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Powerboard mit Optokoppler, elektronischer SchalterAlfred Nader |
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Anlass für dieses Projekt war mein neues Modell - eine P38-Lightning - bei der ich 8 Empfängerkanäle und 13 Servoanschlüsse für verschiedene Funktionen benötige. Nach kurzer Umfrage in den Foren, ob man vier Servos ohne Probleme an einen Kanal anschließen kann, kam als Antwort, dass ab zwei Servos dringend ein Signalverstärker verwendet werden sollte. Da mir die kauflichen Varianten solcher Signalverstärker oder Power-Boxen sehr teuer erschienen, habe ich mich für den Selbstbau einer solchen Schaltung entschieden. Zuerst wurden mehrere Signalverstärker-Testschaltungen auf einem Steckbrett aufgebaut und die Signale mit dem Oszilloskop vermessen.
Zuerst wollte ich die Schaltung mit zwei Transistoren und ein paar Widerständen realisieren, doch dann kam mir der Gedanke, als ersten Transistor einen Optokoppler zu verwenden. Wenn die Masse-Potentiale für Empfänger- und Servospannung auch noch aufgetrennt werden, ergibt sich eine galvanische Trennung zwischen Empfänger- und Servostromversorgung. Das sollte sich auf die Störanfälligkeit (durch lange Servoleitungen oder sonstige Einflüsse) nur positiv auswirken. Auf Ferritringe werde ich bei langen Servoleitungen (>0,5 m) dennoch nicht verzichten. Die Decoderausgänge des Empfängers werden bei dieser Schaltung mit durchschnittlich 0,7 mA belastet. Ich habe mehrere Empfänger ausprobiert, es funktionierte mit allen ohne Probleme. Kommt ein Impuls vom Empfänger, schaltet der Optokoppler durch, der Basisanschluss des Transistors (BC856, PNP) wird nach Masse gezogen und schaltet ebenfalls durch. Dieser Transistor schaltet dann die +5,6 V Spannung zum Signalpin für die Servos. Ein 1nF-Kondensator soll hier noch eventuell auftretende Störspitzen von den Servos gegen Masse ableiten. Als LED-Spannungsanzeige habe ich eine fertige Schaltung verwendet, wie sie im Modellfachhandel erhältlich ist. Diese überwacht bei meinem Powerboard den Empfängerakku. Bei meinem Empfänger, MZK-Octava mit vier 800 mAh NiMh-Akkus, habe ich eine Stromaufnahme von 45 mA gemessen. Es sind also theoretisch über 17 Stunden Betriebszeit möglich. Auf Grund der hohen Selbstentladung von NiMH-Akkus ist es trotzdem anzuraten, den Akku vor jedem Flugtag zu laden.
Als Versorgung für die Servos sind fünf bis sechs Zellen NiCd/NiMh
(fünf Zellen nur für 5 V Ausgangsspannung) oder ein 2S Lipo/LiIon
Akku vorgesehen. Diese Spannung wird über mehrere parallel geschaltete
1,5 A Low-Drop-Spannungsregler L4940V5 mit GND-Diode auf 5,6 V geregelt.
Um den Strom der Spannungsregler besser untereinander aufzuteilen, kommen
je zwei 0,22 Ohm Widerstände an die Ausgangspins der Regler. Ein
Spannungsregler reicht im Normalfall für zwei bis drei Servos. Will
man eine Ausgangsspannung von nur 5 V, so muss die Diode überbrückt
werden. Der maximale Strom von 7,5 A (fünf L4940V5 parallel) für
die Servos müsste für die meisten Anwendungen ausreichen. Testweise
habe ich die Schaltung kurzzeitig mit 9 A belastet, die Spannung sank
dabei nicht unter 5 V ab. Die 7,5 A sind jedoch nicht als Dauerlast zu
sehen, dazu müssten die Spannungsregler extra gekühlt werden.
Bei modellflugtypischer Anwendung werden so hohe Servoströme kaum,
und wenn, nur kurzzeitig auftreten. Auf mehrfachen Wunsch hin habe ich eine zweite und dritte Version des
Powerboards entworfen, bei denen die Akkus nicht auf der Platine platziert
werden. Version 3 ist für fünf Kanäle und nur drei Spannungsregler,
also 4,5 A ausgelegt. Die Abmessungen der Prints konnten dadurch erheblich
reduziert werden (8-K Version: 9 cm x 8 cm, 5-K Version: 7,8 cm x 5,5
cm).
Allgemeine Stückliste für die Powerboards:
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Stand: 03.06.2010 |
