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Dieses Thema hat 13 Antworten
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 ELEKTRONIK
Manfred ( gelöscht )
Beiträge:

07.04.2013 00:10
Grundlagen: Akkuweiche antworten

Ich werde hier versuchen die wichtigsten Fakten für und gegen eine Akkuweiche aufzuzeigen:
Gerade bei Modellen die eine gewisse Größe haben oder Großmodelle ist eine Akkuweiche zu empfehlen.
Das zusätzliche gewicht von ca. 150 g wird durch die zusätzliche Sicherheit die man so gewinnt mehr als kompensiert.

Gegner von Akkuweichen die die Ablehnung damit begründen das jedes zusätzliche Bauteil wieder mehr Unsicherheitsfaktoren beinhalten sei gesagt, das bei sachgemäßem Aufbau und der richtigen Bemessung der Bauteile ein Ausfall auf Grund der Akkuweiche derart gering ist das ich dies als vernachlässigbar ansehe.

Jede Standard - Akkuweiche die nur aus zwei SHOTTKY-Dioden besteht ist selbstverständlich nicht sicher!

Eine Akkuweiche die verschiedene Aspekte berücksichtigt sollte meiner Meinung nach folgende Funktionen beinhalten:
- zwei Schottky-Dioden die über 2 parallele Folienkondensatoren zu den Dioden überbrücken Wechselstromanteile durchlassen.
- diese Dioden sollten immer höher dimensioniert sein als der maximal theoretische Stromaufnahme.
- der Empfänger sollte über ein RC-Glied und einen weiteren Siebkondensator gegen Spannungsschwankungen geschützt sein.
- eine Supressor-Diode nach dem RC-Glied schützt den Empfänger zu 100% vor Servorückwirkungen und damit vor Spannungsspitzen die den Empfänger temporär deaktivieren.
- generell sollte es eine sternförmige Kabelverlegung geben, also + und - haben bei allen Komponenten einen zentralen Verknüpfungspunkt.
- weiterhin soll durch weitere Stützkondensatoren auf der Akkuweiche der Empfänger gegen Spannungseinbrüche gesichert werden, sollte es Belastungsspitzen geben die die Spannung stark verringern können.

Des weiteren gelten folgende Parameter:
- des weiteren sollen alle Kanäle des Empfängers je 3 Ausgänge erhalten um hier die Verwendung von Y-Kabeln zu vermeiden.
- die gesammte Verkabelung auf der Stromversorgungsseite sollte min. 0,75 mm besser 1,5mm Querschnitt beinhalten ( vom Akku zum BEC und zur Weiche).
- alle Servokabel sind gegen 0,35 besser 0,5 mm Querschnitt zu tauschen, dabei sollte nur gedrillte Leitungen zum Einsatz kommen.
- bei Verbrennungsmotoren sind 2 BEC besser S-BEC erforderlich
- bei Elektroantrieb hat der Brushlesregler zumeist ein BEC-SBEC integriert 2/2/5 A.
- das 2. BEC/S-BEC für den Stützakku sollte min. 5 A liefern können
- der 2. SBEC sollte auf 6 V U-OUT eingestellt werden und der des Brushlesreglers auf 5,5 V.
- die SCHOTTKY-Dioden haben ca. 0,3 V Spannungsabfall zur Folge und so werden einmal 5,7 V und einmal 5,2 V zusammengeführt nach den Dioden.
- der Stützakku (BEC-2) 3 S 1200 wird so lange eine etwas höhere Spannung liefern bis sich diese Spannung auf den Level des BEC-1 reduziert hat.
- BEC-2 wird erst mal den Strom so lange für Empfänger/Empfänger liefern bis sich diese Spannung auf 5,2 V verringert hat.
- der Vorteil ist der, das so das BEC-1 entlastet wird und der Brushlessregler nicht der Gefahr einer Überhitzung ect.ausgesetzt ist.
- bei Verbrennungsmotoren sind 2 x 3S 1200 erforderlich. (Minimum!)

Folgende Schaltung beinhaltet alle wesentlichen Komponenten für eine funktionierende Akkuweiche:

D1 = Entkopplungsdiode (SB530,SB 560 GI 9708 ect.)
C4 = Entkoppungskondensator (100 nF/Folie 63 V)
R1 = Vorwiderstand für LED (560 - 1 K je nach LED)
LED-1 = LED rot 3 mm
C1-3 = Sieb-/Glättungskondensator (1000 uF/10 V) besser ist > V trocknet dann nicht so schnell aus!)
C4 = Abkoppungskondensator für hochfrequente Schwingungen (100 nF/63 V Folie)
R5/C7 = Siebglied für den Empfänger (1 bis 5 Ohm/ 100 nF/63 F Folie)
C 3 = Sieb-/Glättungskondensator nach dem Siebglied (1000 uF/16 V)
D3 = Supressor-Diode 6,8 V die die Spannung am Empfänger auf max. 6,8 V begrenzt und höhere U-IN kurzschliest.
R1 = Vorwiderstand (560 - 1 K je nach LED)
Led-3 = Led 3mm (Spannungsanzeige am Empfänger)

D4 = Supressor-Diode, die schützt zu 100% den Empfänger vor Servorückwirkungen über das Servokabel (6,8 V)
C6 = Stütz-/Glättungskondensator der die Spannung am Servo bei hoher Belastung kurzfristig stabilisiert (1000 uF/10 V)

D4 + C6 sollten so nah wie möglich an jedem Servo angelötet werden, das gilt um so mehr je weiter das Servo vom Empfänger montiert wird.
Das bedeutet das in einem 1,40 m Modell nur die Heckservos (Höhe/Seite) so bestückt werden sollten.
In einem Großmodell > 2 m ist jedes Servo das > 0,5 m vom Empfänger montiert ist so zu bestücken.

