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  • SWORD 120A - ein Brushlesscontroller der aufhorchen lässt

    SWORD 120A

    Ein Brushlesscontroller, der aufhorchen lässt.

    Gerd Giese




    Brushless Controller gibt es viele. Um so neugieriger wurde ich, als ich die Daten des SWORD 120A mit denen seiner Konkurrenten verglichen habe. Bedenken sollte man aber, dass hier ein 120A Controller mit einem sehr kräftigen SBEC(1) (10 A/20 A) angeboten wird. Wer sich dann noch den Verkaufspreis ansieht, kommt ins Grübeln …

    Mit dem Test will ich zeigen, was der SWORD 120A wirklich leistet. Dazu habe ich von Sport Klemm einen SWORD 120A mit der Bitte erhalten, ihn auf Herz und Nieren zu testen. Sport Klemm möchte den SWORD 120A zukünftig für seine Seglerantriebe anbieten.

    Anmerkung: Die kleinen Bilder können zum Vergrößern angeklickt werden!

    Technische Daten

    - Dauerlast: 120 A, Peak: 135 A
    - Spannungsbereich: 2s bis 6s LiPo bzw. andere Zellentypen
    - BEC Dauerlast: 10 A, Impulslast: 20 A
    - 32-Bit-ARM-Prozessor
    - Drehzahlgrenze: 300.000 n-1 (2-Poler)
    - BEC-Spannung: 5,5...8 V
    - Maße über alles (mm): 67 x 33 x 20
    - Gewicht komplett: 95 g
    - Kabelquerschnitt Motor/Akku: je 2,5 mm2
    - Verkaufspreis: 71,80 €, Programmierkarte: 9,80 €
    - Bezug: Sport Klemm


    Allgemeines

    Das Foto zeigt den gesamten Lieferumfang. Der Controller und die Programmierkarte werden in keiner Umverpackung geliefert. Es genügt jeweils eine wieder verschließbare Plastiktüte, in der auch die Anleitungen (in Deutsch) mit rein gefaltet wurden.
    Zierlich wirkt der SWORD 120A. Die Abmessungen und das Gewicht unterstreichen diesen Eindruck. Die Programmierkarte ist dafür um so größer. Sie bietet eine Fülle an Einstellmöglichkeiten, doch dazu später Genaueres. Etwas Besonderes: SWORD legt zum Controller noch einen Blockkondensator (LowESR(2) 4700µF / 10V) mit bei. Dieser Kondensator wird an einen freien Steckplatz des Empfängers eingesteckt, um Spannungsspitzen der Servos, die beim Abbremsen bzw. Umpolen (Richtungswechsel) des Servomotors entstehen, zu eliminieren. Damit wird der Empfänger vor Störungen durch Überspannungsspitzen geschützt! Das nenne ich vorbildlich präventiv! SWORD hat nachgedacht und verwendet doppelte BEC-Versorgungskabel, damit auf die JR-Buchsen eine gute Lastverteilung erfolgt.


    Die Anschlüsse des SWORD 120A

    Die dreifach belegte JR-Buchse ist der normale Gas-Kanal mit BEC-Versorgung. Zur Stromverteilung kommt dann noch die doppelt belegte JR-Buchse ins Spiel. Die steckt man in einen freien Kanal des Empfängers. Die Dritte (einpolig) ist für die GYRO-Systeme gedacht, die Pitch-Abhängig ein direktes Gasnachregeln ermöglichen. Diese Methode garantiert eine noch genauere Drehzahlnachreglung gegenüber der „normalen Governor“-Einstellung.






