Niezawodne zasilanie odbiornika, serw, oświetlenia i innych myków w modelu

[AMC]

Witam Szanownych Kolegów !

 

Rozwiązawszy nieco pospiesznie problem Kolegi Enter1978 z rozgałęzieniem zasilania awioniki z dwóch pakietów 2S (wątek o samolocie MX2 2200), stanąłem przed podobną bieżącą potrzebą rozwiązania grubszej zagadki konstrukcyjnej.

Rzecz w tym, że mam wiele rozmaitych modeli, których napęd zasilany jest z pakietów od 3S do 6S. W jednych są serwa na 4,8 - 6V, w innych HV 6,0 - 8,4V. Z pewnych powodów nawet w jednym modelu dobrze byłoby móc zastosować serwa obydwu typów. Bo po co tracić dobre i drogie serwa do obsługi mniej odpowiedzialnych urządzeń, jak np. hak holowniczy czy luk bagażowy ? Tam można bez stresu dać te tańsze.

Oświetlenie jednych modeli z przyczyn geometrycznych mogłoby działać z 8V, innych 12V, jeszcze innych 16V - to efekt wymaganego napięcia na jedną diodę białą 6500*K LED max.4V. Zielone i czerwone mają oporniki w szereg, już odżałowałem kilka watów straty...

Światła do lądowania z powodu wymaganej mocy potrzebują 12V, stosuję 10-cio watowe LED, są niedrogie i skuteczne (strumień świetlny porównywalny do żarówki H7 60W).

Wyszło na jaw, że potrzebne będą jeszcze inne urządzenia pokładowe - wciągarka linki holu, serwa napędu reflektorków, serwa paint tilta... I pewnie z czasem coś tam jeszcze.

Jedne urządzenia wymagają zasilania stabilizowanego, inne niekoniecznie.

Obawiam się, że jak każdy model będzie bardzo odmienny od innych, to się w tym rozgardiaszu pogubię. Więc jakoś to może by tak uładzić, zunifikować co się da i jednocześnie na tyle uniwersalnie i elastycznie, żeby jeden i ten sam moduł zasilający - a najwyżej dwa rodzaje takiego modułu, ale też podobne - pasował do każdego dostatecznie dużego modelu. No, prawie każdego patrząc szerzej  . A jeżeli tak się dałoby, to wtedy nie tylko do moich  .

Moduł ten powinien załatwiać wszystkie istotne problemy związane z tym zagadnieniem, jakie znam na chwilę obecną, a to:

 

 - dystrybucja mocy wszystkich rozporządzalnych żródeł (z pominięciem odbiornika, żeby go nie obciążać prądowo, a zwłaszcza zakłóceniowo)

 - dostarczanie żądanych napięć przy wymaganej wydajności prądowej przy najwyższej możliwej do uzyskania niezawodności

 - nie wykazywać cech kłopotliwości eksploatacyjnej

 

Odn. pierwszego - takich "żródeł" może być nawet cztery : BEC w ESC, BEC zewnętrzny i dwa pakiety dla awioniki. W rzeczywistości to trzy - te dwa pakiety i pakiet trakcyjny. Można niektórych podzespołów nie wykorzystywać, np. słabiutkiego BEC-a w ESC, ale jeżeli mógłby być ostatnią deską ratunku, to dlaczego ma się całkiem marnować ?

Odn. drugiego - chyba rzadko się spotyka takie udziwnienia, ale jeżeli dają one większe możliwości pożądanego wyposażenia, to mogą się opłacać. Co do niezawodności - to wiadomo.

Odn. trzeciego - np. każdorazowe wyjmowanie dwóch dodatkowych pakietów z modelu może być nieciekawym zajęciem... Może skłaniać do ryzykownych decyzji (pewien znany i szanowany inżynier lotniczy i pilot zarazem też tak miał, nie chciało Mu się dotankować samolotu do pełna; niestety [*]).

 

Znacie jakieś nie wspomniane uciążliwości czy problemy tego tematu, które należałoby "załatwić"? 

[BRoman]

Masz problem-powiedzmy.

Ale kolejny problem wystąpi jeżeli hak holowniczy obsłużymy wolnym i słabym serwem. Hak jest urządzeniem pokładowym z funkcją urządzenia awaryjnego w razie problemów. Szybko i pewnie ma działać ! Poniżej 5 kg/cm do konkretnych modeli raczej bałbym się użyć ... 

