RC-Stromversorgung - grundlegende Betrachtungen

steve

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Hallo,
es gab in de letzten Tagen und an vielen anderen Orten immer mal wieder die Frage, wie eine Stromversorgung für das RC-System ausgelegt werde, muss/soll/kann, wenn höhere Ströme erwartet werden. Z.B. im Großmodell, wenn sehr viel Servos eingesetzt werden sollen oder einfach nur über eine Doppelstromversorgung gestaltet werden soll.

Mein Weg ist dabei, dass ich gerne zunächst ein sehr robustes System installiere, den Akku etwas größer dimensioniere oder z.B. eine Central-Box etc. einbaue.
Dann vermesse ich das System im Flug und passe anhand der Ergebnisse das System an. Zur Vermessung nutze ich entweder ein Unisense oder die Daten der Central-Box. Die Daten schaue ich mir dann auf einem Diagramm an.
Im Anhang mal ein Diagramm der großen F1 Nemesis von ACR mit E-Antrieb und ca. 16kg Abfluggewicht. Verbaut sind 5 größere Servos (Yukis und Hitec) die jeweils gut 20kg schieben können. Der Log bildet einen 10-Minuten-Flug ab:

Nemesis F1 RC I C.png


Nach diesem Daten könnten sowohl die Servos als auch der Empfängerakku deutlich kleiner ausfallen. Doppelstromversorgung ist dann mehr eine Frage der Sicherheit.

Nun gab es den Einwand, dass die Strompeaks im Log nicht umfänglich abgebildet werden und nur im Ozi erkennbar seien. Diese Peaks können kurzzeitig die Spannung soweit einbrechen lassen, dass die Empfänger aussteigen. Jetzt könnte man etwas vereinfacht sagen: Die Strompeaks waren im oben vorgestellten Konzept dann wohl nicht so hoch, sonst wäre ja der Empfänger ausgestiegen - ist er aber nicht.

Dennoch: Hab ihr euch das mal auf Logs/Ozi angesehen - ist da was dran, das auch belegt werden kann oder mehr Angst und Unsicherheit.
Kleiner praktischer Hinweis: Der max. Strom-Peak entsteht in der Regel beim Einschalten - wenn da nichts passiert, ist das m.M.n. im Flug auch nicht zu erwarten, sieht man mal von völligen Fehlauslegungen ab.

VG
 

Meier111

User
Nach diesem Daten könnten sowohl die Servos als auch der Empfängerakku deutlich kleiner ausfallen. Doppelstromversorgung ist dann mehr eine Frage der Sicherheit.
Richtig.

... die Strompeaks ...
Wer Angst vor den Strompeaks hat...
... und nur im Ozi erkennbar ...
kann so einen schönen neumodischen low ESR-ElKo an den Empfänger stecken. Um die Götter der Strompeaks milde zu stimmen.
Gibt es auch beim Modellbauhändler. Oder im Elektronik-Fachhandel.
 

Meier111

User
Hab nur wenige low ESR-ElKos verbaut.
Nur ein mal, weil nötig (zwei Servos haben sich gegenseitig gestört).
Und paar mal auf "verdacht".

Wenn man die ElKos auf verdacht einbaut, kann es nicht schaden.
In meisten Fällen sind es "Angstkondensatoren". 😉

Im Prinzip will man mit so einem Kondensator Schwingungen in der Versorgungsspannung dämpfen.
So ähnlich wie die Stoßdämpfer das Schwingen der Radaufhängung beim Auto.
Schon mal ein Auto während der Fahrt gesehen, bei dem ein Dämpfer komplett ausgefallen ist? Sieht lustig aus...
 