Alle Elkos sind Low ESR - Elkos!
Für die Elkos gilt: je größer die Kapazität um so höher die Glättungswirkung.
Nur die Größe des Elkos begrenzt hier die Kapazitätsgröße.

Ein "dicker" Elko mit 10.000 uF/16 V der über ein Servokabel án einen Empfängerkanal gestekt wird (kurze Leitung) hilft hier ungemein weiter.

Die Lösung für den Empfänger und für die Servos eine komplett getrennte Spannungsversorgung zu nehmen die nur durch
die Masseleitung einen Bezugslevel haben ist hier noch eine weitere Verbesserungsmöglichkeit.

Das waren erst mal die wesentlichen Merkmale und Erfordernisse an eine Akkuweiche!
Welche Schwachpunkte es auch bei modernen Fernsteueranlagen auf der Empfangsseite gibt wird im nächsten Kapital aufgezeigt.

Um zu verstehen welche komplexen Vorgänge sich auf der Empfangsseite abspielen werde ich das so erklären das auch der "Nicht-Elektroniker" das versteht.

Angefügte Bilder:
Akkuweiche-Plan.jpg  
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Manfred ( gelöscht )
Beiträge:

07.04.2013 13:31
#2 RE: Grundlagen: Akkuweiche antworten

Hier mal die grundsätzliche Wirkungsweise einzelner Bauteile die hier verwendet werden:

R = Widerstand
Jeder Widerstand begrenzt einen Strom, gleichzeitig fällt aber bei fliessendem Strom über dem Widerstand eine Spannung an die sich
aus U = R x I definiert.
Gleichzeitig fällt aber auch eine Verlustleistung an: P = U x I

Bei einer Reihenschaltung von einem Widerstand und einer LED (1,8 V) an einer U = 6 V muß der Vorwiderstand so groß sein
das eine Spannung von U - U-LED = 4,2 V abfällt.
I-LED = 0,010 A

Somit ergibt sich R = U-R : I-LED = 4,2 : 0,01 = 420 R (Ohm)

Hier kommt es nicht auf den genauen Wert an.
In der Regel nimmt man aus der Normreihe die Werte 390 R oder 470 R.

Da jeder Widerstand nur eine maximale Verlustleistung verträgt muß dieser entsprechend ausgelegt sein.
P= U x I das bedeutet U-R x I-LED = 4,2 x 0,01 = 0,042 W

Das bedeutet das der Vorwiderstand mit 1/2 W voll ausreichend ist.

Der Kondensator:
Dieses passive Bauteil gibt es gepolt +- oder ungepolt.
Ein Keramik- oder Folienkondensator ist in der Regel ungepolt, ein Elko zumeist gepolt.
Ein Kondensator muß immer auf die anliegende Spannung ausgelegt sein.
Hier min. 10 V.

Das verpolen eines Elko führt unweigerlich zu einer Zerstörung in der Regel explodiert so ein Elko.

Ein Kondensator parallel zu einer Versorgungsspannung ist ein Speicher der Strom speichert und dabei die Betriebsspannung
gegen temporäre Spannungseinbrüche auf der Lastseite absichert.

Das bedeutet je größer der C ist um so höher ist der Glättungsgrad bzw. die Siebwirkung.

Gleichzeitig bildet dieser C für niederfrequente Wechselspannungsanteile einen kleinen Widerstand (Kurzschluss), diese werden so vom Verbraucher ferngehalten.
Ein kleiner Kondensator z.B.: 100 nF bildet für hochfrequente Signalanteile wiederum einen sehr kleinen Widerstand.

Deshalb wird man in fast allen Schaltungen die mit der Spannungsstabilisierung zu tun haben immer einen gr. C (gepolt) mit einem kleinen C (Folie) parallel zur U-IN sehen.
Die Berechnung lasse ich mal aus Verständnisgründen weg.

Grundsätzlich bewegen die Werte für C-parallel als Speicher im Bereich von 100 bis 10.000 uF im Modellbau
Für C-parallel als Siebkondensator werden zumeist Werte von 10 bis 100 nF verwendet.

Im ausgeschalteten Zustand bildet jeder C einen Kurzschluß der aber sobald U anliegt dazu führt das der Kondensator aufgeladen wird
und dann die gespeicherte Energie im Bedarfsfall wieder abgibt.
Das bedeutet das bei sehr gr. C ein sehr gr. Strom von bis zu mehreren 100 A für Millisekunden fließen kann.
Deshalb müssen die Dioden davor für diese Ströme ausgelegt sein.

R + C in Reihe:
Wie im Schaltbild zu sehen bildet R2 und C3 ein RC-Glied/Filter.
Das bedeutet das die Spannung am Empfänger einige Millisekunden später anliegt da zuerst C3 aufgeladen werden muß.
Daraus folgt das die Spannung am Empfänger etwas niedriger ist als die U-IN, da über R2 ja eine Spannung abfällt.
C3 ist ein Glättungskondensator der bei negativen Impulsspitzen die Spannung am Empfänger kompensiert für kurze Zeit.

Der Widerstand R2 verhindert ein sofortiges abfliessen der Energie aus C 3 in die restlichen Verbraucher.
Das bedeutet das die Spannung am Empfänger für eine gewisse Zeit in einem Bereich bleibt und der Empfänger sich nicht abschaltet.
(Bindingverlust!)
C3 bildet weiterhin für niederfrequente Spannungsanteile eine Art Kurzschluss.
C7 bildet für hochfrequente Spannungsanteile eine Art Kurzsschluss.

