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  • Belastungsmessungen gängiger S-BEC Systeme (extern/integriert)

    Belastungsmessungen gängiger S-BEC Systeme

    Extern/integriert

    Gerd Giese
    Erstveröffentlichung 05.12.2007


    Häufige Anfragen in Foren und die weitverbreitete Meinung, dass "BEC-" und "Switching-BEC"-Systeme nur Probleme bereiten und ein BEC-Akku sowieso durch nichts zu ersetzen ist, um einen störungsfreien Empfang zu gewährleisten, haben mich zu diesem Test bewogen.
    Viele meiner Kollegen und ich praktizieren den Modellflug seit mehreren Jahren nur noch mit BEC-Systemen.
    Aus Erfahrung behaupte ich, dass ein gut gewähltes BEC sogar einen höheren Komfort aufweist als eine konventionelle Stromversorgung, dank der stets konstanten BEC-Spannung und durch die entfallende Pflege des BEC-Akkus (Selbstentladung). Demzufolge wird so ein System auch weniger fehleranfällig sein!


    Ein Battery Eliminator Circuit, abgekürzt BEC, ist eine oft im RC-Modellbau verwendete elektronische Spannungsregelung und ersetzt (eliminiert) eine zweite Batterie. Ziel ist es, die Stromversorgung des Antriebes und der Steuerung mit einer einzigen Stromquelle sicherzustellen.


    Die Sicherheit heutiger BEC-Systeme ist auf einem sehr hohen Niveau, so dass die hier vorgestellten Systeme uneingeschränkt empfohlen werden können.
    Sicher, es wird immer Stimmen gegen BEC-Systeme geben, weil sie kein Allheilmittel sind und auch bei extremen Hochstromsystemen (Wettbewerbe) ihre Grenzen haben. Aber in allen übrigen Anwendungsfällen erleichtern sie den Alltag beim Betrieb von Modellen erheblich.

    Tipps zur S-BEC Servo-Berechnung (Korrektur "Digital" bitte beachten!)
    • Es sollte mindestens einen Servoblockierstrom mit doppelter Reserve aushalten!
    • Analog: Pro Servo kann man bei leichtgängigen Rudern ca. 1/4 des Blockierstromes annehmen.
    • Digital (heute): Pro Servo kann man bei leichtgängigen Rudern den Blockierstrom annehmen.
    • Zur Berechnung nur die Hälfte" des angegebenen Maximalstroms der S-BEC nutzen (Sicherheit)!
    • Analog:-> beispielsweise fünf Servos mit je 0,8 A Blockierstrom: 5 * (0,8 A * 1/4) = 1 A.
      Damit wäre ein 2 A S-BEC optimal ausgelegt, mit 100% Reserve (Sicherheit)!
    • Digital (heute): -> beispielsweise fünf Servos mit je 0,8 A Blockierstrom: 5 * 0,8 A = 4 A.
      Damit wäre eine 4 A S-BEC optimal ausgelegt, mit 100% Reserve (Sicherheit)!


    Messumgebung
    • Alle Spannungen und Ströme wurden am original JR-Stecker/Buchse des Controllers bzw. BEC-St./Bu. gemessen.
    • Start bei 19 °C Raumtemperatur.
    • Eingangsspannung ist immer die maximal Mögliche gewesen.
    • Spectrummessung am neuen AX700 Scanner von Graupner. Das A-Band wurde abgebildet. Das B-Band mit geprüft.
    • Die Controller bzw. BECs lagen direkt auf der zur Spule gewickelten Empfangsantenne!
      Damit soll der "Supergau" simuliert werden, wenn Controller und Empfänger direkt aufeinander liegen.
    • Die Controller wurden mit der Maximalspannung und der Grundlast von etwa 1 A betrieben.
    • Vpp bedeutet: Volt peak to peak (von Spitze zu Spitze). Gute Werte liegen unter 0,1 Vpp.
    • Grundeinstellungen des Scanners:




