Governor Drehzahlregelung und Stellermodus

Flugregler Steller- und Reglermodus

Diese Begriffe sorgen manchmal für Verwirrung, sind jedoch ganz einfach zu erklären. Die unterschiedliche Funktionsweise beider Modi wird hier beschrieben. Da ein Helikoptermodell (normalerweise) eine feste Übersetzung hat, verhält sich die Rotordrehzahl proportional zur Motordrehzahl. Der Regler muss also nur die Drehzahl des Motors ermitteln und diese konstant halten. Die Rotordrehzahl ergibt sich dabei aus dem Übersetzungsverhältnis.

Governor Modus = Drehzahl Reglermodus

Wir stellen uns vor, wir haben ein Auto mit Tempomat (Geschwindigkeitsregelanlage). Man gibt die gewünschte Geschwindigkeit vor und der Tempomat hält diese Geschwindigkeit. Bei Steigungen, wenn mehr Leistung benötigt wird, wird automatisch mehr Gas gegeben, um die Geschwindigkeit zu halten. Geht es bergab, dann wird Gas zurückgenommen, damit das Auto nicht schneller wird.

Das Fahren mit eingeschaltetem Tempomat entspricht dem Governormode beim Flugregler, denn dieser regelt die Drehzahl und hält sie konstant, auch bei auftretenden Belastungsspitzen. Während wir beim Auto die gewünschte Geschwindigkeit am Tempomaten einstellen, wird die Solldrehzahl am Flugregler durch die Gaskurve im Sender vorgegeben. Beim Tempomaten wie beim Governormodus werden Abweichungen von der Solldrehzahl automatisch ausgeglichen. Die Drehzahl des Rotors bleibt (mit geringen Abweichungen) konstant. Je nach Reglertyp, Akku und anderen Gegebenheiten, kann die Abweichung von der Solldrehzahl unterschiedlich hoch sein.

Beim Auto mit eingeschalteter Automatik wird das Gas reguliert. Beim Regler im Governor- bzw. Reglermodus wird die Motor-Spannung reguliert und bei Bedarf angehoben oder abgesenkt. Bei höherer Spannung steigt die Strom- und somit die Leistungsaufnahme des Motors, bei geringerer Spannung sinkt beides. Der Regler versucht auf diese Weise, die Drehzahl konstant zu halten. Die Drehzahl wird "geregelt" -> Reglermodus = Governor Mode!

Drehzahlregelung im Governor Modus - so funktioniert es

Trotz Governor bleibt die Drehzahl nicht 100% konstant. Wie hoch am Ende die Abweichung der realen Drehzahl von der tatsächlichen Rotordrehzahl ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Ein guter Flugregler lässt nur geringe Drehzahl-Abweichungen zu. Aber auch die Akkuqualität und andere Gegebenheiten spielen hier mit.

Normalerweise stellt man im Governor Mode als Gaskurve eine "Konstante*" ein. Das ist wichtig, denn der Regler startet immer im Stellermodus und schaltet erst in den Governormode, wenn er für eine definierte Zeitspanne von 1 bis 2 Sekunden keine Veränderung des Gassignals erkennt. Das ist dann gegeben, wenn die Gaskurve eine Konstante ist. Andernfalls würde bei Bewegung des Gas- / Pitchknüppels das Gassignal variieren, und der Regler würde nicht in den Governormodus umschalten.

Da der Regler im Betriebszustand stets ein Rückmeldesignal vom Motor bekommt Sensorlose Kommutierung, werden Drehzahländerungen des Motors festgestellt und der Regler kann gegensteuern, indem er die Motorspannung entsprechend anpasst. Die Leistungsaufnahme des Motors und somit die Drehzahl wird auf diese Weise geregelt - daher der Begriff Drehzahlregelung.
Da die Getriebeübersetzung vom Motor zum Hauptrotor und auch zum Heckrotor fix ist, ändert sich die Rotordrehzahl äquivalent zur Motordrehzahl.

*Konstante => Alle Punkte der Gaskurve haben den gleichen Wert

Absolute Rotor-Drehzahlregelung im Governor Mode

Der Governormode ist eine feine Sache, aber es geht noch besser. Es gibt Regler, die bieten die komfortable Möglichkeit, eine oder mehrere Solldrehzahlen exakt in der Reglereinstellung vorzugeben.

Dazu muss man in der Regler-Einstellung zumindest die Getriebeübersetzung, sowie die Polzahl und die spezifische Drehzahl (kv) des Motors, gegebenenfalls noch die Akkuspannung vorgeben. Mit Hilfe dieser Angaben kann der Regler ermitteln, welche Motordrehzahl erforderlich ist, um die gewünschte Kopf- bzw. Rotordrehzahl zu erreichen. Hier gibt es ein Praxisbeispiel an Hand der Einstellung eines Castle Creations Reglers (siehe: "Desired Head Speed" im Setup)

Stellermodus

Bezogen auf unser Beispiel mit dem Auto bedeutet der Stellermodus, dass der Tempomat ausgeschaltet ist. Die Gaskurve im Sender gibt die Regleröffnung und somit die Spannung und Stromstärke im Motor vor - gleichzusetzen mit der Stellung des Gaspedals im Auto. Würden wir im Stellermodus mit einer Gas-Konstanten (siehe oben) arbeiten, dann würde die Drehzahl bei steigender Belastung abfallen und bei sinkender Belastung steigen. Die Drehzahl würde in Abhängigkeit von Pitchveränderungen in weiten Grenzen schwanken. Der Stellermodus ist daher nicht optimal geeignet zum Fliegen von 3D Modellhelikoptern.
Wird dennoch der Stellermodus gewählt, wird statt einer Konstanten als Gaskurve eine ansteigende Gaskurve eingestellt. Für 3D Flug wird dann jedoch manuell umgeschaltet auf eine sogenannte "V-Kurve". Die Gaskurve hat dabei die Form eines V. In der Neutralstellung des Kollektiven Pitchwinkels hat diese V-Kurve den niedrigsten Wert, da die Belastung hier am geringsten ist.

Während im Stellermodus lediglich die Motor- Stromstärke entsprechend der Gaskurve eingestellt wird, haben wir beim Governormode eine echte Drehzahlregelung!