Die Diode:
Eine Diode ist ein aktiver Haltleiter der aus einer PN oder NP - Schicht besteht.
Eine Diode lässt Strom nur in eine Richtung durch.
Jede Diode hat immer eine maximale Verlustleistung, das bedeutet das Strom und Spannung begrenzt sind.
Jede Diode hat einen Spannungsabfall zur Folge.
Eine Siliziumdiode ca. 0,7 V
Eine SHOTTKY - Diode ca. 0,3 V

Generell verwendet man im Modellbau hier nur SHOTTKY - Dioden.

Warum?
Bei Strömen von 5/10 A wird die Verlustleistung an der Diode sehr hoch (Wärme)
P = U x I
das bedeutet das bei 0,7 v mal 10 A hier 7 Watt Wärme an diesem Bauteil entstehen die abgeführt werden muß.

Weiterhin soll die Spannung am Empfänger nicht zu gering werden.
Ist ein BEC/S-BEC nur auf 5 V einstellbar dann bleiben nach D1 nur noch 4,7 V übrig.
Das kann bei hohem Laststrom (Servos) dazu führen das die Spannung < 4 V fällt und der Empfänger aussteigt.

Daher nur BEC/S-BEC mit min. 5,5/6 V benutzen und entsprechendem Laststrom.

D1 wird hier als Entkopplungsdiode bezeichnt da sie bei Wegfall der U-IN keinen Strom in Richtung BEC-2 fließen lässt.
Das bedeutet fällt ein Akku/BEC aus so beeinflusst das nicht die andere Seite.

Die Suppressor Diode D3:
Diese besteht aus 2 gegeneinander gerichteten Dioden die ab einer bestimmten Spannung leitend werden.
In diesem Fall wird diese Diode oberhalb von 6,8 V leitend und bildet somit für Spannungen > 6,8 V oder > - 6,8 V eine Art Kurzschluss
die nur durch den Widerstand der Diode begrenzt wird.

Warum diese Diodenart:
Fakt ist das jeder Empfänger auf Spannungsspitzen die die zulässige U-In übersteigen mit einem Ausstieg reagieren.
Auch wenn diese Spannungsspitzen nur Millisekunden anliegen kann dies den Empfänger zum Bindingverlust bewegen.

Woher kommen diese Spannungsspitzen:
Jedes Servo hat einen Motor und jeder Motor hat Spulen.
Jede Spule hat die Eigenschaft im Abschaltfall eine gegengerichtete Spannung aufzubauen die wesentlich die U-IN am Empfänger übersteigen kann.
Daher wird man an jedem Relai zum Beispiel immer eine Freilaufdiode sehen (einfache Siliziumdiode).
Da hier aber die Spannungsspitzen sowohl positiver als auch negativer Art sein können verwendet man diese Diodenart die sehr schnell reagiert.

Somit ist diese Suppressordiode eine Freilaufdiode für die Servos.

D4 + C6:
Diese beiden Bauteile sollten sehr nahe an den Servos angebracht werden.

C6 ist als Speicherpuffer anzusehen.
Da gerade bei weit entfernten Servos die Spannungsversorgung über lange Kabel zumeist noch unterdimensioniert zu einem Spannungsverlust an der Zuleitung zum Servo führen wenn dieses einen hohen Strom aufnimmt, führt das dazu, das die Spannung am Servo sinkt, damit die Reaktionszeit und die Haltekraft.
Werte von 1000 bis 4700 uF/16 V Elko sind hier brauchbar.
Da diese Elkos nur wenige gr. wiegen sind hier auch größere Werte möglich.

Bedenken Sie aber das jeder Kondensator im Einschaltaugenblick einen sehr hohen Strom zieht, der D1 erst mal verkraften muß.
Bei 7 Servos und 7 x 2200 uF und den anderen C kommen da schnell 10.000 bis 15.000 uF zusammen.

Damit wären die grundlegende Wirkungsweise der verwendeten Bauteile der Akkuweiche erklärt.
Ich habe mich auf verständliche Erklärungen begrenzt, man könnte ganze Bücher zu dieser Thematik schreiben.

Grundsätzlich gelten folgende Parameter für Bauteile zu beachten:
Widerstand: Leistung in Watt (W)
Kondensator: Spannung in Volt (V), Polung
Diode: Sperrspannung , max. Strom, Verlustleistung , Polung
Supressordiode: Durchlassspannung , max. Strom , Verlustleistung


Die Bauteile als Photo für den Laien:

Bild 1: Widerstand
Bild 2: Kondensator gepolt (Elko)
Bild 3: Kondensator ungepolt (Folie)
Bild 4: Diode ( Anode = In Kathode = Out = weisser Strich)
Bild 5: Supressordiode in SMD

Angefügte Bilder:
R.jpg   Elko.jpg   Folie.jpg   Diode.jpg   Spressordiode.jpg  
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Manfred ( gelöscht )
Beiträge:

07.04.2013 14:41
#3 RE: Grundlagen: Akkuweiche antworten

Die RC - Anlage:
Wer wie ich schon in den 60-ziger Jahren mit Graupner Tip-Tip und Doppelsuperheat so groß wie heutige 3S Lipo geflogen ist und Servos (Bellamatic)
die keine großen Dehkräfte aufgebaut haben und dann noch im 27 MHz betrieben worden der wird verstehen das die heutigen 2,4 GHz Anlagen ein Meilenstein
in der Entwicklung des Modellflugs darstellen.

