Das Wettringer Modellbauforum

Hallo zusammen,

als Neuling, der aber schon lange eifrig mitliest, erst einmal ein dickes Kompliment nebst Dankeschön an die Verantwortlichen dieses Forums und die vielen Autoren.
Ich habe schon gewaltig viel von Euch gelernt - und zudem reichlich viel Spaß gehabt beim Stöbern.

Nun auch mal ein erstes Posting von meiner Seite:
Ich habe ein Weilchen getüfttelt um im Rahmen von RC-Mikromodellbau einen Dampfgenerator zu realisieren, der:
a) halbwegs günstig ist
b) klein baut
c) leicht baut
e) nicht trockenlaufen kann

Nach einigen Irrungen hab ich eine Lösung gefunden. Sie basiert auf dem Einsatz eines Optokopplers, also einer Lichtleitmessung des Mediums Dampföl.
Nachfolgend mal ein Bild des Aufbaus und dazu eine Impression vom Einsatz bei einem in Bau befindlichen Harbour Tug.

Gerne stelle ich einen ausführlichen Baubericht ein - will Euch aber nicht langweilen.
Deswegen die Bitte kurz mitzuteilen, ob das Thema überhaupt jemanden interessiert.







(Sorry für die Verzögerung mit der Bildeinstellung - ist ja ne halbe Doktorabeit... Musste mir erst einmal einen Bild-Server zulegen.)

Gruß,

Johannes

Also - dann fang ich einfach mal an und hoffe, dass es Euch gefällt.

Für das gemeinhin bekannte Mikromodell Revell Harbour Tug als RC-Modell brauchte ich einen Dampfgenerator.
Um Strom zu sparen (Stromaufnahme => Akku-Gewicht) entschied ich mich für den Seuthe-Generator Typ 5 mit Spannungsbereich 5 bis 6 Volt.
Nach ersten Einbauversuchen dann die Erkenntnis, dass der Dampfinhalt ruckzuck leer ist.
Zudem die Sorge eines Abfackelns der Heizwicklung, wenn der Generator zu lange leer läuft.
Also musste eine Lösung her: Mehr Volumen fürs Dampfdestillat und eine Überwachung zum Tankfüllstand.

Versuch macht kluch - Ansatz 1 scheiterte schon mal: 2 Elektroden ins Destillatgetaucht und siehe da - Dampföl ist kein Wasser. Es leitet keinen Strom.

Ansatz #2 begann mit dem Schlachten eines alten Opto-Kopplers (eine Gabellichtschranke).



Dreml sei Dank - zum Vorschein kamen ein separater Phototransistor und eine Infrarot-LED.
Ich wollte einfach mal ausprobieren, wie sich das Dampföl auf die Lichtleitung auswirkt. Insgeheim war meine Hoffnung, dass es dämpfen würde.
Doch genau anders herum:
Rückt man die Bauteile vom Opto-Koppler weit genug auseinander, so dass sie nicht mehr übertragen, dann führt das Dampföl im Zwischen raum zu einer "Licht-Leitung".

Fangen wir mal an:
Als erstes aus 1mm Epoxy-Leiterplattenmaterial die Seitenwände ausschneiden. In meinem Fall etwa 40 mm lang, 25 mm breit, 12 mm hoch.



Das Ausschneiden mache ich mit der Dreml und einer dünnen Trennscheibe.
Die Kanten werden gesäubert und auf Gehrung geschliffen.



Als nächstes erfolgt das Verlöten aller Kanten (mit möglichst wenig Lötzinn).
Dann geht es ab auf die Waage - und: SCHOCK!!!


VIIIIIEL zu schwer.
Also - wie so oft beim Mikromodellbau - Gewicht sparen.



Ich habe alle Flächen so weit wie möglich abgeschliffen und zudem in den nicht benötigten Bereichen das Kupfer entfernt.
Beim nächsten Böxchen kommt dünneres Basismaterial (0,5 mm) zum Einsatz.

Immerhin - es hat sich gelohnt:

Als nächstes kommen beide Bauteile des Opto-Kopplers auf kleine Lochrasterabschnitte, so dass man sie anschließend ins Gehäuse löten kann.



Beide Bauteile werden nun kopfüber so tief wie möglich an die Kopfenden des Böxchens gelötet.



Zur Sicherheit dann erst einmal ein neuerlicher Funktionstest:



Wie ehemals im Physikunterricht habe ich erst einmal eine kleine Messreihe aufgenommen:

Widerstandswert des Phototransistors als Funktion des Füllstands. Und siehe da: Bei etwa 1,6 ml geht plötzlich der Widerstandswert von sehr hochohmig auf etwa 5kOhm runter.

An dieser Stelle sei mal angemerkt: Die Bastelei mit dem Dampföl ist ne riesen Sauerei... Das Zeug ist extrem dünnflüssig und taucht nahezu überall dort auf, wo es nicht hinsoll.

Aus genau diesem Grund habe ich mich auch entschieden das Böxchen doppelt zu dichten - einmal über Verlötung und zum zweiten über umlaufende Sekundenkleber-Nähte.