    Programmierung

    Schon die Größe der Programmierkarte lässt erahnen, hier kann man mehr einstellen als normal üblich. Insgesamt sind dreizehn unterschiedliche Modi wählbar, von denen jeweils sieben, teilweise aber nur sechs, Auswahlmöglichkeiten zur Verfügung stehen. Viele Modi sind selbsterklärend, wie z. B. die Unterspannungsabschaltung oder -abreglung. Super ist, dass das Spannungsfenster praxisgerecht bis zu einer Höhe von 3,5 V/Z möglich ist. Üblich sind meist nur 3,2 V/Z.
    Ab und an kommen zu den Einstellungen auf der Programmierkarte Fragen auf. Wer spätestens dann einen Blick in die beiliegende deutsche Bedienungsanleitung wirft, wird enttäuscht, weil nicht alle Punkte konsequent erklärt werden, wie z. B. die Einstellung bzw. Aktivierung der F3A-Brake (Bremse).
    Die Bremse ist fünffach (mit Off und F3A siebenfach) fein gestuft und wird den meisten Ansprüchen in der Praxis vollauf genügen. Volker Klemm geht noch einen Schritt weiter und legt ein Beiblatt bei, damit die Bremse optimal mit der Gasstellung wählbar wird. Auch das ist im Original etwas „dünn“ erklärt. Ebenso die USB-Buchse, unten rechts zu sehen. Sie „soll“ dazu dienen, den Controller upzudaten(4) bzw. am PC einstellen zu können! Nur … woher bekomme ich die Software bzw. wo ist die Adresse, um Updatedateien zu erhalten? Ich folgere daraus, dass diese Controller noch im „Werden“ sind und nach und nach die Punkte vervollständigt werden, so hoffe ich zumindest.
    Ein weiterer wichtiger Punkt sind die wählbaren BEC-Spannungen. Sie sind in sinnvollen Schritten gestuft (5- / 5,5- / 6- / 7,4- / 8 V). Meine Empfehlung: HV-Servos mit 7,4 V und HV-Servos, bei denen explizit ein 2s-LiPo erwähnt wird, mit 8 V zu versorgen.
    Die PWM(3) Frequenz ist sehr fein gestuft (8- / 12- / 16- / 20- / 24- / 28- / 32 khz), im Unterschied zu den Konkurrenten, die oftmals nur dreistufig arbeiten (8- / 16- / 32 khz). Das ermöglicht ein sehr genaues Abstimmen des Motors, womit der Wirkungsgrad optimiert werden kann. Wer hier ein wenig experimentiert, hat am Schluss einen merklich kühleren Motor. Dabei gilt die Regel: Je weniger „Eisen“ das Magnetfeld bündelt oder je weniger Kupferanteil vorhanden ist, desto höher kann die PWM gewählt werden. Der SWORD 120 gehört zu den Controllern die ein schärferes Timing bevorzugen. In der Praxis bedeutet das: Einen 14poligen Außenläufer mit normaler Multi-Strand(5) Wicklung würde ich mit 12 kHz PWM und einem Timing von 18° bis 24° ansteuern. Den fast gleichen Motor mit einer optimierten Single-Strand(5) Wicklung mit 8 khz und einem schärferen Timing von 24° bis 30°. Zu guter Letzt sei noch erwähnt: Das Anlaufverhalten, dass auch gerne als Gasannahme bezeichnet (Start Speed bzw. Start Up Power) wird, stelle ich bevorzugt z. B. bei Flächenmodellen (Plane-MID) auf eine Hochlaufleistung von 25% ein. Damit lässt sich beim Beschleunigen von großen Propellern das typische Kreischen oder Quietschen des Motors (Motor läuft mit der Controlleransteuerung nicht mehr synchron) vermeiden. Damit beim dynamischen Heli-Flug die Rotor-Drehzahl möglichst konstant bleibt, sind Einstellungen zur Verstärkung (P-Gain) nötig und eine Vorwahl, wie nachgeregelt werden soll (I-Gain). Beides ist sechsstufig wählbar.


    Praxis

    Getestet habe ich den SWORD 120A an drei unterschiedlichen Kontronik-Motortypen. Dazu zählen zwei Außenläufer, ein hoch und ein niedrig drehender und ein Innenläufer mit Getriebe. Natürlich war das Timing und die PWM wie angegeben eingestellt. Beim Innenläufer wurde das Timing auf 6° und die PWM auf 28 kHz gestellt.
    Auf dem Bremsstand wurden unterschiedlichste Lastprofile geprüft. Damit konnte ich testen, was sinnvoll ist. Beispielsweise einen Motor unter Last an- und hochlaufen zu lassen. Oder unterschiedlichste Lastmomente und Drehzahlwechsel (Beschleunigung). Es war egal, der SWORD 120A zeigte dabei ein völlig fehlerfreies und sicheres Verhalten. Ich hätte nicht erwartet, dass dieser Extremtest derart positiv verlaufen würde...super!