Früher wurde jeder Spant einer Tragfläche mühsam mit dem Balsamesser herausgearbeitet und Tragflächen mit Papier gespannt und dann lackiert.

Heute kauft man sich ein fertiges Modell, die Anlage wird eingebaut und schon fliegt man los.

Das alle Hersteller von RC-Anlagen schon bestimmten Gründen nicht immer für alle Eventualitäten ausgerüstet haben, sollte klar sein.
Das seit einiger Zeit einige Hersteller bestimmte Power-Elkos als zusteckbare Lösung anbieten zeigt ja nur das man hier immer noch was verbessern kann.

Piloten die mit einem kl. Segler oder SHOCKY agieren werden zu meist hier keine Probleme haben, wenn hier bestimmte Dinge beachtet werden.

Die Piloten die größere, schnellere und damit teure Modelle bewegen werden versuchen hier bestimmte Dinge positiv zu verändern die gerade
erst durch die Größe des Modells entstehen.

Modelle ab ca. 1,40 m Spannweite haben zumeist Platz für einen 2. Stützakku.
Das bedeutet das der Einbau einer Akkuweiche den Ausfall der Empfangsanlage durch einen Defekt am Akku kompensiert.
Das beide Akkus gleichzeitig ausfallen ist derart unwahrscheinlich das ich das als nicht gegeben ansehe.

Schwachpunkt Nr.1: Die Strom Verkabelung
Wer sich mal anschaut wie oft hier mit Kabelquerrschnitten von < 1 mm geflogen wird der wird verstehen warum gerade bei langen Leitungslängen
ein Spannungsverlust die Folge ist.

Die gesammte Kette vom Lipo zum Brushlesregler oder zum BEC/SBEC sollte min. 1 mm besser 2 mm hochflexibler Litze bestehen.
Dabei gilt: je kürzer die Wege um so geringer ist der Spannungsverlust durch die Stromleitung.

Die Steckverbindungen Motor zum Bruchlesregler sollten so gewählt werden das diese für die maximale Stromaufnahme ausgelegt sind.
Jede Steckverbindung bildet einen Übergangswiderstand und damit einen Spannungsverlust.

Ein Motor der 10/20 A benötigt sollte mit 3 mm Goldsteckern versehen sein.
Dies kann bei Motoren > 60/80 A dazu führen das hier 6 mm Stecker klar im Vorteil sind.

Betrachtet man die gesammte Kette dann kommt man auf einige Steckverbindungen:
- vom Motor zum Bruchlesregler (4 besser 6 mm Stecker/Buchsen vergoldet)
- vom Akku zum Brushlessreler (4 besser 6 mm Stecker/Buchsen vergoldet)
- vom BEC/SBEC des Brushlesreglers zum Empfänger (Multiplex Steckverbinder doppelt belegt)
- vom Empfänger zum Servo ( Servostecker aber mit 0,5 mm gedriltem Kabel)

Schwachpunkt 2: Die Kabellänge bei Servos
Gerade bei größeren Modellen ist man gezwungen einige Servos mit Verlängerungskabeln zu bestücken, zumeist ist dort der Querschnitt < 0,2 mm.
Zudem kommen 2 weitere Steckverbindungen dazu die gesichert werden müssen.

Das hier gerade bei der Verwendung von Digitalservos und deren teilweise hohe Stromaufnahme wenn diese gleichzeitig angesteuert werden,
von solch einem Kabel nicht mehr die volle Spannung am Servo ankommt sollte einleuchten.

Zumeist sind diese Kabel als Flachkabel ausgeführt.
Da jedes Kabel an Board eines Modells auch als Antenne fungiert sind hier Tür und Tor für hochfrequente Störimpulse geöffnet.
Durch Ferritringe versucht man diese Problem zu beseitigen.

Die Lösung die ich vorziehe:
Alle Servos die einer Verlängerung bedürfen bekommen eine komplett neue Verkabelung aus 3 x 0,5 mm verdrillter Leitung, die den Vorteil hat das hier eine Art Faradayischer Raum entsteht der keine Störimpimpulse zum Kabel weitestgehends durchlässt.
Abgeschirmte Kabel wären hier das Nonplusultra die aber zu meist zu voluminös werden und sich nicht am Servo montieren lassen.

Der Nachteil ist der Garantieverlust der mich aber noch nie bei Dingen dieser Preisklasse berührt hat.

Schwachpunkt 3: Das Steuersignal zum Servo.
Das Steuersignal das vom Empfänger zum Servo geleitet wird ist rechteckförmig.
Da jedes Kabel eine Kapätität beinhaltet die mit zunehmender Kabellänge zunimmt wird dieses Rechtecksignal verschliffen, was bedeutet das die normalerweise 90 Grad steile Flanke zu einem Bogen wird.
Das Servo wird irgendwann diese Flanke nicht mehr als solche erkennen und nicht mehr weiter Befehle ausführen.
Da über dieser Steuerleitung nur sehr geringe Ströme fliessen ist der Querschnitt dieser Leitung nur unter dem Aspekt Kapazität zu sehen.
Bei einem abgeschirmten Steuerkabel oder verdrilltes Kabel sind Störimpulse zum Servo oder Empfänger eher zu vernachlässigen.

Bei extremen Längen wird man mit Optokopplern agieren oder Aufholverstärkern.

Mein Fazit:
Wie man an den aufgezeigten Beispielen sehen kann, ist es möglich sein Modell noch sicherer zu machen.
So eine Akkuweiche und der Einsatz von Stützkondensatoren und der Suppressor Dioden führt hier schon zu einem erheblichen Zugewinn an Sicherheit.
Das jede Erweiterung auch neue Fehlermöglichkeiten beinhaltet ist logisch wer aber hier weis was tut sollte diesen Aspekt vergessen.
Die größte Fehlerquelle bei einem Modellflieger liegt zwischen den Ohren!