    Jazz 40-6-18 mit switching BEC
    Bezugsquelle

    Controller
    Sehr guter Controller "Made in Germany".
    Vollautomatisches Timing.
    Vielseitige Einstellmöglichkeiten (siehe ProgCard).
    Exzellentes Regelverhalten, nur kleinstes Anlaufruckeln.
    Helimodus.
    Auf optimalen Wirkungsgrad abgestimmt, dadurch höhere Drehzahl.
    Höchster Gesamtwirkungsgrad.
    ProgCard
    Der Vorteil dieser ProgCard: Es lassen sich sämtliche Einstellungen auf einen Blick ablesen und können gezielt geändert werden.
    Ripple bei Volllast
    Extrem kleine Restwelligkeit mit 25 mVpp.
    Keinerlei Störspitzen in der Taktfrequenz.
    Schaltfrequenz hier: 921 kHz
    Spektrum
    Das A- (und B) Band zeigt keine Frequenzspitzen.
    Die erkennbaren Spitzen gehen im Rauschen unter.
    Diese BEC ist "mustergültig entstört".
    In der BEC-Zuleitung ist zusätzlich ein Ferritring


    Lastdiagramm:
    Die BEC zeigt bei 1,8 A Spannungseinbrüche bis zu 4,6 V. Das sollte zur Standardversorgung von vier kräftigen Servos ausreichend sein.
    Wer ganz sicher gehen möchte kann, laut Kontronik, einen Puffer-BEC-Akku parallel anschließen. Die Temperaturentwicklung ist unkritisch.



    YGE 30i mit switching BEC
    Bezugsquelle

    Controller
    Sehr gute Controller "Made in Germany".
    Vielseitige Einstellmöglichkeiten (siehe ProgCard).
    Gutes Regelverhalten, nur kleines Anlaufruckeln.
    Kein Helimodus.
    Eher "scharf" abgestimmt, erhöhte Drehzahl messbar.
    Guter Gesamtwirkungsgrad.
    ProgCard
    Leider zeigt die ProgCard nicht den Programmierzustand an.
    Sie ist aber eine große Hilfe beim Programmieren und sehr empfehlenswert.
    Ripple bei Volllast
    Sehr kleine Restwelligkeit mit 65 mVpp.
    Keinerlei Störspitzen in der Taktfrequenz.
    Schaltfrequenz: 123 kHz
    Spektrum
    Das A- und B- Band zeigt keine Frequenzspitzen.
    Die erkennbaren Spitzen gehen im Rauschen unter.
    Diese BEC ist "mustergültig entstört".
    In der BEC-Zuleitung ist kein zusätzlicher Ferritring, da sich sämtliche Filter auf der Platine befinden.


    Lastdiagramm:
    Die BEC zeigt selbst bei 3,1 A nur kleine Spannungseinbrüche bis auf 5,0 V. Das ist derart wenig, dass diese S-BEC hohe Reserven hat und damit ein bis zwei Servos mehr versorgen kann als ähnliche 2 A-Systeme.
    Sehr gut sind die hohen Lastreserven dieser S-BEC!
    Die Temperaturentwicklung ist unkritisch.



    JetSpin 44 mit switching BEC
    Bezugsquelle

    Controller
    Sehr guter Controller "Made in Tschechien".
    Sehr fein gestuftes Timing.
    Extrem vielseitige Einsatzmöglichkeiten (siehe ProgBox).
    Gutes Regelverhalten, nur kleinstes Anlaufruckeln.
    Eher auf "scharf" abgestimmt, daher leicht erhöhte Drehzahl.
    Normaler Gesamtwirkungsgrad.
    Logger-Funktion von: Imax - Umax - Temp. - Drehzahl!
    Helimodus.
    ProgCard
    Der Vorteil dieser ProgBox: Es lassen sich sämtliche Einstellungen auf einen Blick ablesen und können gezielt geändert werden. Die ProgBox wird aus der jeweiligen Software des Gerätes gespeist und ist demnach immer "up to date", die Anschaffung lohnt sich also.
    Zusätzlich ist sie noch ein hervorragender Servotester.
    Damit lässt sich die Servo-Geschwindigkeit sehr genau bestimmen.
    Ripple bei Volllast
    Kleine Restwelligkeit mit 80 mVpp.
    Keinerlei Störspitzen in der Taktfrequenz.
    Schaltfrequenz: 152 kHz
    Spektrum
    Das A- und B-Band zeigt keine Frequenzspitzen.
    Das untere Band ist der kleine messbare Störnebel,
    die erkennbaren Spitzen gehen im Rauschen unter.
    Die BEC-Zuleitung enthält einen zusätzlichen Ferritring.


