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Der berührungslose magnetische Winkelsensor RFC 4800 von Novotechnik im Freizeitsport : Ausgabe 14/2016, 01.09.2016

Winkelsensor schlägt hohe Wellen

Die Techniker des Wasserfahrzeugherstellers Malibu Boats haben eine Art Tragflügelboot entwickelt, das unterschiedliche Wellen erzeugen kann, auf denen Waterskimming-Fans ohne Schleppseil und Wakeboard surfen können. Die Boarder verwenden kürzere Bretter und surfen 1,5 bis 3 m hinter dem nur etwa 16 km/h schnellen Boot.

Autor: Ivan Mašek, President & CEO Novotechnik U.S. Inc. Übersetzt aus dem U.S.-Artikel in Design World Juni 2015

Bilder: Novotechnik

Skimboarden ist eine Wassersportart, die auf dem Prinzip der Flüssigkeitsreibung zwischen unterschiedlich schnellen Oberflächen basiert (im 3. Bereich in der Stribeck-Kurve). Ein spezielles Boot erzeugt die Wellen mit zwei hydraulischen Surf-Gate-Schaufeln beidseitig seines Hecks. Die 61 × 18 cm grosse Malibu-Hydrofoil mit der Bezeichnung Power Wedge II simuliert einen Ballast von 227 bis 907 kg. Dies geschieht durch präzises Umlenken des Wasserstroms hinter dem Boot, sodass sich ein Widerstand und eine Wasserverdrängung ergeben, die grosse Kielwellen erzeugen. Durch Anheben und Absenken der Power Wedge II haben Wassersportfans die Möglichkeit, Grösse und Form der Kielwelle spezifisch zu gestalten, um Boardern mit verschiedenem Können gerecht zu werden.

Wenn der Bediener der Ansicht ist, dass die Voraussetzungen für das Wakeboarding gegeben ist, kann er über ein Touchscreen-Bedienfeld das Boot tiefer ins Wasser legen. Dieser Ballast sorgt in Verbindung mit der Power Wedge II für eine steile, bis zu 1,5 m hohe Kielwelle.

Winkelsensor überträgt Hydrofoil-Position an Steuerelemente

Die Befehlseingaben erfolgen am Steuer über die mehrere Berührungsbildschirme umfassende Malibu-Kommandozentrale, eine Windows-basierte Zentraleinheit (CPU). Ein hydraulischer Stellmotor bewegt zwei Edelstahlarme an der Power Wedge II-Hydrofoil und bringt diese so aus ihrer Stau-Position (90 °-Winkel zur Wasseroberfläche) über die Parallele in die 10 °-Position (Hebemodus).

Der berührungslose, magnetische Winkelsensor RFC 4800 bestimmt die Hydrofoil-Position und überträgt diese als Rückkopplungssignal an die Steuerelemente. Die Malibu-Kommandozentrale verwendet einen firmeneigenen Algorithmus für die Aufnahme der Bedienereingaben und der vom RFC 4800 gemeldeten tatsächlichen Armposition und ermittelt so, wie weit die Arme bewegt werden müssen. Die Steuerelemente bringen die Hydrofoil in einen 10 °-Winkel (± 1 °) und das Boot 25 bis 75 % schneller zum Gleiten und zwar abhängig von der Hydrofoil-Position, der Gewichtsbelastung des Boots sowie der Motor- und Schraubengrösse. Wenn das Boot einmal gleitet, bringt der Bediener die Hydrofoil mit Hilfe des Touchscreen-Bedienfelds in die Wake- boarding-Position, wobei sich mit –10 ° die maximale Kielwellenhöhe erzielen lässt. Der Bediener kann die Hydrofoil auf –10 bis 10 ° einstellen, um dem Können eines jeden Wake-boarders zu entsprechen.

Bediener hat Grösse der Kielwelle in der Hand

Der Winkelsensor erweist sich selbst im Wasser (Süss- oder Salzwasser) und unter harten Meeresbedingungen als zuverlässig. Der Sensor gibt innerhalb des benötigten Messbereichs von 20 ° sehr dynamisch seine Positionswerte an, so dass der Bediener die Grösse der Kielwelle völlig in der Hand hat. Ausserdem arbeitet der Sensor berührungslos – äusserst nützlich bei einer Anwendung, bei der keine Verbindung zwischen Sensorwelle und beweglicher Komponente möglich ist.

Der RFC 4800 mit seinem Schutzgrad von IP 69K ist gegen Wassereintritt geschützt. Der positionsgebende Magnet und der Sensor sind beide unempfindlich gegen salzwasserbedingte Korrosionseinflüsse. Ein Passstift hält den Magneten, welcher am Drehpunkt eines der Hydrofoil-Arme befestigt wird. Der Sensor sitzt zwischen Montagebügel und Arm. Der Arm dreht sich auf einem Haltebügel und der Sensor bewegt sich mit ihm. Ausserdem tragen die Stoss- und Vibrationsspezifikationen des RFC 4800 (50 bzw. 20 g) dazu bei, dass Sensor und Magnet beim Durchpflügen des Wassers erheblichen Kräften standhalten können. Der Sensor lässt sich kundenspezifisch programmieren, um dem Malibu eine nicht-lineare Ausgangskurve zu verleihen, die die verfügbare Auflösung in einem Teilbereich des Messbereichs maximiert. Dies erlaubt dem Bediener der Power Wedge II die Feinsteuerung von Kielwellen und Wellen für das Boarding.

Weniger Zeitaufwand für den Boots­betrieb ergibt mehr Zeit für Spass

Malibu kann spezielle Funktionen leicht anwendbar machen, damit der Zeitaufwand für den Bootsbetrieb minimal ausfällt und mehr Zeit für das Vergnügen bleibt. Vor der Beschleunigung auf die Gleitgeschwindigkeit wird, durch einmaliges Antippen des Touchscreens der Kommandozentrale, die Befüllung der Ballasttanks mit Wasser eingeleitet. Dies nimmt drei bis vier Minuten in Anspruch. Nachdem das Wakeboarding und Surfen beendet sind, veranlasst das Antippen einer Home-Taste das Verstauen der Power Wedge II sowie das Abpumpen des Wassers aus den Ballasttanks, sodass eine effiziente Rückfahrt zum Dock möglich ist. 

Infoservice

Novotechnik Messwertaufnehmer OHG
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Die Power Wedge II von Malibu reduziert den Rumpfwiderstand und isoliert die Heckwelle vom Boot – dies erlaubt den Wakeboardern, weiter hinter dem Boot zu bleiben


Die Power Wedge II-Hydrofoil unterstützt das Aufsteigen des Boots aus dem Wasser und das Gleiten.


Die Sensoren der Reihe RFC 4800 messen den Drehwinkel mit Hilfe eines Positionsgebers und melden die korrekte Position