Immer dann wenn ein Flieger am Boden liegt und man nicht den Grund dafür kennt wird man sich darum bemühen müssen die möglichen Fehlerquellen zu vermeiden.
Dazu gehört auch eine doppelte Stromversorgung des Senders.

Wie das geht habe ich ja hier schon aufgezeigt.

Beide Dinge wie Stützakku im Modell mittels Akkuweiche und Stützakku im Sender sind für wenige € zu realisieren.
Mehr geht nicht!

Der Einsatz von sogenanten LED-Voltanzeigen die auf die Akkuweiche geklebt werden und die Spannungsveränderung unter Lastbetrieb anzeigen wären dann das Nonplusultra.
So hat man visuell immer bei den Steuerbefehlen vor dem Start die Kontrolle ob alles auf der Spannungsseite in Ordnung ist.

Ein einbrechen der Spannung um mehre LED würde hier einen Fehler signalisieren.
Wer dazu noch Fragen hat oder Hilfe benötigt kann sich an mich wenden.
Da ich über eine große Werkstatt mit zigtausenden Bauteilen, Oszilloskob und Messgeräte verfüge sind Lötarbeiten immer möglich!

Manfred ( gelöscht )
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07.04.2013 15:05
#4 RE: Grundlagen: Akkuweiche antworten

Das Schaltbild für getrennte Versorgung von Empfänger und Servos:

Hier gilt zu beachten das die Plusleitung der Servokabel nicht an den Empfänger kommen sondern an einen gemeinsamen Punkt von der externen Stromversorgung.
Nur die Masseverbindung als Bezugspunkt bleibt hier verbunden.

Generell ist auf eine sternförmige Verkabelung zu achten.

Möchte man Servos mit höherer Spannung betreiben z.B. 8,4V oder höher bietet es sich an hier eine komplette Trennung vorzunehmen.
Das bedeutet das der Empfänger ein eigenes BEC/SBEC erhält und so komplett von Einflüssen der Servos getrennt wäre.
Dieses BEC kann sehr klein sein was den Strom betrift.

Ein moderner 7806 kann hier sehr gute Dienste leisten, denn bei ca. 70 mA Stromaufnahme sind dann Funktionsausfälle des Empfängers
durch Schwankungen auf der Spannungsseite komplett verschwunden.

Benutzt man externe S-BEC so ist die Positionierung im Bereich der Servos noch eine Alternative.
Meine verwendeten S-BEC wiegen nur wenige g und kosten < 8 € mit 3 max. 5 A/kurzschlussfest und einstellbarer U-OUT.

Das bedeutet das man in einem Großmodell mehrere S-BEC im Bereich der Servos verbaut und so sehr kurze Leitungswege hat.
Spannungsverluste auf der Eingangsseite vom LIPO zum S-BEC sind hier komplett zu vernachlässigen da die U-IN um einiges höher ist als die U-OUT.

Die U-IN sollte min. 3 V höher sein damit der BEC etwas Regelbereich hat!

Angefügte Bilder:
Weiche 2.jpg  
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Manfred ( gelöscht )
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07.04.2013 15:26
#5 RE: Grundlagen: Akkuweiche antworten

Hier mal ein Beispiel eines preiswerten S-BEC der mehrfach in einem Großmodell verbaut werden kann:

http://www.ebay.de/itm/7A-5V-U-Bec-UBEC-...=item27cbb602e9

Manfred ( gelöscht )
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07.04.2013 16:49
#6 RE: Grundlagen: Akkuweiche antworten

Das VU - Meter:

Diese Anzeige benutze ich in jedem Modell.
Hier gibt es gewaltige Preisunterschiede!!!

Diese Anzeige kann über ein Servoverlängerungskabel auch im Cockpit eines Models oder da angebracht werden wo man vom Boden aus eine Kontrolle hat.
Der Stromverbrauch ist vernachlässigbar!

http://www.bluesky-modellbau.de/index.php?a=141&lang=eng


Eine Anzeige im Modell:
Hier sollten generell alle Servos im Test gleichzeitig volle Ausschläge tätigen, dabei sollte sich die Anzeige maximal um 2 LED nach unten verändern.
Ein Test der Spannung sollte immer unter voller Last erfolgen!

Angefügte Bilder:
21-09-2009-2.JPG   Hextronik.jpg  
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Manfred ( gelöscht )
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07.04.2013 17:33
#7 RE: Grundlagen: Akkuweiche antworten

Servokabel:
Für längere Servokabel bietet sich dieses Kabel an:

http://www.reichelt.de/Mikrofon-Videolei...artnr=ML+238-10

Da der Querschnitt mit 0,38 mm ok ist je Servo kann die beiden Abschirmungen als Masse nutzen.
Ein Innenleiter als Plusleitung und ein Innenleiter als Steuerleitung.

Durch die Abschirmung sind diese Kabel gegen äußere Fremdspannungen geschützt!

Ich werde das mal testen wie das Steuersignal nach unterschiedlichen Längen aussieht.
Ideal wäre es wenn die Steuereingangsseite mit einem Multiplex-Stecker bestückt würde.
Da würden dann alle Kabel doppelt belegt was die Übergangswiderstände an der Steckverbindung etwas minimiert!
Nur vergoldete Steckverbinder benutzen!

