehmoment -beim Bremsen und Beschleunigen- dann berechnen.

Gruß
Alex

Hi Alex,

die X-Achse ist die Zeitbasis - in Millisekunden. Delta s der gespeicherten Daten ist ~144ms.
Excel ist was die Berechnung von solchen Werten angeht leider nicht ganz so einfach zu handhaben...
Man müsste das vermutlich manuell machen - oder wenn ich mal wieder viel Zeit hab, nutz ich eins unserer Programme in der Firma

Ich werd mir die nächsten 2Wochen mal Gedanken machen wie man das rechnen könnte - hab schließlich Urlaub

So, jetzt aber mal wieder zurück, was kann man "damit" machen?

Zum Beispiel zeigen, was die Original Lampen in unseren UNI Fahrzeugen für einen Einfluß haben

Hier der Aufbau: Also einfach den original Lampenträger (aus einem MB350SL der gerade restauriert wird) mit angeschlossen.
Ich hab jetzt mal den Referenz Motor verwendet, der vollständigkeit halber müsste man dies nochmal mit einem originalen Bühler wiederholen...
Messung 1 bei 15V Leerlaufspannung Was man schön erkennen kann, der Motor dreht vergleichbar schnell hoch, und auch die maximal Drehzahl leigt fast in der Messtoleranz.
Aber der Spannungseinbruch ist sichtbar stärker - die Lampen ziehen halt auch Storm... kann man bei dieser Strommessung aber nicht wriklich erkennen...
Eindeutig ist aber das schnellere austrudeln des Motors mit Lampen (ok ich hab deutlich später die Spannung abgeschaltet, aber der Motor mit Lampe steht früher)... Könnte darauf hindeuten, das die Lampen eventuell ein besseres Bremsverhalten bewirken???

Um den Einfluß den Leerlaufspannung besser beurteilen zu können, das Ganze nochmal mir 13.5V und 10V Das Verhalten bleibt identisch...
Also, ja die Lampen bewirken ein anderes Motorverhalten - aber bei nur minimal geringfügiger Drehzahl.
So sagt es der "Prüfstand"... die Rundenzeitmessung ist in der Regel unbarmherziger

Also dafür lohnt sich der Aufwand nicht...

Aber vielleicht hierfür: Der 111 Motor ist ein Bühler aus einer anderen Verwendung - hört sich eigentlich ganz gut an - aber da stimmt was mit der Stromaufnahme nicht... sowohl Strom als auch Spanung zeigen massive Streuung. An der Drehzahl merkt man das nicht - aber gut ist bestimmt anders...
Ich werd den mal zerlegen um der Ursache auf den Grund zu gehen...
Dann noch die #14 - ein wirklich eingenartiges Verhalten...
Der Motor dreht - aber es dauert bis er mal sein Drehzahllimit erreicht hat - aber er dreht richtig hoch - höher aus der Motray Refernez Motor!
Die Spannung und der Strom zeigen ein breites Streuband - aber einheitlich!
Ich vermute, der Motor hat keinerlei Drehmoment - also wird der Kollektor verdreht sein...
Hier könnte ich mir vorstellen, das der Prüfstand bei der Justage helfen könnte.

Aber dieser Motor ist ein schönes Beispiel für die Unzulänglichkeiten der statischen Messungen - bei der Leerlaufdrehzahl schneidet dieser Motor vermutlich super ab - aber ohne Drehmoment ist er im Fahrzeug halt ne Schlaftablette...

Ach ja - noch eine Korrektur in Bezug auf die Drehzahl - der Prüfstand misst nicht die Motordrehzahl, sondern die des Schwungrades - also vergleichbar der Achsdrehzahl am Fahrzeug. Umrechnen auf die Motordrehzahl wäre kein Problem - ist aber dann auch nicht aussagekräftiger...

Jetzt bliebe noch das derzeitige Fazit und der Ausblick - das schreib ich dann hoffentlich morgen abend

Moin Moin
Erk

Hallo Erk,

super interessante Ergebnisse, die du hier erarbeitet hast. Aber darf ich eine kleine Anmerkung zu deinen Diagrammen los werden, mach bitte eine Achsenbeschriftung samt Einheit rein. Selbst ich als ehemaliger Messtechniker...ok, liegt schon lang zurück und die Karriere war relativ kurz...hab eine Weile gebraucht, bis ich die Diagramme lesen konnte, ohne dass mich was irritiert hat.