    Lastdiagramm:
    Die BEC zeigt selbst bei 3,2 A nur kleine Spannungseinbrüche bis auf 5,15 V. Das ist derart wenig, dass diese S-BEC hohe Reserven hat und damit ein bis zwei Servos mehr versorgen kann als ähnliche 2 A-Systeme.
    Sehr gut sind die hohen Lastreserven dieser S-BEC!
    Die Temperaturentwicklung ist völlig unkritisch.



    Hyperion 80 mit S-BEC und externer S-BEC
    aktualisiert: 05.12.2007
    Bezug: Hyperion direkt

    Controller
    Sinnvoll gestuftes Timing.
    Vielseitige Einsatzmöglichkeiten per PC.
    Gutes Regelverhalten, nur kleinstes Anlaufruckeln.
    Auf "normal" abgestimmt, daher keine erhöhte Drehzahl.
    Normaler Gesamtwirkungsgrad.
    Helimodus.
    Controller am PC programmierbar
    Am seriellen Kabel lassen sich sämtliche
    Einstellungen auf einen Blick ablesen und können gezielt geändert werden.
    Am Sender etwas mühsam zu programmieren.
    Keine weiteren Angaben oder Messungen zum Controller möglich, da während der Tests ein Defekt auftrat!

    TICOOL-BEC: Per Jumper von 5 V auf 6 V einstellbar

    Bis 22V unter Volllast
    Ripple bei Teilllast und 22 V der TICOOL-BEC
    Akzeptable Restwelligkeit mit 75 mVpp bei 22 V Eingangsspannung und 3 A Last! Keine Störspitzen in der Taktfrequenz! Schaltfrequenz 150 kHz.
    Das ändert sich schlagartig ab 23 V aufwärts.

    Ab 24 V schlagartig unter Volllast bis hoch zu 40 V
    Ripple bei Volllast und 40 V der TICOOL-BEC Inakzeptable Restwelligkeit von 450 mVpp(!) ab 24 V der Eingangsspannung auffwärts und 3 A Last!
    Störspitzen in der Taktfrequenz!
    Schaltfrequenz nur 46 kHz, stark oszillierend!

    Tipp: Diese S-BEC kann mit gutem Gewissen "nur" bis 23 V Eingangsspannung empfohlen werden (max. 5 s).
    Spektrum TICOOL-BEC
    Das A- und B-Band zeigt kleinste Frequenzspitzen, die ab 3 cm Abstand zur Antenne verschwinden.
    Das untere Band ist der kleine messbare Störnebel.
    Unterhalb von 23 V Eingangsspannung verschwindet
    dieser völlig.
    Die S-BEC ist noch gut entstört.
    In der BEC-Zuleitung befindet sich ein zusätzlicher Ferritring.


    Lastdiagramm TICOOL-BEC:
    Die BEC zeigt selbst bei 3,5 A nur sehr kleine Spannungseinbrüche bis auf 5,8 V. Das ist derart
    wenig, dass diese BEC hohe Reserven liefert. Dabei ist die Temperaturentwicklung noch unkritisch.
    Die Spannungsvorgaben von 5 V oder 6 V werden gut eingehalten.




    SportBEC

    Bezugsquelle Fachhandel

    Controller
    (kein, nur S-BEC)
    Umschaltung (programmierbar):
    Seitlich ist ein Miniaturschalter zu erkennen. Hier hat man die Wahl zwischen 5 V oder 6 V BEC. Die Messungen wurden mit 6 V durchgeführt.
    Gut: Durch den gesonderten ESC-Anschluss wird ein
    vorhandenes BEC im Controller automatisch unwirksam!
    Ripple bei Volllast
    Noch kleine Restwelligkeit mit 80 mVpp.
    Keinerlei Störspitzen in der Taktfrequenz.
    Schaltfrequenz hier: 151 kHz
    Spektrum
    Das A- (und B-) Band zeigt kleinst Frequenzspitzen, die ab 3 cm Abstand zur Antenne verschwinden.
    Das untere Band ist der kleine messbare Störnebel
    Diese S-BEC ist noch gut entstört.
    In der BEC-Zuleitung kein zusätzlicher Ferritring.