Manfred ( gelöscht )
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08.04.2013 17:10
#8 RE: Grundlagen: Akkuweiche antworten

U-IN Empfänger R-617 Robbe:

Die minimale U-IN liegt bei ca. 3,2 V.
Zwischen 3 bis 3,2 V kommt es zu einem bistabilen Zustand, Ein-Aus.....abwechselnd.
Die obere U-IN liegt laut Robbe bei 6 V, ich denke aber das hier ein Sicherheitspuffer von 1- 2 V drin sind temporär.

Generell sind alle Empfänger intern über eine Díode gegen Falschpolung geschützt.
Passiert das doch dann gibt es Rauch aus dem Empfänger und wenn schnell genug reagiert muß nur die SMD-Schutz-Diode ausgetauscht werden.

Bei verwendung von 6 Digitalservos DYMOND 4000 gleichzeitig angesteuert ohne Last am Servo bricht die Spannung um ca. 0,5 bis 0,7 V am S-BEC ein.
Das bedeutet das der Empfänger min. 4 V U-IN benötigt um auch im Volllastbetrieb sicher zu funktionieren.

Bild 1: Aufbau der Versuchsschaltung
Bild 2: die Akkuweiche mit Empfänger und LED-Anzeige

Angefügte Bilder:
P4090037.JPG   P4090057.JPG  
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Manfred ( gelöscht )
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08.04.2013 17:28
#9 RE: Grundlagen: Akkuweiche antworten

Das Steuersignal:
Jeder Kanal liefert ein Rechtecksignal mit sehr steilen Flanken.
Die Spannung betragt 2,8 bis 3 V so lange die U-IN > 4 V liegt.

Da hier so gut wie kein Strom fließt ist das nur ein spannungsgesteuerter Ausgang zu den Servos.
Die Kabeldicke ist hier somit bezüglich des Querrschnitts nicht entscheident.

Das Rechtecksignal bildet aber bei kapazitiven Einflüßen auf der Oberseite ein schräges Dach und die Anstiegsflanke wird je nach Kapazität flacher.
Ein Test mit einem C = 330 nF parallel zu der Steuerleitung führte sofort zu einem Servozittern.

Weitere Test ab welcher Länge und bei welcher Kapazität das Servo aussteigt folgen noch.
Da alle Servos sehr unterschiedlich auf diese kapazitiven Einflüsse reagieren sind alle Erkenntnisse nur Hinweise was passieren kann.

Bild 1: das Steuersignal

Angefügte Bilder:
P4090050.JPG  
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Manfred ( gelöscht )
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08.04.2013 23:17
#10 RE: Grundlagen: Akkuweiche antworten

Ferritringe:

Eine weitere Möglichkeit besteht darum alle Servokabel mit Ferritringen zu versehen um Störsignale die vom
Servokabel das wie eine Antenne wirkt, aufgenommen zu werden eleminiert werden.


Tipp zur Entstörung mit Ferriten
Auch beim Aufbau von Entstördrosseln gilt nicht "Je mehr Windungen desto besser". Das Problem ist, das das Störsignal bei
zunehmender Wicklungsdichte über die schädliche Wicklungskapazät von Windung zu Windung koppelt und die Spule so unwirksam wird

(Deshalb sollten die Wicklungen nicht übereinander sondern nur nebeneinander ausgeführt werden.)

Je nach stärke der Störungen sollten Sie mit verschiedenen Ferritdurchmesser und auch Windungszahlen experimentieren.
Die Erfahrung zeigt, daß bei den kleinen 12-14mm großen Ferritringen ca. 4-5 Windungen und bei den größeren Ferritringen
ab 17mm Durchmesser bis zu 7 Windungen das Beste Ergebnis zeigen.

Zum besseren durchführen der Servokaben durch die kleinen (12-14mm) Ferritringe sollten Sie die Servostecker von den Kabeln demontieren.
Das demontieren der Servostecker ist recht einfach, Sie können die Kontakte mit einer Nadel entriegeln und die Metall-Pins aus den Kunststoffgehäusen ziehen.

Die Ferritringe sollten möglichst nah am Empfänger montiert werden.

Eine von uns häufig anzutreffendes Fehlerbild waren Störungen welche über die Motorregler (mit und auch ohne BEC) in die Emfänger übertragen wurden.
Bei ungünstigen Bauteilanordnungen im Flugzeug können trotz einwandfrei funktionierender Regler und Empfänger
nicht unerhebliche Störungen von der Motorbremse verursacht werden.

Die Störungen sind hauptsächlich vorhanden wenn sich das Flugzeug auf der Antennenspitze des Senders befindet.
Mit ausnahme der Graupner SPCM - Empfänger sind davon alle Empfänger betroffen.

Eine Montage eines 17mm Ferritring mit 5 Windungen in die Leitung
zwischen Regler und Empfänger kann zu einem störungsfreien Betrieb von Servos führen.

Soweit die Infos die im www dazu zu finden waren!

Angefügte Bilder:
ferrit_x17_1 (1).jpg  
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Manfred ( gelöscht )
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09.04.2013 00:01
#11 RE: Grundlagen: Akkuweiche antworten

Servokabel:
Ein 3 adriges verdrilltes Servokabel gibt es in 3 Querrschnitten: 0,14 mm, 0,3 mm , 0,5 mm.

Werden Digitalservos verwendet ist das 0,5 mm 1. Wahl
In einem SHOCKY ist es völlig egal!

Es gilt die Regel das je länger die Wegstrecke des Servokabels ist dieses um so einen höheren Querrschnitt besitzen sollte.