Nun gab es den Einwand, dass die Strompeaks im Log nicht umfänglich abgebildet werden und nur im Ozi erkennbar seien.
Richtig! Das sind Spitzen im Bereich von einigen ms die das zigfache des "normalen" Stroms haben. Mit einem Multimeter oder auf den Logs praktisch nicht zu sehen. Der Spannungsregler im Bec muss aber darauf reagieren und schnell genug nachregeln. Ist die Spitze zu groß oder treten sie sehr häufig auf, überhitzt die Schaltung, der Regler "drosselt" immer mehr zu bis er die Spannung nicht mehr halten kann. Irgendwann wird es halt kritisch genug und dann geht der Empfänger in den sog. brown out, also Abschaltung durch unterspannung. Kann dann auch ein paar Sekunden dauern bis der Bec-Regler wieder abkühlt, der Empfänger wieder startet und sich verbindet. Dann fängt das Spiel von vorne an. Ist der Flieger hoch genug, setzt es halt einfach "nur" ein paar Sekunden aus. Weiter unten küsst er den Boden.
Das ist auch das perfide an diesen Einbrüchen der Spannungsversorgung wenn das System auf Kante genäht ist: der Laie erkennt sie nicht als solche! Alles läuft, der Flieger startet und nach 1 oder zwei Minuten Flug setzt es auf einmal aus. Nach dem Crash die Analyse, da funktioniert alles. Und schon ist es wieder der böse Sender oder Hersteller XY. Aber rührt man mal für 30 Sekunden an den Knüppeln, dann sieht man die Aussetzer. Eine Doppelstromversorgung ist daher nicht nur "Ausfallsicherheit", sondern wenn entsprechend ausgeführt auch Entlastung durch Aufteilung der Ströme.
 

steve

User
Na, dann zeigt doch bitte mal so ein Szenario auf dem Oszillograph. Das oben gezeigte Arrangement nutzt kein BEC, sondern die Central Box von Jeti. Da wird auch keine Spannung runter reguliert - es bleibt am Ausgang bei dem, was reinkommt.

Meint ihr mit den low ESR-ElKos sowas hier: https://www.rc-kleinkram.de/products/02-80135
 

Fliegerass1

User aktuell gesperrt
Mein Weg ist dabei, dass ich gerne zunächst ein sehr robustes System installiere, den Akku etwas größer dimensioniere oder z.B. eine Central-Box etc. einbaue.
Hallo Steve
ja so eine Energieversorgung von einem Modellflugzeug .....

Wenn du für Verbesserungen offen bist, solltest du die Spannungslage am Empfänger messen. Deine aufgezeichneten Ströme machen keine Aussage darüber, ob es eine kritische Spannungslage im Empfänger gibt. Diese Spannung ist aber wichtig, für die sichere Funktion des Empfängers.
Grundsätzlich sollte man sich auch um die Querschnitte und die Länge der Servoverkabelung Gedanken machen. Die Leistungsfähigkeit und Dynamik hängt sehr stark vom Spannungsabfall auf der Energieversorgungsleitung zum Servo ab. Leistungsstarke Servos haben einen größeren Kabelquerschnitt (0,5 mmm2) als handelsübliche Verlängerungen. (0,2 oder 0,3 mm2)
Bitte beim Einbau darauf achten.
Die Versorgungsleitungen zum Empfänger (vom Regler BEC zum Empfänger) ebenfalls mit großem Kabelquerschnitt ausführen. (mind. 0,5 mm2)

Alleine, wenn man das berücksichtigt, benötigt man keine Helferchen, wie oft beschrieben wird. Egal ob Doppelversorgungen oder Kondensatoren.
 

Fliegerass1

User aktuell gesperrt
es bleibt am Ausgang bei dem, was reinkommt.
Das ist mit Sicherheit nicht so.
Es existieren immer Spannungsfälle, auch wenn du die nicht auf deiner Messtechnik sehen kannst.

Weiter ein Tip. Die Energiequelle (Accu) möglichts mit kurzer Länge an dem Empfänger anschliessen. Das hält die Spannungsabfälle zum Empfänger klein.
 
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Hallo Steve!

Low ESR Elko...
Quick and dirty finde ich den Jeti Adcap AS10 sehr gut. Lädt sich auch nicht schlagartig auf. Funktioniert seit Jahren tadellos bei Modellen ohne Box, sitzt direkt am RX. Beim ausschalten sieht man auch schön das er den RX noch 2-3 Sekunden am "leben" hält.

Ansonsten wenn es um Servo-Rückströme geht, kleinere Elkos nahe am Servo, gerade bei langen Kabeln ist effektiver.

Gruß
Nick
 
Zuletzt bearbeitet:

steve

User
Hallo,
ja sicher, es wird immer Spannungsabfälle durch die Leitung, die Stecker etc. geben. Letztlich kann ich den Unisense auch zwischen Ausgang der CB200 und dem Servo platzieren. Dann kann man sich jedes Servo noch mal einzeln ansehen. Mir geht es hier aber um diese Aussage zu den nicht mit dem Logger messbaren Spannungseinbrüchen. Nach meinen Verständnis braucht es für solche Annahmen einen Beleg. Das vieles sein könnte, ist schon klar - aber was ist empirisch belegbar und was ist Theorie/Befürchtung/Angst?