[maxiiii]

Kup sobie coś takiego:

https://www.aliexpress.com/item/5PCS-Mini-3A-DC-DC-Converter-Step-Down-Module-Adjustable-3V-5V-16V-Power-for-RC/1852338074.html?spm=2114.search0104.3.50.jfO5AQ&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_5_10152_10151_10065_10344_10068_10342_10343_10059_10340_10314_10341_10534_100031_10084_10604_10083_10103_10304_10307_10301_10142,searchweb201603_25,ppcSwitch_5&algo_expid=7bb91789-6003-44a5-99ca-88d0b6382635-7&algo_pvid=7bb91789-6003-44a5-99ca-88d0b6382635&transAbTest=ae803_4&priceBeautifyAB=0

będziesz mógł ustawić sobie kilka napięć każde o obciążeniu 3A. Podłączysz wszystko to co będziesz chciał.

[japim]

Marek - o tych układach już było parę razy na forum. 3A to one mają w piku i to czasami wcale nie 3A - tylko 1 - 1.5A. I nie filtrowane. Więc trzeba by dodać jeszcze po dużym kondensatorze.

 

Ale osobiście też bym poszedł właśnie taką drogą.

W dronach wyścigowych stosowane są PDB z dwoma stabilizatorami 12V i 5V. I zależnie co i jakiego napięcia potrzebuje to podpinamy zależnie od potrzeby.

 

Jest jeszcze jeden pomysł - taki stabilizator mocujesz w koszulce przed każdym serwem/odbiornikiem i można sobie podłączać instalację do dowolnego napięcia - na wyjściu zawsze będzie napięcie docelowe urządzenia. Taki upgrade serw nie HV na HV. A waży to 2g? 

[AMC]

Marek - o tych układach już było parę razy na forum. 3A to one mają w piku i to czasami wcale nie 3A - tylko 1 - 1.5A. I nie filtrowane. Więc trzeba by dodać jeszcze po dużym kondensatorze.

 

Ale osobiście też bym poszedł właśnie taką drogą.

W dronach wyścigowych stosowane są PDB z dwoma stabilizatorami 12V i 5V. I zależnie co i jakiego napięcia potrzebuje to podpinamy zależnie od potrzeby.

 

Jest jeszcze jeden pomysł - taki stabilizator mocujesz w koszulce przed każdym serwem/odbiornikiem i można sobie podłączać instalację do dowolnego napięcia - na wyjściu zawsze będzie napięcie docelowe urządzenia. Taki upgrade serw nie HV na HV. A waży to 2g? 

Przemek - tak jest, niecały amper bez filtracji i już się gotuje scalaczek. Ale idea jest dobra, tylko z przetwornicą/-ami na dużych LM-ach i z dołożonymi pojemnościami na wejście i wyjście, odpowiednio 1000uF i 4700uF, z niskim ESR.

Pomysł rozłożenia stabilizatorów na indywidualne do rozważenia, ma swoje zalety, tylko pojemności też indywidualne dla każdego. Jak jest miejsce w modelu, to czemu nie ?

Tylko jeżeli taki stabilizator np. na SW padnie, to klops...

Będę starał sie podwyższyć niezawodność tego całego interesu. Założenie jest takie, że jeżeli padnie któryś z podzespołów, to prócz sygnalizacji tego faktu nic więcej się nie dzieje - można lecieć dalej.

 

Romek - z tym hakiem to racja, ale tam nie potrzeba cyfrowego serwa super jakości, nawet spory luz na przekładni nie przeszkadza. Więc może być zwykłe analogowe, zasilane z 5-6V.

 

 

Przypomniałem sobie jeszcze jedną rzecz: zakłócenia wzajemne od serw. Problem zgłaszany wielokrotnie i rozwiązywany zwykle dławikiem w postaci trzech-czterech zwojów trójżyłowego przewodu serwa na pierścieniu ferrytowym. Dość ciężkie to i kłopotliwe, trzeba mocować jakoś i utrudnia wymianę serwa jakby co. Wymiary tego pierścienia są zwykle dyktowane nie wymaganą indukcyjnością , tylko możliwością przetknięcia wtyku JR przez jego otwór. Więc może zrobić na tej płytce miejsce na takie dławiki, ale dużo mniejsze ? Jeżeli akurat zbyteczne, to zworki lutowane na stałe w ich miejsce.

[japim]

Pomysł rozłożenia stabilizatorów na indywidualne do rozważenia, ma swoje zalety, tylko pojemności też indywidualne dla każdego. Jak jest miejsce w modelu, to czemu nie ?

Tylko jeżeli taki stabilizator np. na SW padnie, to klops...