Zum befestigen der Servostecker ist folgende Crimpzange erforderlich,ich löte aber generell mit 0,5 mm Lötzinn noch mal nach, sicher ist sicher!
Die Servostecker sollten wie alle Steckverbindungen im Modellbau vergoldet sein!

Angefügte Bilder:
Crimpzange-Spezial-fuer-Servostecker-03110730_b_0.JPG   Servokabel-10m-JR-gedrillt-0-25-03110711_b_0.JPG  
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Manfred ( gelöscht )
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09.04.2013 00:20
#12 RE: Grundlagen: Akkuweiche antworten

Spezifischer Widerstand ρ (rho)
Jedes Material hat einen eigenen Widerstand, der von der Atomdichte und Anzahl der freien Elektronen abhängig ist. Der Widerstand wird deshalb spezifischer Widerstand genannt.
Je kürzer die Leitungslänge und je größer der Leitungsquerschnitt des Materials, desto geringer der ohmsche/elektrische Widerstand. Die Abhängigkeit von der Leitungslänge wird dadurch erklärt, dass die Elektronenbewegung auf einer größeren Strecke stärker gehemmt wird, als auf einer kürzeren Strecke. Durch eine Änderung der Leitungslänge und des Querschnitts ändert sich nur der ohmsche Widerstand.
Der spezifischer Widerstand ist eine Materialkonstante und ist somit ein fest definierter Wert.

Definition:
Der Widerstand eines Leiters von 1 m Länge und 1 mm² Querschnitt bei 20°C heißt spezifischer Widerstand.
Den Kehrwert des spezifischen Widerstands nennt man elektrische Leitfähigkeit.

Formelzeichen
Das Formelzeichen des spezifischen Widerstands ist ρ (rho) aus dem griechischen Alphabet.

Maßeinheit
Der spezifische Widerstand wird auf der Basis von 1 m Länge, 1 mm² Querschnitt bei einer Temperatur von 20°C angegeben.

Beispiele für den spezifischen Widerstand (bei 20°C)
Silber: ρ = 0,015
Kupfer: ρ = 0,01786
Aluminium: ρ = 0,0278

Formel zur Berechnung

Der elektrische Widerstand eines Leiters mit einer über seine Länge konstanten Querschnittsfläche (Schnitt senkrecht zur Längsachse eines Körpers) beträgt:

R = p x l : A

wobei R der elektrische Widerstand, ρ der spezifische Widerstand, l die Länge und A die Querschnittsfläche des Leiters ist.
Folglich kann man aus der Messung des Widerstandes eines Leiterstückes bekannter Geometrie bestimmen:

Beispiel:
10 m Kupferkabel mit einem Querschnitt von 0,5 mm haben einen Widerstand von 0,3572 Ohm.

Bei 500 mA Strom fällt über dieses Kabel eine Spannung von ca. 0,18 V ab.
Bei 2000 mA sind das 0,75 V

Daher ist der größere Kabelquerschnitt immer dann positiv wenn nicht Gewichtsgründe dagegen sprechen.
Weiterhin sollte es in einer Kette von Leitungen nicht unterschiedlich dicke Kabelquerschnitte geben.

Alle Verbindungen (+-) nach dem BEC/S-BEC sollten gleich dick sein.
Ein Kabel 0,5 mm vom BEC zu Empfänger sollte nicht in ein Kabel 0,14 vom Empfänger zum Servo wechseln wenn hier digitale Servos hoher Leistung angesteuert werden.
Dieser Engpass kann dann tödlich sein.

Daher kommt den Steckverbindungen und deren Lötquallität eine hohe Bedeutung.
Das schwächste Glied in einer Kette führt zum Verlust der ganzen Kette!

Wer mit einem 5/10 Watt Lötkolben versucht Dean-Stecker oder 4/6 mm Rundstecker zu löten der wird hier keine vernünftige Lötstelle erstellen.
Kalte Lötstellen brechen schneller und bedeuten höherer Widerstand.

Man sieht, das dieses Thema sehr komplex werden kann!

Manfred ( gelöscht )
Beiträge:

09.04.2013 10:48
#13 RE: Grundlagen: Akkuweiche antworten

Eine Akkuweiche mit getrennter Spannungsversorgung und mehreren S-BEC:
In einem Großmodell wo es nicht auf ein paar Gramm mehr ankommt würde ich wie folgt agieren:

Akku 1 = Antriebsakku
Akku 2 = Stützakku dieser kann wesentlich kleiner sein aber min. 3 S

S-BEC 1 = im Brushlessregler der den Motor steuert enthalten
S-BEC 2 = extern
S-BEC 3 = extern, wird bei sehr langen Wegen kurz vor dem Servo deponiert.

Es gilt:
Das S-BEC das die Servos steuert sollte immer etwas überdimensioniert sein. (10 A)
Wird je S-BEC nur 1 bis 2 Servos versorgt reicht ein 3 max. 5 A S-BEC aus.
Da der Empfänger sehr sehr wenig Strom verbraucht kann hier das S-BEC auf 2 A beschränkt werden.

Die ganzen Stützkondensatoren entfallen fast vollständig wenn Empfänger und Servos getrennte Spannungsversorgungen erhalten.
Die Masse sollte immer Sternförmig auf einen Punkt gelegt werden.

Egal ob Akku 1 oder 2 ausfällt es wird immer für eine gewisse Zeit die Funktion des Empfängers und des Motors gewährleistet sein.
Ein Ausfall des Motors signalisiert ja das der Antriebs-LIPO leer wird.

Der Stützakku sollte immer auf die Anzahl und Art der Servos ausgelegt sein.
In einem Modell mit 4 Servos reicht dann ein 3S 1200 aus.