    Lastdiagramm:
    Die BEC zeigt selbst bei 3,5 A nur sehr kleine
    Spannungseinbrüche bis runter zu 5,8 V. Das ist derart
    wenig, das diese S-BEC hohe Reserven hat und damit
    zwei bis drei Servos mehr versorgen kann als ähnliche
    2 A-Systeme.
    Sehr gut sind die hohen Lastreserven dieser S-BEC!
    Die Temperaturentwicklung ist unkritisch.



    [B]JetiMAX linear BEC optimiert für 2s LiPo Systeme!
    Bezugsquelle

    Controller (kein, nur BEC)

    Umschaltung (programmierbar):
    Seitlich ist ein Jumper zu erkennen.
    Damit hat man die Möglichkeit, in vier Stufen zwischen
    5 V bis 6 V BEC zu wählen.
    Die Messungen wurden mit 6 V durchgeführt.
    Gut: Eine LED-Kette (links unter Schrumpfschlauch)
    signalisiert die Höhe der Eingangsspannung.

    Ripple bei Volllast
    Keine, da "Linear BEC"!

    Spektrum
    Kein, da "Linear-BEC"

    Lastdiagramm:
    Die BEC zeigt selbst bei 3,5 A nur sehr kleine
    Spannungseinbrüche bis runter zu 5,8 V. Das ist derart
    wenig, das diese BEC hohe Reserven hat und damit
    zwei bis drei Servos mehr versorgen kann als ähnliche
    2 A-Systeme.
    Sehr gut sind die hohen Lastreserven dieser BEC!
    Die Temperaturentwicklung ist noch unkritisch.

    Beitrag auch beim Autor auf www.elektromodellflug.de
    Kommentare 12 Kommentare
    1. Avatar von spitty
      spitty -
      Gerd,
      wenn wir Dich nicht hätten
      Im Ernst, vielen Dank für diese interessante und informative Untersuchung, nutze gerne das
      Jeti Max Bec und bin jetzt sehr beruhigt
      Andy
    1. Avatar von WonkotheSane
      WonkotheSane -
      Super Messung, sehr aufwändig gemacht, vielen Dank dafür!
    1. Avatar von redpyle
      redpyle -
      Super Bericht!
      Aber hieße das im Umkehrschluß von

      "-> beispielsweise fünf Servos mit je 0,8 A Blockierstrom: 5 * (0,8 A * 1/4) = 1 A."

