Seit wir vor sechs Jahren damit begonnen haben, unsere Technologie für Drohnen-Teststände zu verkaufen, haben wir durch Ausprobieren und Fehler viele wichtige Erkenntnisse gewonnen. Eine dieser Erkenntnisse führte uns zur Entwicklung unserer (zum Patent angemeldeten) Technologie: eines Halbleiter-Kraftmessersystems zur Messung von Schubkraft und Drehmoment.
Wenn Sie unsere Produkte kennen, wissen Sie, dass unsere Teststände Schubkraft- und Drehmomentmessungen mit Spannung und Strom kombinieren, um die Leistung und Effizienz des Systems zu ermitteln.
Vielleicht ist das offensichtlichste Konzept für ein solches Gerät auch das günstigste: ein System mit Lagern oder Buchsen. (Das wissen wir, denn genau das haben wir bei unserem ursprünglichen Design der Series 1585 verwendet).
Abbildung 1: Eine frühe Version des Schubkraftmessstands Series 1580
Wir haben jedoch gelernt, dass die Verwendung von Lagern und Buchsen mehrere Nachteile mit sich bringt:
- Lager und Buchsen verursachen Reibung. Der zufällige Reibungsfehler führt zu erheblichen Messunsicherheiten (zwischen 2 % und 20 % der gemessenen Kraft). Selbst wenn das Design starr erscheint, kommt es im System zu Mikrodeformationen und Bewegungen.
- Dies führt zu Hysterese bei der Kraftmessung: Die gemessene Kraft hängt von der zuvor ausgeübten Kraft ab. Aufgrund der zufälligen Natur der Reibung ist es nicht möglich, diesen Fehler zu korrigieren.
- Ein weiteres Problem bei Lagern oder Buchsen ist ihre hohe Empfindlichkeit gegenüber Fehlausrichtungen. Schon ein kleiner Stoß, Staub oder Schmutz kann zu falschen Messwerten führen. Der Fehler ist aufgrund der zufälligen Einflüsse (Reibung, Staub usw.) nicht konstant und kann daher nicht zuverlässig kompensiert werden.
Zusätzlich zu unseren eigenen frühen Geräten stellten wir fest, dass viele Hobby-Schubkraftmessstände und selbstgebaute Konstruktionen Lager verwendeten und die gleichen Probleme aufwiesen. Nachdem wir die Ursachen unserer Probleme identifiziert hatten, veröffentlichten wir 2018 eine verbesserte Version der Series 1585 mit halbfesten Gelenken anstelle herkömmlicher Gelenke. Dadurch konnten wir unsere Messfehlerquote auf weniger als 1 % reduzieren.
Abbildung 2: Der moderne Teststand Series 1585
Die Verwendung eines Halbleitersystems bringt Nachteile mit sich, wie zum Beispiel:
- Es ist eine aufwendigere Analyse erforderlich, da die gesamte Last direkt auf die Kraftmesseneinheit wirkt. Die Einheit ist anfälliger, wenn sie nicht für Seitenkräfte sowie die erwarteten Drehmoment- und Schubkraftbereiche ausgelegt ist.
- Das Design muss sorgfältig ausgelegt werden, um die Auswirkungen thermischer Ausdehnung auf die Kraftmesszellen zu vermeiden.
- Zahlreiche weitere Schwierigkeiten bei der Montage, der Minimierung interner Kräfte und der Fertigung.
Die einzige Möglichkeit, diese Probleme zu lösen, bestand darin, Simulationen und zahlreiche Experimente durchzuführen. Zu den von uns durchgeführten Tests gehörten Kalibrierungen und Verifizierungen mit Hunderten von Messpunkten, Belastungstests sowie Motorprüfungen über Hunderte von Stunden.
Insgesamt empfehlen wir aufgrund unserer Erfahrungen dringend, dass jedes Gerät zur Messung von Schubkraft und Drehmoment ein Halbleiterdesign ohne Drehgelenke oder Lager verwendet. In einem professionellen Umfeld können fehlerhafte Daten dazu führen, dass monatelange Tests umsonst waren, was äußerst kostspielig sein kann. Die Tests müssen wiederholt werden, und die Markteinführung des Produkts kann sich verzögern. Besteht zudem das Risiko eines Rückrufs, wenn fehlerhafte Daten in der Produktion verwendet werden.
Obwohl sie einfacher konstruiert sind, haben wir herkömmliche Drehgelenke und Lager aufgrund der oben genannten Probleme vollständig aus unseren Schubkraftmessstand-Designs gestrichen.
Wenn Sie mehr erfahren möchten, kontaktieren Sie uns oder lesen Sie unseren Bericht über die gemessenen Unterschiede zwischen einem Halbleitersystem und einem System mit Lagern (Bericht hier ansehen):