Wichtig:
In den Servokabeln die nur noch das Steuersignal beinhalten muß die Plus-Leitung deaktiviert werden.
Wird das nicht gemacht kann das zum Tod mancher BEC/S-BEC führen.

Die Steuerleitung sollte gedrillt sein! (3 x 0,5 mm)
Die nicht benötigte Plusleitung kann auf Messe gelegt werden was die Abschirmung des Steuersignals weiter verbessert.

Da die Spannung am S-BEC einstellbar ist würde ich die dem Verbraucher anpassen, Servos die bis zu 8,4 V vertragen sollten mit 8 V versorgt werden.
Das S-BEC für den Empfänger ist zumeist auf 6 V einzustellen.

Da ein S-BEC einen minmalen Stromverbrauch beinhaltet ist der Einsatz mehrere S-BEC kein Problem!
Für die Servos reichen einfache kleine und leichte S-BEC 8 bis 16 g aus.

Die Verwendung von "normalen BEC" sollte hier vermieden werden!

Angefügte Bilder:
Akkuweiche-3.jpg  
Als Diashow anzeigen
Manfred ( gelöscht )
Beiträge:

09.04.2013 12:44
#14 RE: Grundlagen: Akkuweiche antworten

Negativbeispiel: Löten eines Multiplexsteckers

http://www.youtube.com/watch?v=VRtBgnMy4Og

Da werden so viele Fehler gemacht, da wird nicht gelötet sondern "gebraten"

1.) Grundsätzlich ist die Heizleistung des dort verwendeten Lötkolbens viel zu gering und die Lötspitze ist spitz und nicht flach!
2.) Grundsätzlich sollten sowohl die Kontakte am Steckverbinder als auch am Kabel vorverzinnt werden.
3.) die Abschirmung am Kabel sollte max. 5 mm von der Spitze entfernt werden.
4.) Die verdrillten Spitzen sollten keinen "Knubbel" bilden sondern gleichmässig dick bleiben.
5.) die Aderenden sollten vollständig mit Zinn benetzt sein, es sollte sich keine einzelne Ader mehr zeigen.
6.) Das Adernende sollte nach dem verzinnen glänzen wie ein Spiegel
7.) Ich reduziere das verzinnte Aderende auf wenige mm.
8.) Die kontakte des Steckverbinders sollten ebenfalls glänzen.
9.) Der Lötvorgang sollte mit 1 mm Lötzinn mit integrierten Flußmittel erfolgen.
10.) Der Lötkolben sollte min 40 Watt Leistung abgeben
11.) Die Lötspitze sollte Flach und nicht spitz sein ( bessere Wärmeübertragung)
12.) Der Gesammte Lötvorgang sollte je Kontakt max. 2/3 Sekunden dauern
13.) Der gesammt Ablauf sollte wie folgt vor sich gehen:
- verzinnen der Ader
- überschüssige Länge entfernen
- Kontakt am Stecker verzinnen
- nur Sekunden Später die Ader am Kontakt unter viel Lötzinn in 2/3 Sekunden verlöten.
14.) Da das Kupferkabel je nach Querschnitt dem Lötkolben sehr viel Wärme entzieht kann das nur durch die Zugabe von viel Lözinn
das die Wärme gleichmässig verteilt zum Teil vermieden werden
15.) Sofort nach dem Verzinnen der Ader und des Kontaktes sollte auf Grund der vorhandenen Restwärme sofort gelötet werden.
16.) Bevor der Schrumpfschlauch über die Lötstelle gezogen wird sollte garantiert sein das keine spitzen Adernreste herausragen. (Kurzschlusgefahr!)
Ich gebe wenige Tropfen Sekundenkleber auf die Lötstellen, so das nach dem Schrumpfen ein verschieben des Schrumpfschlauches nicht mehr möglich ist.

Jedem Elektroniker sollte schlecht werden wenn er dieses "rumgebrate" sieht![/i]
Was da im Video beim "Braten" am Multiplexstecker zu sehen ist, sollte als Negativbeispiel höchster Güte angesehen werden.


Noch ein Tip:
Beim Löten immer viel Lötzinn auf die Lötstelle bringen, das Lötzinn wird schneller heiß als das Kabel und durch das heiße Lötzinn das sich um die Ader verteilt (Kapilarwirkung) wird im Verbund mit der Lötspitze die Ader schneller heiß und somit der Lötvorgang zeitlich reduziert was das Lötergebnis positiv beeinflusst.

Bei Kabel > 4mm Querrschnitt sollte die Zugabe von viel Lötzinn das ruhig herunter tropfen kann geschehen.
Ein elektronischer Lötkolben 40 W ist hier klar im Vorteil.
Das blanke Kabel nie in einen Schraubstock spannen da dieser als Wärmeleiter die Wärme dem Lötkolben entzieht.
Ebenso runde Steckverbinder nie ohne Isolation in einen Metallschraubstock spannen!

Wer länger brät wird das Flussmittel zum verdampfen bringen, das Lötzinn wird "klumpen" und niemals glänzen.

Der zeitliche Ablauf und die Reihenfolge sowie die Löttechnik sind hier ein Garant für eine länger funktionierende Lötverbindung.
Niemals externes Flussmittel benutzen!

Wer Lötzinn < 1 mm also 0,5 mm benutzt verspielt den Vorteil der Wärmeübertragung auf die Ader da zuviel Material zugeführt werden muß.
Dachrinnenlötzinn ist genauso unbrauchbar wie Lötkolben mit 100 W und einem Keil als Lötspitze.

Das richtige Arbeitsmaterial und die richtige Technik sind hier gefragt.

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