Będę starał sie podwyższyć niezawodność tego całego interesu. Założenie jest takie, że jeżeli padnie któryś z podzespołów, to prócz sygnalizacji tego faktu nic więcej się nie dzieje - można lecieć dalej.

 

A jak padnie jeden stabilizator, który zasila 3-4 serwa to mega klops - ryzyko takie samo.

Mniejsze obciążenie stabilizatora - to szansa, że padnie się zmniejsza. Ale jest ich więcej - to szanse padnięcia któregokolwiek rośnie...

Trzeba by zrobić analizę ryzyka.

A jak chcesz ograniczyć ryzyko - to najlepiej zrobić wszystko na jedno napięcie i nie zasilać tego przez stabilizator - tylko bezpośrednio z pakietu. Najśmieszniejsze jest to, że w każdym serwie i tak jest taki stabilizator, bo procesory w serwach i tak działają na 3 - 5 V... 

 

Przypomniałem sobie jeszcze jedną rzecz: zakłócenia wzajemne od serw. Problem zgłaszany wielokrotnie i rozwiązywany zwykle dławikiem w postaci trzech-czterech zwojów trójżyłowego przewodu serwa na pierścieniu ferrytowym. Dość ciężkie to i kłopotliwe, trzeba mocować jakoś i utrudnia wymianę serwa jakby co. Wymiary tego pierścienia są zwykle dyktowane nie wymaganą indukcyjnością , tylko możliwością przetknięcia wtyku JR przez jego otwór. Więc może zrobić na tej płytce miejsce na takie dławiki, ale dużo mniejsze ? Jeżeli akurat zbyteczne, to zworki lutowane na stałe w ich miejsce.

 

Akurat to łatwo obejść - wypinasz przewody z wtyku JR i przewijasz przez dowolną średnicę, a potem montujesz z powrotem we wtyczce.

[maxiiii]

Coś mi tu nie pasuje. 1,5A ?

wrzucałem taką przetwornicę na oscyloskop przy 2A i jakoś nie odczułem zbyt dużej temperatury. Postaram się jutro zrobić obciążenie na 3A i sprawdzę temperaturę takiej przetwornicy.

[AMC]

A jak padnie jeden stabilizator, który zasila 3-4 serwa to mega klops - ryzyko takie samo.

Mniejsze obciążenie stabilizatora - to szansa, że padnie się zmniejsza. Ale jest ich więcej - to szanse padnięcia któregokolwiek rośnie...

Trzeba by zrobić analizę ryzyka.

A jak chcesz ograniczyć ryzyko - to najlepiej zrobić wszystko na jedno napięcie i nie zasilać tego przez stabilizator - tylko bezpośrednio z pakietu. Najśmieszniejsze jest to, że w każdym serwie i tak jest taki stabilizator, bo procesory w serwach i tak działają na 3 - 5 V... 

 

Akurat to łatwo obejść - wypinasz przewody z wtyku JR i przewijasz przez dowolną średnicę, a potem montujesz z powrotem we wtyczce.

Właśnie rzecz w tym, żeby ani klops ani mega klops były mało prawdopodobne.

Z tą szansą to nie tak... Dwa współpracujące żródła zawsze zmniejszają prawdopodobieństwo klopsa, bo padaczka obu na raz jest dużo mniej prawdopodobna. Każde z nich musi być dostatecznie wydolne, aby nic złego nie mogło się stać gdy pracuje choć jedno. 

 

Ryzyka wewnętrznej awarii serwa nie uniknę, ale mogę je minimalizować przez zachowanie właściwego napięcia zasilania. Jeżeli będzie ono chwilowo spadało poniżej takiego, przy którym procesor serwa poprawnie pracuje, to nie sposób przewidzieć jego reakcji i trzeba założyć zwyczajowo najgorszy przypadek, czyli błąd na wyjściu i dymek z klucza mocy. Pozamiatane.

Zazwyczaj jest to 3,3V + spadek graniczny na tym wewnętrznym stabilizatorze serwa. Przy czym odnosi się to do napięć na płytce serwa, nie na zasilaczu... Po drodze są przewody i złącza, a na nich tez siada napięcie.

A o ile siada ? Kto wie albo oszacuje/obliczy ?

Właśnie ten mankament mógłby być eliminowany rozwiązaniem z indywidualnymi stabilizatorami/przetwornicami. Ale znowu ryzyko...

Jednak chyba jest na to sposób, wystarczą spore elektrolity tuż przy każdym serwie. Lekkie, tanie i niezawodne. Z grubsza 1000uF na każdy kGcm momentu wyjściowego serwa.