Also wenn ich es richtig verstehe, willst du bzw. wollt ihr, Motoren bei identischer Spannung (Randbedingung an der Rennbahn) vergleichen, um den Motor mit der besten Abgabeleistung zu verwenden, logisch...Vorteil durch mehr Motorleistung bzw. besseres Beschleunigungsverhalten. Sowie das Bremsverhalten soll verglichen werden. Wie wird am Prüfstand gebremst? Nur durch Spannnug wegnehmen, also in Leerlauf und bremsen über die Reibung? Das wäre dann aber nicht das Bremsverhalten wie mit "Drücker"....oder hab ich was übersehen?


Gruß
Alex

Hi Alex,
ja das mit den Einheiten... ist halt "nur" Excel und das Makro noch längst nicht so wie ich es mit vorstelle...

Das mit dem Bremsen - ja da hast du des Pudels Kern getroffen...

Ich hab mit dem Arduino derzeit ein Problem in Bezug auf die Abfolge der Funktionen.
Eigentlich sollte das alles "automatisiert" ablaufen:

Start der Messung (inkl. öffnen der Datei zum schreiben)
schalten des Relais - Motor dreht mit einegstellter Voltzahl hoch
abschalten des Relais nach x Sek. - 2-5 sollten reichen, eine längere Gerade hab ich noch nicht erlebt
Dies entspricht dann dem von mir beschriebenen austrudeln - bewusst nicht bremsen!!
Als Option sollte hier dann die Möglichkeit des Umschaltens auf Bremse - also auslaufen lassen gegen Kurzschluß oder einen Widerstand - vorgesehen werden.
Weiterhin hier die Option der Messung von "erzeugtem" Strom / Spannung.

Soweit die Theorie...
Aus irgendwelchen Gründen hab ich es nicht geschafft den Arduino davon zu überzeugen auch wirklich nach dem geplanten Ablauf zu arbeiten...
"manuell" über die Tasten funkioniert es - warum auch immer...
Im Zuge der ettlichen Um- und Neuprogrammierungen ist dann der 2te Teil irgenwie in Vergessenheit geraten...
Wir wollten ja irgendwann auch mal sehen was das Ding den nun kann...

Seit Ende 2017 ist das gute Stück wieder bei mir - aber ich bin noch nicht dazu gekommen die Programmierung nochmal anzugehen...
Ich hoffe durch die hier veröffentlichte "Zusammenfassung" neue Motivation dafür zu erhalten...


Daher jetzt hier mal mein Fazit zu der Idee:

Von der Grundlegenden Konzeption her kann diese Art von Prüfstand sicherlich funktionieren.
Die Mechanik ist soweit Ok, aber wie immer gibt es Möglichkeiten der Verbesserung
Die Schwungradwelle ist etwas "weich" - sprich der Lagerabstand bei gegebenen Wellendurchmesser ist zu groß...
Das Schwungrad ist zwar gewuchtet - aber der gesamte Aufbau neigt bei bestimmten Drehzahl dennoch zum schwingen...
Sollte es eine V2.0 geben hab ich da schon ein paar Ideen - ist aber nix was eine signifikante Verbesserung bedeuten würde.

Die Messtechnik - da gibt es einiges was nicht so ganz funktioniert - aber mit dem Hintergrund das es ja auch "bezahlbar" sein soll schon recht gute Ergbnisse liefert...

Der Arduino - hier bin ich eigentlich recht überrascht, wie gut das System vom der Konzeption her funktioniert. Es ist sicherlich kein high-end Equipment, aber für das Geld sicherlich die beste Wahl.
Dies spiegelt auch die Spannungsmessung wieder - die läuft direkt über den Arduino und ist für den Verwendungszweck vollkommend ausreichend!
Die Drehzahlmessung funktioniert über eine Lichtschranke mit 4 Impulsen pro Umdrehung und ein spezielles Arduino Modul. Viel mehr Impulse pro Umdrehung geht auf Grund der Taktfrequenz der Arduino kaum, bei weniger würde die Auflösung leiden...
Das ist auch einer der Gründe, warum nicht direkt die Motordrehzahl gemessen wird - hier wäre der Arduino schon recht nah an der Leistungsgrenze...
Die Strommessung - ja leidiges Thema...
Ich hatte mir von dem Strommodul mehr versprochen... Leider gibt es die nicht in "vernünftigen" Abstufungen...
Das erste hatte 50A - damit ging gar nix - das aktuelle kann 5A - aber immer noch ist die Auflösung nicht so ganz das ware...
Ich denke ein "stinknormaler" Stromshunt würde hier besser funktionieren - gute kosten aber leider ein vielfaches von diesem Modul...