    Aber es gibt auch einen Schatten, den ich nicht unerwähnt lassen möchte: Wer längere Teillastpassagen (> 3 s) oberhalb 100 A nutzt, z. B. die Hubi-Fraktion, sollte wissen, dass der SWORD 120A schnell in überhöhte Temperaturbereiche kommt, woraufhin die Sicherheitsmechanismen greifen. Das habe ich aber nicht provoziert. Um stets auf der sicheren Seite zu sein empfehle ich, dem SWORD 120A auf Dauer keine Ströme höher als 100 A zuzumuten. Schließlich besitzt er im Gegensatz zu einem JETI-MEZON 120 keine großflächigen Kühlkörper. Das ist der erforderliche Kompromiss, um klein und schlank zu sein!
    Wer mehr als einen 4s LiPo am SWORD 120A ansteckt, bemerkt ein heftiges Blitzen. Deshalb sollten unbedingt Anti-Blitz-Hochstromstecker und Buchsen verwendet werden!
    Da ich keinen Hubschrauber zur Hand hatte, habe ich den Gouvernor Mode nicht testen können. Aber am Leistungstand zeigte der SWORD 120A bei sich sprunghaft ändernden Lasten eine sehr stabile Drehzahlkonstanz. Die Drehzahlsprünge tendierten gegen Null. Ein hervorragendes Ergebnis nach einer Nachregelzeit von <1,5 s. Die Standardeinstellung am P- und I-Gain, nichts verändert. Diesbezüglich eine weitere quantitative Aussage zu treffen wäre unfair, weil ich am Prüfstand die Massenträgheit des Rotors nicht simulieren kann.


    Die BEC

    Man sollte wissen, dass gerade im Zeitalter der 2G4-Übertragungstechnologie mehrere Servos zeitsynchron gesteuert werden können. Beispielsweise bei drei schnellen Midi-Taumelscheibenservos entstehen teilweise Stromspitzen, die deutlich über sechs Ampere hinausschießen, gemessen! Noch heftiger wird es, wenn jemand noch auf eine LV-Technologie setzt, von der ich dringend abrate, oder die 700-Heliklasse betreibt, bei der große Power- und Speedservos der 20 mm-Klasse werkeln. Dann erreicht der Spitzenstrom schnell mal den doppelten bis dreifachen Wert. Dem trotzt der SWORD 120A jedoch, indem er sich mit seiner 10 A-Dauerlast- bzw. bis zu 20 A-Impulslast-Festigkeit dagegen stemmt. Natürlich habe ich das messtechnisch dokumentiert.

    Die BEC-Spannung ist auf 5,5V eingestellt. Spannungsmessung direkt hinter den beiden BEC-Kabeln
    (blau: BEC-Spannung - rot: BEC-Strom):



    Als Akku wurde ein 6s-4400mAh gewählt. Die Stomimpulse erfolgen periodisch mit je 5 s langen Lastimpulsen. Beginnend mit
    1 A bis 10 A und anschließend je 2 s Überlast mit 15 A, 20 A und 1 s lang 25 A!



    Die BEC-Spannung beträgt 8 V. Die Spannungsmessung erfolgt direkt hinter den beiden BEC-Kabeln
    (blau: BEC-Spannung - rot: BEC-Strom):



    Auch hier die gleichen Voraussetzungen wie vorher. Der Akku ist ein 6s-4400 mAh. Die Stomimpulse erfolgen periodisch mit je
    5 s langen Lastimpulsen. Beginnend mit 1 A bis 10 A, gefolgt von je 2 s Überlast mit 15 A, 20 A und 1 s lang 25 A!

    Besser geht es fast nicht und das bedeutet: Diese SBEC gehört mit zu den kräftigsten die in dieser Controllerklasse angeboten werden. Die Lastdiagramme zeigen einen sehr „stabilen“ Lastverlauf, der vor allem auch das leistet, was der Hersteller angibt und teilweise sogar übertrifft, was nicht selbstverständlich ist. Sogar bei der hohen Dauerlast von 10 A schwankt die BEC-Spannung nur gering. Der gemessene Spannungseinbruch von etwa 0,6 V bei 10 A ist im Grunde auf die längeren BEC-Kabel und den JR-Stecker zurückzuführen. Direkt am Controller gemessen waren die Schwankungen kleiner als 0,1 V! Die 2 s Lastimpulse von 15 A und 20 A beweisen eindrucksvoll die Überlastfestigkeit dieser BEC.
    So gerüstet ist man mit dieser SBEC vom SWORD 120A-Controller auch noch „morgen“ stets auf der sicheren Seite. Die Last-Souveränität ist mustergültig. Selbst bei einer 1s-Überlast von 25 A, die nicht angegeben wird, bricht die BEC Spannung nicht nennenswert ein.

    Diese integrierte SBEC ist bei den heutigen Servoantrieben leistungsmäßig auf der sichere Seite! Wie weitere Versuche ergaben, schaltet die SWORD 120A-BEC erst oberhalb von 27 A ab. Die BEC-Spannung liegt aber sofort wieder an, sobald die Überlastung weg ist.
    Bei diesem BEC-Extremmarathon interessierte mich die Erwärmung.
    Anmerkung: Dabei hat schon so mancher Controller mit bösen Überraschungen aufgewartet.