      das ich bei einem maximalen Dauerstrom von 5A bis zu 25 Servos mit je 0,8A Blockierstrom betreiben könnte?
    1. Avatar von Gerd Giese
      Gerd Giese -
      Der Bericht ist von 2007 wo analog und die sequentielle Ansteuerung Stand der Dinge war. Heute im Digital Zeitalter täte ich das 1/4 weglassen! ...ich werde das sofort ergänzen, soeben erfolgt!
    1. Avatar von redpyle
      redpyle -
      Mit einem 5A BEC kann ich also 25 analoge Servos mit 0,8A Blockierstrom betreiben, aber nur 6 digitale Servos?
    1. Avatar von steve
      steve -
      Guter Bericht und hilfreich für die Dimensionierung des BEC!
      In die BEC-Systeme habe ich auch insgesamt großes Vertrauen und noch keinen Ausfall aber wie verhält es sich bei einer Überlastung des Stellers auf der Antriebsseite, bzw. welche Überlast-Szenarien werden von der BEC toleriert?
    1. Avatar von Gerd Giese
      Gerd Giese -
      Wie weit möchtest mit deinen "Szenarien" gehen, ist da auch eine doppelte Funkstrecke und doppelte Stromversorgung im Sender vorgesehen? Aber klar ist der Controller mit SBEC eine mögliche Schwachstelle! Weshalb ich ja auch dringend appelliere, bei der Auslegung, mindestens (!) eine >30%'tige Lastreserve vorzusehen. D.H.: Motorstrom max. 70A - > Controller 100A!, Motorstrom 85A -> Controller 120A ... usw.! (BEC wurde schon erörtert und die oft propagierten 20% entsprechen nicht meinen Erfahrungen!)
    1. Avatar von steve
      steve -
      Ein gar nicht so ungewöhnliches Szenario ist die Abreglung des Antriebs, wenn eine Spannungsgrenze unterschritten wird. Dachte eigentlich, dass ich durch Telemetrieüberwachung davor sicher bin aber am Wochenende gab eine Zelle eines 8sLipos auf. Bei sehr leisen Antrieben oder wenn andere Modelle in der Nähe fliegen bekommt man die Abregelung kaum mit aber der Steller wird dann sehr warm, wenn man dann nicht gleich abschaltet. Lastreserve des Setups wäre hier sogar 70%. Bei so einem Szenario ist mir schon mal die komplette Programmierung des Stellers rausgeflogen. Da ging dann erst mal nichts mehr und er benötigte werksseitig eine neue Aufspielung der Software.
      Ein Motor kann auch zu heis werden, entmagnetisieren und dann deutlich mehr Strom ziehen, er kann blockieren und den Steller schwer beschädigen.
      Aus deiner Antwort leite ich aber ab, dass ein Schaden auf der Antriebsseite auch zum Ausfall des BEC führt.
    1. Avatar von Gerd Giese
      Gerd Giese -
      ... ich täte sagen: 50:50 ... hängt aber auch davon ab wie nah die BEC an den Leistungsfets sitzt und welche elktro. Schaltungen dann in Mitleidenschaft gezogen werden? Aber ein vollständig abgebrannter Regler - was eben meist der Fall ist und was ich (zu oft) öfters gesehen habe (teilweise fliegende Fackeln am Himmel, gerade Hubis ...) - dem Flieger nützt auch kein Stützakku mehr!
      Deine Aussage zum Motor täte ich sogar unterstreichen ... was aber ein neues Thema wäre.
      Ergo: Wie immer greifen hier sämtliche Betrachtungen ineinander und ein perfekt ausgelegter Regler nützt wenig wenn die anderen Komponenten in der Auslegung hinken bzw. (zu) grenzwertig sind!
    1. Avatar von gerthi
      gerthi -
      ...wie viele Vorredner auch,
      meine Erfahrung ist das BEC im Regler ist sehr gut und für die meisten Anwendungen, funktioniert es tadellos. Auch bei mir. Aber: Gibt der Regler den "den Geist" auf ? dann will das BEC auch nicht mehr! So habe ich es erlebt.
      Hatte zuvor eine harte Landung und dadurch wurde wahrscheinlich der Regler beschädigt.
      Und den Rest könnt ihr euch denken.
      Dieses kann natürlich auch bei einem externen Regler vorkommen, wenn er beschädigt wird!
      Der Modellbauer muss eben Erbauer, Mechaniker und Pilot sein, nicht so einfach, das macht den Modellbauer aus!
      Otto Lilienthal hat einmal gesagt: Eine Flugmaschine zu erfinden, bedeutet nichts,
      sie zu bauen nicht viel,
      sie zu erproben alles!
      und ich sage, die Wartung ist eine Herausforderung!
      Gruß
      gerthi
    1. Avatar von redpyle
      redpyle -
      "und ich sage, die Wartung ist eine Herausforderung!"

      Gut geschrieben Gerthi, dem stimme ich voll und ganz zu. Und man (mich leider eingeschlossen) nimmt sich viel zu wenig Zeit um dies durchzuführen.

      Aber nochmals meine Frage:

      "Mit einem 5A BEC kann ich also 25 analoge Servos mit 0,8A Blockierstrom betreiben, aber nur 6 digitale Servos?"

      Gruß, Mario
    1. Avatar von Gerd Giese
      Gerd Giese -
      So ist die Konsequenz wenn man richtig rechnet! ABER, das Analog bezieht sich auf die Zeit wo die Servos sequenziell mit 20ms Samples angesteuert wurden! Digital heute, kann durchaus sein, dass eben alle Servos parallel (zeitgleich) angesteuert werden! ... deshalb die krassen Unterschiede!
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