DE4036241A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung und verwertung der physikalischen daten eines im betrieb befindlichen fahrzeugmodells - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung und Verwertung der physikalischen Daten eines im Betrieb befindlichen Fahrzeugmodells.

Die Anmeldung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung und Verwertung der physikalischen Daten eines im Betrieb befindlichen Fahrzeugmodells.

Der Konstrukteur, Hersteller oder Betreiber eines Fahrzeugmodells ist aus unterschiedlichen Gründen daran interessiert, die physikalischen Daten kennenzulernen, die beim Betrieb des Fahrzeugmodells auftreten. Die Ermittlung und Verwertung dieser Daten ist aber mit den üblichen Mitteln, wie sie bei einem Fahrzeug in natürlicher Größe angewandt werden, nicht möglich, weil ein Fahrzeugmodell nur ein sehr beschränktes Volumen für die Aufnahme von Meßeinrichtungen aufweist und nur ein verhältnismäßig geringes Zusatzgewicht zu befördern in der Lage ist.

Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit welcher eine Mehrzahl von verschiedenen physikalischen Daten eines im Betrieb befindlichen Fahrzeugmodells ermittelt werden können. Das Verfahren und die Vorrichtung sollen auch für den Einsatz in einem Flugzeugmodell geeignet sein, wo besonders hohe Anforderungen an ein geringes Gewicht und geringe Abmessungen der Vorrichtung gestellt werden, weil ein Flugzeugmodell in der Lage ist, nur eine begrenzte Zusatzlast zu befördern.

Das technische Problem ist durch eine Vorrichtung gelöst, welches aus einem in das Fahrzeugmodell eingebauten, mit Sensoren verbundenen Mikroprozessor besteht, der mit einem Programm- und Datenspeicher sowie einem Schnittstellen-Treiber gekoppelt ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die von den Sensoren erfaßten physikalischen Meßwerte ggf. nach Umwandlung in elektrische Werte über A/D-Wandler einem Mikroprozessor zugeführt und von diesem in einem Datenspeicher gespeichert.

Mit dieser Vorrichtung und diesem Verfahren ist es möglich, mehrere physikalische Daten direkt zu ermitteln, sie bis zum Ende des Betriebes des Fahrzeugmodells zu speichern und dann in ein anderes, nicht im Fahrzeugmodell angeordnetes Gerät, wie einen Personal-Computer, zu überführen und weiter zu verarbeiten. In Abhängigkeit vorhandenen Aggregaten, ist es auch möglich, wenigstens einen Teil der ermittelten Daten im Fahrzeugmodell sogleich zu verarbeiten, d. h., beispielsweise für die Steuerung der Aggregate einzusetzen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bzw. 4 bis 7 enthalten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand eines Blockschaltbildes in der Figur gezeigt, welche aus Platzgründen auf zwei Blätter verteilt ist. Bei der im Blockschaltbild gezeigten Vorrichtung handelt es sich um eine Vorrichtung zur Ermittlung der physikalischen Daten eines im Betrieb befindlichen Flugzeugmodells.

In der Figur ist der Mikroprozessor 1, beispielsweise ein CMOS-Prozessor 80 C 535, zu erkennen. Er ist mit einem Baustein 2 verbunden, welcher die digitalen Ein- und Ausgänge des Mikroprozessors darstellt, beispielsweise ein bidirektioneller Treiberbaustein. Weiterhin sind ein A/D-Wandler 3, ein Schnittstellentreiber 4 sowie ein Programm- und Datenspeicher 5 mit dem Mikroprozessor verbunden. Bei dem Schnittstellentreiber 4 kann es sich beispielsweise um ein handelsübliches Bauelement mit der Typenbezeichnung MAX 232 handeln. Bei dem Programm- und Datenspeicher kann es sich um ein handelsübliches EPROM mit einer Speicherkapazität von 64 kByte handeln. Bei dem Akku 6 soll es sich um die Betriebs-Stromversorgungsquelle der Vorrichtung handeln, während die Batterie 7 eine Notstromversorgungsquelle, beispielsweise eine Lithiumbatterie, sein soll, welche bei Erschöpfung oder Versagen des Akkus 6 selbsttätig angeschaltet wird, um die Stromversorgung der Speicherbausteine sicherzustellen und so die ermittelten und gespeicherten Daten zu sichern.