Noch eine Erklärung: Polystyrol kam als Material nicht in Frage, da der Dampfgenerator doch recht heiß wird.



Nun erhält das Böxchen noch einen Deckel. Den Dampfgenerator habe ich so weit unten wie machbar leicht geschlitzt, so dass das Dampföl aus dem Zusatztank einströmen kann.

Ach ja - ich verwende keinen der großen Seuthe-Typen, da diese enorm viel Strom aufnehmeen.

Aus den vorbereiteten Einzelteilen entsteht nun das Kästchen.

Dabei gilt es unbedingt die richtige Lötreihenfolge einzuhalten. Alle zu verlötenden Oberflächen, insbesondere Die Hülse des Dampfgenerators, sind sehr gut anzuschleifen.



Wie man im Bild sieht, wird zuerst der Generator auf dem Böxchen-Boden befestigt.

Die obere kleine Schablone dient übrigens zur späteren Aufnahme im Schiffsschornstein. Das oval gequetschte Shape ist für den Schornstein erforderlich.



Also - Kästchen fertig. Zur Info einmal in allen Ansichten:





Weiter gehts mit den Kontrolllampen. Jawoll - ich wollte eine rote LED (Füllstand zu niedrig) und eine grüne (i. O.) haben. Somit kommen also 2 SMD-LED's Größe 1206 zum Einsatz.

Diese sitzen auf der oberen Schornsteinrosette. Ich habe zuerst die beiden LED's mit den Vorwiderständen in Reihe gelötet und dann mit Sekundenkleber befestigt.



Zur Erinnerung: so eine LED ist 1 mm lang... Bei meinen Wurstfingern und dem exzessiven Kaffeekonsum die Hölle ...

Kurzer Testlauf - juhuu, es funktioniert:

Jetzt geht es zu an die Verdrahtung:



Das Böxchen hat einen vierpoligen "Zentralstecker", über den es auch später im Modell gehalten wird.



Pin 1: +7,4 V - Pin 2: 0 V - Pin 3: Dampfgenerator (gegen Masse) - Pin 4: Füllstand (open collector)

Die Optop-Koppler-LED hängt an einem Vorwiderstand von 560 Ohm. Die Z-Diode mit 1,5 Volt liegt in Reihe zur Dampfgenerator-Wicklung und dient zur Reuktion der zu hohen LiPo-Spannung auf etwa 6,5 Volt.

Hier noch einmal in isometrischer Darstellung:



Und mit angesteckter Verdrahtungsleiste, die später im Modell eingeklebt wird:



Und nun ab auf die Waage:



Mist - doppelt so schwer wie anvisiert. Also wird es demnächst einen zweiten Aufbau geben. Ich probiere mal Epoxy in 0,2 mm oder 0,3 mm Stärke.

Soderle - alles schön fertig, dann kann getestet werden:

Die rote LED zeigt die Unterschreitung des Mindestfüllstands:



Die grüne LED signalisiert, dass alles ok ist:



Nun kommt das gute Stück ins Schiff. Der große Vorteil dabei:

a) das Teil kann jederzeit sehr einfach zur Wartung herausgezogen werden

b) die Befüllung ist mitunter einfacher, als per Kanüle durch den Schornstein

c) bei hohem Seegang kann man Gewicht sparen und ohne Dampfmodul losbrausen



Die Auswertung des Füllstandsignals geschieht am besten per Schmitt-Trigger - da gibt es einen tollen CMOS-Winzling bei C von TOSHIBA.

Möglicherweise funktioniert aber auch die direkte Erfassung über einen Pin des nachgeschalteten Mikrocontrollers. Das kommt als nächstes dran.



Zusammenfassung:

Für die Wurschtelei braucht man etwa einen Basteltag. Preislich liegt das Ganze bei ca. 13 Euro für den Dampfgenerator und ein paar Cent für die restlichen Teile. In jedem Fall rate ich zu ausgiebigen Tests mit den eingesetzten Opto-Bauteilen. Beim Aufbau dann häufig alle Funktionen testen - so entdeckt man am schnellsten mögliche Fehler.

Damit Ihr auch seht, wofür die Bastelei gut war, hier noch ein paar Bilder des Zielobjektes (noch im Aufbau):



Das Böötchen verfügt übrigens über 29 LED in 3 Gruppen schaltbar: Innenbeleuchtung, Außenbeleuchtung und Mast / Positionslichter / Suchscheinwerfer.



Hier mal der stete Wegbegleiter im Mikromodellbau - unser Cent-Stück. Es veranschaulicht die Größenverhältnisse.





Als Letztes dann noch ein kleiner Joke, der sich natürlich aufdrängte...

Ich mache mir ernsthaft Sorgen um die Gesundheit meines Harbour Tugs - er raucht in letzter Zeit so viel...



Fertig lustig. Ich hoffe dieser kleine Bericht hat Euch ein bisschen gefallen. Vielleicht habt Ihr ja auch schon lange nach einer Lösung für die Dampföl-Füllstandsüberwachung gesucht.