 

Jak ma być niezawodnie, to pakiet do awioniki musi i tak być. Tu też jest problem - pakiet daje 8,4 do 6,6V, a potrzeba np. 6V / 25A. Przetwornica odpada z powodu zawodności i niewydolności. Scalony stabilizator liniowy nie wydoli prądowo na zwarciu wyjścia albo dla silnych serw choćby, ponadto potrzebuje sporego naddatku napięcia wej/wyj. Nawet low drop musi mieć ponad 1V.

 

Wypięcie przewodów z JR-a to znany sposób, ale z tą dowolną średnicą to już nie takie hopsiup. Cztery zwoje potrójnego przewodu 0.25 mm kw. trochę miejsca potrzebują, więc pierścień i tak wypada jeszcze zbyt duży. Przy 0.35mm kw. do silnych albo odległych serw prawie nie ma zysku zmniejszenia rdzenia.

 

Marek - zmierz, mogą się różnić egzemplarzami. Jak masz szybki oscyloskop z pamięcią, to obciąż takie ustrojstwo prądem nawrotu średniego serwa (peak 8...25A, zależy od systemu sterowania silnika serwa, są różne; rzecz w sposobie hamowania i rozruchu tego silniczka, zwykle szybkie serwa pobierają w impulsie więcej). Potem wepnij tam na wyjście tak z 4700uF z niskim ESR i zobacz różnicę w siadaniu napięcia.

Jednak każdy kij ma dwa końce... szczotki i komutator są biedne, a klucz mocy jęczy. 

[maxiiii]

No i sprawdziłem. Przy prądzie wyjściowym 2,5A temperatura układu mp1548 wzrosła do 110 st.

Oczywiście na wyjściu dałem dodatkowy kondensator 1000uF.

 

Jak dla mnie może być.

[AMC]

No i sprawdziłem. Przy prądzie wyjściowym 2,5A temperatura układu mp1548 wzrosła do 110 st.

Oczywiście na wyjściu dałem dodatkowy kondensator 1000uF.

 

Jak dla mnie może być.

A jak dla mnie to nie bardzo  ... Przy takiej temperaturze (a struktura układu ma sporo więcej) niezawodność jest problematyczna, cyna poddana wibracjom szybko kruszeje. Ale dzięki za trud eksperymentu  . Jak na takie maleństwo to i tak nieżle daje.

 

Na chwilę obecną koncepcja zasilania serw i radia jest taka, że mają pracować jeden lub dwa pakiety i jedna lub dwie przetwornice. W spalinkach dwa większej pojemności pakiety zasilają liniowy, niskospadkowy stabilizator na mosfecie P o wydolności większej, niż wydajność robocza pakietu (praktycznie 30...50A), dodatkowo oczywiście podparty elektrolitami i ewentualnie jedną przetwornicę (S-BEC) jeżeli potrzebne jest słabsze i mniej odpowiedzialne zasilanie o innym napięciu, np. 4V do oświetlenia. Podzespoły HV zasilane mogą byc wprost zza diod Schottky'ego separujących te dwa pakiety.

 

W większych modelach napędzanych elektrycznie może być jeden (ew. dwa, jeżeli jest miejsce i skrzydła uniosą) malutki pakiecik 2S o dużej wydajności prądowej, pracujący jako bufor a nie zasobnik właściwy. Prawdopodobnie wystarczy 600...800 mAh 30C. Ten pakiecik jest ładowany przetwornicą z pakietu trakcyjnego do napięcia ok.8,2V prądem zbliżonym do górnej wartości dopuszczalnej, będzie to pewnie 3...3,5A. Gdyby pakiecik poległ, to na samej tej przetwornicy powinno się dać wrócić do domu. Dwa raczej nie polegną w jednym locie.

I tu pytanie: fajnie byłoby nie musieć wyjmować tego pakieciku z modelu po każdym locie. Myślę, że tak mały pakiet, ewent. zabezpieczony blachą alu nie zagrozi modelowi, gdy nie wystąpi zwarcie lub przeładowanie. A to nietrudno zabezpieczyć.

Pakiet może być samoczynnie zwłocznie (10...20 minut) odłączany od instalacji po odłączeniu pakietu trakcyjnego i także samoczynnie storagowany małym prądem. Wszystkie stany pracy mogą być sygnalizowane LED-kami.

To taka zgrubna koncepcja...

[maxiiii]

W dataszecie tego scalaka jest temperatura do 150st. Więc 110 może być. Przy ciągłym prądzie 3A dałbym mały radiatorek i też może być.

Zawsze można jeszcze użyć przetwornicy 5A.