Wie aus der Figur weiter zu erkennen ist, sind an den Mikroprozessor 1 mehrere Sensoren angeschlossen. Diese Sensoren sind entweder über den Baustein 2 oder den A/D-Wandler 3 und unter Zwischenschaltung von Meßverstärkern 8 an den Mikroprozessor 1 angeschlossen. Der Sensor 9 ist für die optische Fluglageerkennung vorgesehen. Ein weiterer Sensor ist der Kurskreisel 10. Als Sensor für die Fluggeschwindigkeit ist ein kleines Staudruckrohr 11 vorgesehen, welches über dünne Schläuche für die dynamische und statische Druckaufnahme an einen Differenzdrucksensor 21 mit einem Meßbereich von beispielsweise 0-25 mbar angeschlossen ist. Als Höhenmesser ist ein an den Schlauch für die statische Druckaufnahme angeschlossener barometischer Druckmesser 12 vorgesehen. Für die Beschleunigungsmessung ist ein Beschleunigungssensor 13 für beispielsweise ±30 G vorgesehen.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Luftschraube von einem Elektromotor angetrieben ist. Als Sensor für die Motordrehzahl ist eine optische Abtastvorrichtung 15 der Luftschraube eingesetzt. Als Sensor für den Betriebsstrom ist in den Motorstromkreis ein Widerstand 15 eingesetzt. Als Sensor für die während des Betriebs des Flugzeugmodells auftretenden Ruderkräfte ist in die mechanische Verbindung zwischen Ruderantrieb 18 (Servo) und Ruder ein Kraftmesser 17 eingeschaltet. Außerdem kann auch in den Stromkreis des Ruderantriebes als Sensor für den Betriebsstrom ein Widerstand 19 eingesetzt sein. Als Sensor für die Betriebsspannung wird der Augenblickswert der Spannung der Betriebs-Stromversorgung 20 herangezogen.

In der Figur ist des weiteren verdeutlicht, daß der Mikroprozessor 1 über die Steckverbindung 22 an einen Personal-Computer 23 angeschlossen werden kann, der ggf. mit einem Drucker 24 verbunden ist.

Außerdem ist der Figur zu entnehmen, daß eine direkte Datenverbindung zwischen dem Mikroprozessor 1 und dem Fernsteuerempfänger 25 sowie den das Höhenruder 26 bzw. das Seitenruder 27 betätigenden Ruderantrieb 28 und 29 vorhanden sein kann.

Diese direkte Datenverbindung kann vorteilhafterweise dazu verwendet werden, um die gewonnenen Sensordaten unmittelbar für die Verbesserung des Betriebsverhaltens einzusetzen. So ist es beispielsweise möglich, die Daten der Fluggeschwindigkeit zu verwenden, um das Drosselservo des Flugmotors zu steuern, damit die Fluggeschwindigkeit - beispielsweise beim Kunstflug - in allen Fluglagen konstant bleibt.

Eine andere Anwendung der ermittelten Sensordaten kann darin bestehen, daß die Ruder sogleich entsprechend beeinflußt werden, wenn eine Thermik festgestellt wird.

Die in der Figur gezeigte und vorhstehend beschriebene Vorrichtung weist folgende Funktionsweise auf:
Vor dem Start des Flugzeugmodells ist der Mikroprozessor 1 über die Steckverbindung 22 mit dem Personal-Computer 23 verbunden. In diesem Zustand kann dem Mikroprozessor 1 ein Programm eingegeben werden, es können die Funktionsfähigkeit der Sensoren überprüft, sie ggf. geeicht und die von ihnen ermittelten Werte auf dem Bildschirm des Personal-Computers angezeigt werden.