    Die BEC-Drosselspule ist, wie meist üblich, das heißeste Bauteil. Dort habe ich eine maximale Temperatur von 55,2 °C gemessen.
    Das hört sich zwar viel an, ist es aber nicht, im Gegenteil. Dieser BEC attestiere ich das Attribut, besonders Laststabil zu sein - Bravo!

    Wer einen zusätzlichen BEC-Pufferakku nutzten möchte muss eine ausreichend dimensionierte Schottky-Diode in die Plusleitung der SWORD-BEC schalten. Dazu führt man beide BEC-Plusleitungen des SWORD zusammen und schaltet die Diode dazwischen. Dann empfehle ich unbedingt, den beiliegenden Kondensator als Puffer in einen freien Empfängersteckplatz zu stecken!


    Zusammenfassung der Eigenschaften des SWORD 120A

    - keine Telemetriefunktion,
    - der angegebene Strom ist der maximale Dauervollgasstrom bei guter Kühlung,
    - ab 100 A, gerade im Teillastbereich, sollte der SWORD 120A gut gekühlt werden,
    - Empfehlung: Nur bis maximal 100 A nutzen,
    - 2 bis 6s LiPo, Rückregelung oder Abschaltung bei Unterspannung,
    - hochlastlastfeste SBEC bis 25 A / 1 s,
    - Unterspannungserkennung einstellbar,
    - gute Drehzahlregelung (Governor-Mode mit Store Funktion),
    - Drehzahleingang zur Drehzahlreglung mit Gyro,
    - Autorotation (Ruhe-/Beschleunigungszeit) einstellbar,
    - sehr gute Drehzahlkonstanz nach einer kurzen Nachregelzeit,
    - einstellbarer Softanlauf,
    - automatisches Timing, oder in 6 Stufen einstellbar,
    - EMK-Bremse einstellbar,
    - drei Bremsmodi (Bremsstärke im Flug stufenlos einstellbar - F3A nicht aktivierbar!),
    - Übertemperatur- und Überlastschutz,
    - kein Antiblitz: Blitzt heftig ab 5 s Antriebs-LiPo


    Mein Resümee

    Ich gebe zu, am Anfang überwog meine Skepsis gegenüber diesem SWORD 120A Controller. Aber nach jeder neuen Messung kippte die Stimmung immer mehr, bis nur noch das Positive überwog. Der SWORD 120A zeigte an den getesteten Motoren ein souveränes Stell- und Regelverhalten. Das Anlaufen der Motoren, auch unter Last, verlief stets ruckfrei und absolut zuverlässig, auch bei den unterschiedlichsten Lastbedingungen. Die BEC ist mustergültig und rangiert in ihrer Auslegung auf einer sehr sicheren Seite. Aber dem gegenüber steht der Verzicht auf eine integrierte Telemetrie und die Antiblitz-Sicherheit.
    In der Summe bleibt dennoch nur ein Resümee: Was man hier zum Kaufpreis erhält ist einmalig und eine Kaufempfehlung wert!


    Verwendete Abkürzungen:

    (1) SBEC -> switching batterie controll, getaktete Empfängerspannungsversorgung
    (2) LowESR -> Niedriger Innenwiderstand, besonders Impulsfeste Kondensatoren
    (3) PWM -> Puls-Weiten-Moduliertes Motorsignal zur Drehzahlsteuerung
    (4) Updaten -> Interne Software des Controllers durch eine neuere ersetzen
    (5) Single-Strand -> Spulenbewicklung besteht aus einem Draht
    Multi-Strand -> Spulenbewicklung besteht aus vielen dünnen Einzeldrähten (Litze)

    Stand: 15.10.2019
    Kommentare 3 Kommentare
    1. Avatar von MD-Flyer
      MD-Flyer -
      Schöner Bericht. Ich nutze seit einiger Zeit nichts anderes mehr. Die Sword-Regler sind sensationell und zwar beim Preis UND der Leistung.
    1. Avatar von Krasi99
      Krasi99 -
      Danke für diesen detaillierten Test. Gerade das BEC ist für mich die wichtigste Komponente eines Reglers. Bei Segelflugzeugen ist alles andere sekundär. Die Sword Regler scheinen eine echte Alternative zu sein.
    1. Avatar von paperflyer
      paperflyer -
      Ich habe vor kurzem, ermutigt durch diesen Bericht, das 60A Modell erworben.
      Die Programmierkarte ist ein absolutes Muss und funktioniert recht gut.
      Für mich waren der sanfte Anlauf und die BEC Spannung wichtig.
      Da ohnehin ein Unisens E ins Modell kommt benötige ich auch keinen Telemetrie fähigen Regler.
      Also, danke für den Bericht, denn ich kannte die Marke nicht.