Ich würde mich freuen, wenn es jemandem hilft.

Für jede Form von Feedback bin ich natürlich dankbar. Aber treibt es bitte nicht zu dolle - bin hypersensibel und ein absolutes Greenhorn in diesem Forum.

Gruß,

Johannes

Hallo Marek,
ein paar Erfahrungswerte:

1. Die Generatoren werden ordentlich heiß - also zumindest zu heiß, als dass Du sie direkt mechanisch in Polystyrol führen könntest.
   Du brauchst also einen thermischen Isolator zwischen dem Metall und dem Polystyrolgehäuse.
   Aus diesem Grund hab ich halt alles mit dem FR4-Material (Glasfaser/Epoxy) gefertigt. Dieses ist ein sehr schlechter thermischer Leiter.
   
2. Das Dampföl/Dampfdestillat ist ein Sauzeug. Das kriecht Dir überall hin.
   Also höllisch aufpassen und am besten das Modell komplett fertig bauen und perfekt lackieren, bevor Du das erste Mal Öl einfüllst.
   Ganz blöd ist es bei matten Oberflächen, die sofort speckig aussehen, wenn sie mit dem Öl in Berührung kommen.
   
3. Falls nicht eh schon bekannt: Die größte Auswahl an generatoren bietet Firma Seuthe (unter gleichem Namen im Netz).
   Dort gibt es auch eine schöne Aufstellung der verfügbaren Bauformen und Spannungen.
   Einfach unter EBAY den billigsten Anbieter suchen.
   
4. Nach meiner Erfahrung reichen die kleineren für normale Modelle bis 30 cm Größe völlig aus - in Innenräumen sowieso.
   Lediglich an der frischen Luft mit Wind benötigt man für größere Modelle die leistungsstarken Generatoren.

Und nun verrat uns aber auch, was Du vorhast zu bauen???
Gruß,
Johannes

@Marek
Wow - klingt nach Doktorarbeit für Feinmechaniker.

Aber Du wirst doch wohl nicht die Dampfmaschine als Kartonmodell bauen und nur die Kartonvorlage zur Anfertigung von Metalbauteilen verwenden, oder???

Falls Du sie doch aus Karton bauen möchtest, dann kannst Du das mit dem Qualmen wesentlich einfacher realisieren

Erinnert mich alles an Karlsson vom Dach - kennst Du den? Ich glaub von Astrid Lindgren. Ansonsten: Pflichlektüre...

Hallo zusammen und ein ganz besonderen Gruß an Sven,

aufgrund einer Nachfrage per PN zum Nachbau des Dampfmoduls habe ich mal in den alten Unterlagen gestöbert und die alte Schaltskizze hervorgewühlt. 99% der Zeit, die ich brauchte, ging Dank meines Chaos für die Suche drauf.
Sorry Sven, dass es so lange gedauert hat.

Hier die Verdrahtung:



Die 4 Anschlusspins auf dem Foto entsprechen den rechts im Schaltbild gezeigten 4 Anschlüssen.
Das Prinzip ist wie folgt:
Über die Spannung von +7,4 Volt erfolgt an Pin 1 die Versorgung des Moduls.
An Pin 2 findet sich die Masse, in meinem Fall ein geschalteter Ground.
Über Pin 3, wenn dieser mit Masse verbunden wird, erfolgt die Speisung des Seuthe-Dampfgenerators. Da dieser für 6 Volt ausgelegt ist, vernichtet die vorgeschaltete Zenerdiode die Differenz.
Die Infrarot-Leuchtdiode des Opto-Kopplers wird permanent über den 560 Ohm Vorwiderstand von der Versorgungsspannung bedient.
Ist der Füllstand des Dampfdestillats im Döschen hoch genug, so erfolgt die Lichtübertragung von der IR-Leuchtdiode zum IR-Fototransistor. Dieser schaltet dann durch und zieht den Pin 4 "Destillat" auf Masse.
Pin 3 "Dampf" steuert zugleich wahlweise die beiden Leuchtdioden zur Anzeige des Betriebszustands. Liegt Pin 3 auf Masse, so leuchtet die grüne Leuchtdiode (es dampft...). Bleibt Pin 3 offen, so ist über die Kette aus Dampfgenerator und 330 Ohm Widerstand die rote LED aktiviert.

Das Ganze mutet ein wenig kompliziert an. Dies hat seinen einfachen Grund darin, dass ich die minimale Anzahl Pins am Stecker haben wollte.

Will man nun die Information zum Füllstand auswerten, so muss man Pin 4 "Destillat" prüfen. Bei mir geschieht dies über einen Mikrocontroller-Eingang. Alternativ kann man auch eine Treiberstufe (z. B. mit Relais) nachschalten. Achtung: Pin 4 auf Masse (LOW) bedeutet Füllstand OK.

Ich hoffe diese Beschreibung hilft ein wenig. Bei Fragen bitte einfach melden.

Gruß und viel Erfolg,
Johannes