Nach dieser Vorbereitungstätigkeit wird der Personal-Computer abgekoppelt und nach Betätigen einer Starttaste beginnt die selbsttätige Arbeit der Vorrichtung. Diese besteht beispielsweise darin, daß pro Sekunde von jedem Sensor ein Meßwert abgerufen und im Datenspeicher abgelegt wird. Der Speicherwert je Meßwert beträgt 10 Bit, welches der Auflösung des A/D-Wandlers entspricht. Wenn acht Sensoren angeschlossen sind, dann entspricht das 80 Bit bzw. 10 Byte Speicherbedarf pro Sekunde. Bei einer Speicherkapazität des verwendeten Speichers von etwa 40 000 Byte können während 4000 Sekunden, d. h. über eine Stunde lang, Meßwerte ermittelt und gespeichert werden. Bei einer Verlängerung der Meßzyklen und Verwendung einer Stromversorgung mit größerer Kapazität kann die verfügbare Meßdauer entsprechend verlängert werden.

Nach Beendigung des Betriebes des Flugzeugmodells, d. h. nach dessen Landung, wird der Personal-Computer wieder angeschlossen, und die Daten aus dem Datenspeicher werden auf eine Diskette oder eine Festplatte im Personal-Computer übertragen. Meßdaten, die nicht unmittelbar verwendet werden können, werden mit einem Umrechnungsprogramm aufbereitet. So wird beispielsweise aus der Höhendifferenz pro Zeiteinheit die Sinkgeschwindigkeit und zusammen mit der Geschwindigkeit die Gleitzahl berechnet.

Die erfaßten und berechneten Daten können in einer solchen Form gespeichert werden, daß eine graphische Darstellung möglich ist. Die vom Drucker hergestellten graphischen Darstellungen erlauben einen guten Überblick über die Meßergebnisse.

Wenn zwischen den einzelnen Flügen konstruktive Änderungen an dem Flugzeugmodell vorgenommen werden, lassen sich deren Auswirkung auf die Eigenschaften des Flugzeugmodells an den graphischen Darstellungen rasch ablesen.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Ermittlung und Verwertung der physikalischen Daten eines im Betrieb befindlichen Fahrzeugmodells, wie eines Flugzeugmodells, dadurch gekennzeichnet, daß in das Fahrzeugmodell ein mit Sensoren verbundener Mikroprozessor (1) eingebaut ist, der mit einem Programm- und Datenspeicher (5) sowie einem Schnittstellen-Treiber (4) gekoppelt ist.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Programm- und Datenspeicher (5) mit einer zuschaltbaren Notstromversorgung (7) versehen ist.

3. Verfahren zur Ermittlung und Verwertung der mit der Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 und 2 ermittelten physikalischen Daten, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Sensoren erfaßten physikalischen Meßwerte ggf. nach Umwandlung in elektrische Werte über A/D-Wandler (3) dem Mikroprozessor (1) zugeführt und von diesem in einem Datenspeicher (5) gespeichert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß pro Sekunde ein Meßwert je Sensor erfaßt wird.

5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (1) vor der Durchführung der Messungen mit einem Personal-Computer (23) verbunden und der Programmspeicher (5) des Mikroprozessors (1) mit einem Meßprogramm geladen wird.

6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach Durchführung der Messungen und dem Betriebsende des Fahrzeugmodells der Personal-Computer (23) erneut an den Mikroprozessor (1) angeschlossen und die Meßdaten in den Datenspeicher des Personal-Computers (23) überführt werden.

7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Mikroprozessor (1) erfaßten Meßwerte direkt zur Beeinflussung der Antriebs- und/oder Steuereinrichtungen des Fahrzeugmodells eingesetzt werden.