Alles in allem also eigentlich nix, was wirklich negativ wäre.
Kosten? Ich schätze mal die Selbstkosten bei gut 100,-€

Programmierung...
Die Funktionsweise des Arduino erlaubt (jedensfalls mir ) keine komplexe Programmierung - ist aber recht simple zu handhaben.
Solange man keine Schleifen, Spungmarken etc. braucht... Wäre hier aber manchmal recht hilfreich...
Aber wie schon gesagt - hier ist noch in wenig "Feintuning" nötig...

Was fehlt derzeit??
Sicherlich die "aktive" Bremsfunktion - mit Umschaltung der Strom/ Spannungsmessung (oder halt doppelt ausgeführt).
Leider haben die Relais Module des Arduino nicht genügend Anschlüsse, hier müsste noch eine Alternative her...

Und die Auswertung muss noch "optimiert" werden - derzeit ist die Analyse der Ergebnisse schon recht aufwendig
wie Alex schon fetgestellt hat

Und was bringt es??
NaJa... Ich weiß jetzt welcher Motor wirklich"schrott" ist... das ginge aber auch anders...
Hilft es ein Auto schneller zu machen - nicht wirklich...
Derzeit kann ich auch einen "super" Prüfstandmotor raussuchen - heißt nicht, das der Wagen auch auf der Bahn schnell ist...
Siehe meinen Quelle Porsche der läuft nicht richtig...

Würde eine Optimierung aller Komponenten was bringen??
Ich glaube derzeit nicht wirklich...


Was würde ich anders machen???
Ich bin derzeit wieder eher mit den Gedanken am spielen einen "Rollenprüfstand" aufzubauen...
Hier wäre dann die Fahrzeugleistung direkt messbar - inkl. den Radunwuchten...
Das ist aber bei unseren UNI's schon ein Problem - Starachse ohne Federung...
Wenn da die Hinterachse nicht zu 99.9% rund läuft hoppelt der auf einer ja ebenfalls starren Rolle wie ein Känguruh...

Vielleicht kommt mir im Urlaub ja ein Gedankenblitz wie es dennoch gehen könnte

Moin Moin
Erk

...ich hab zwar nicht viel verstanden, aber sicher sind die drei schnellsten Motoren käuflich zu erwerben.

Grüße Jochen

P.S. Respekt

Moin Erk,

bist du in der Zwischenzeit wieder etwas weitergekommen?
Das mit einem Rollenprüfstand hatte ich seinerzeit ja überlegt und wieder verworfen. Aus der Praxis von echten Prüfständen weiß ich, dass man jedesmal die Übersetzung und den Raddurchmesser bzw. Abrollumfang mit reinrechnen müsste. Und der wäre auch wieder variabel, je nachdem wie weich die Reifen bzw. der Anpressdruck auf die Karo ist (man müsste die Modelle wegen dem Schlupf ja irgendwie runterdrücken). Deshalb bin ich ja am Schluss aller Überlegungen beim vorliegenden Modell gelandet.

Kannst du denn inzwischen damit die Guten von den Schlechten trennen?

Grüßle Franjo

Moin Franjo,

schön das du dich mal wieder meldest!!

Du hast natürlich Recht - irgendeinen Haken hat jede Variante...
So wie der Prüfstand im Moment dasteht, ist er von der mechanischenSeite sicherlich schon annehmbar...
Eine echte Aussage über die Qualität der Motoren liefert er aber in der derzeitigen "elektronischen" Variante noch nicht wirklich.
Bzw. der Vergleich der Motoren ist sehr aufwändig in lässt zu viel Spielraum für Interpretationen...

Ich hatte leider kaum Zeit (noch wirklich Lust ) weiter an der Software rumzuexperimentieren...
In der Hoffnung das sich dies bald mal ändert hab ich schon en par Ideenskizzen in der Tasche :-)

Mal sehen was kommt...

Moin Moin
Erk

Jetzt hab ich beim Suchen dieses schöne Thema wieder gefunden. Habt ihr mal die Drehzahl vom silbernen Lemmy/Bühler Motor und den goldenen Bühler Motor bei 12V gemessen? Wäre für mich super hilfreich, weil ich gerade etwas plane, wo der Bühler Motor nicht reinpasst. Aber die Fahrzeuge sollen später möglichst ähnlich fahren.

Danke und Gruß
Alex

Moin Alex,

hab ich bestimmt schon gemacht müsste nur mal die Motornummern weiderfinden war nicht so ganz akurat bei der Testdurchführung...

Aber diese Bühler sind doch von der Bauart alle gleich

Und vom goldenen gibt e ja auch verschiedene Varianten... mit 3 oder 5 Anker etc..

Wenn du mir genau beschreibst welche Motoren du meinst, kann ich die Messung gerne nochmal durchführen - müsste von den Varianten mindestens je einen haben
Weil genau 12V hab ich eher selten getestet