Letztlich bedeutet jedes zusätzliche Bauteil auch eine weitere Fehlerquelle, mal vom Gewicht und den bisweilen nicht unerheblichen Kosten abgesehen.

Hallo Mick,
der Jeti Adcap AS10 schaut gut aus. Danke für den Hinweis.

VG
Stefan
 
Hallo Stefan!

Empirisch belegbar... Ist so ne Sache.
Trau ich der Quelle oder eben nicht.

Schau dir Mal dies oder das an.

Aus eigener Erfahrung würde ich dem schon glauben schenken. Klar wieder subjektiv.

Beispiel:
Gerade ein Graupner GR-24 oder Jeti REX12 EPC kann, wenn man diese öffnet und Mal genauer betrachtet (bei den erwähnten tat ich dies, kann bei Empfängern anderer Anbieter ähnlich sein), in Verbindung mit einem oder mehreren ausreichend dimensionierten Low ESR Elkos und mit 0,5mm² Verkabelung gepaart schon sehr viel ab, selbst bei 5 "dicken" (35kg+) Servos im "Kunstflieger". Da werden irgendwann eher die JR-Stecker selbst zum Schwachpunkt.

Klar, kann jeder machen/halten wie er will, ist eben wieder sehr subjektiv.

Man sollte selbst vom Konzept überzeugt sein und ein gutes Gewissen / Gefühl haben, für den einen ist eine Lösung übertrieben, für den anderen "Grenzwertig" kommt eben immer auf den eigenen Standpunkt/Anspruch an.

Gruß
Nick
 
Zuletzt bearbeitet:
Hallo,

in jedem Servo ist am Eingang der H-Brücke schon ein Elko oder Tantal-Kondensator verbaut. Im Empfänger hat es auch diverse
Kondensatoren im Bereich der Spannungsversorgung. In der Summe sind da normalerweise genug Kapazitäten verbaut.
Elkos und Tantal-Kondensastoren sind die Bauteile die am häufigsten in der Elektronik ausfallen, und nicht selten auch noch mit
dem Fehlermode Kurzschluss.

Riesige Elkos im Stromkreis bedeuten erst einmal einen satten Kurzschluss, das SBEC kämpft gegen den niederohmigen Low-ESR an.
Ich hab in keinem Flieger solche Low-ESR Elkos am Empfänger. Bei richtiger Auswahl der Servos und Dimensionierung der Spannungsversorgung
mittels BEC oder Akku sind zusätzliche Fehlerquellen wie die Low-ESR Elkos nur in Ausnahmefällen sinvoll.

Ich war Systemingenieur in der Avionik, ich kenne die Felddaten von den Bauteilausfällen. An vorderster Front stehen Tantal-Kondensatoren und
Elkos. Die Hardware-Ingenieure verbauen teilweise massenhaft Angstkondensatoren, in der Summe schadet es oft mehr als das es nützt.
Die Fehlerrate der Geräte steigt daher teilweise enorm.

Bei Hitec hat es zum Abschätzen des Stromhungers der Servos die Daten der Blockierströme, Leerlaufstrom und so weiter.
Bei jedem Anlaufen vom Servo fliest nahezu der Blockierstrom für wenige Millisekunden. Eine Stromversorgungs sollte
den max. Blockierstrom eines Servos im Flieger als Dauerstrom locker abkönnen. Kurzzeitig ein vielfaches davon.


Gruss
Micha
 
Zuletzt bearbeitet:
Hallo,
ich bin ein, in Elektrotechnik und Elektronik ahnungsloser und ausschließlicher Benutzer. Daher möchte ich, dass funktionierende Systeme angeboten werden, die ich ohne aufwändige Messausrüstung und Ausbildung nutzen kann. Auf Neudeutsch "User" and "Plug and Play". Bei der Suche danach bin ich auf diese Information gestossen:


Recht gut erscheint mir die Akkuweiche von Futaba: https://www.act-europe.eu/rc-zubehoer/sbus-_-sbus2/futaba-dlph-1
Die ist aber nur für Futaba Empfänger geeignet.

Nicht so recht klar ist mir, wann ein Kondensator parallel zu Spannungsversorgung eingesetzt werden soll, insbesondere wenn ausschließlich das Regler BEC ohne Stützakku verwendet wird. Also z.B. der Standardfall in einem F5J oder Segler.

Stefan
 

steve

User
Hallo ihr Frühaufsteher ;),
also die Seite von VStabi beschäftigt sich ja sehr intensiv mit dem Thema. Hintergrund sind wohl Anwendungen im Heli-Bereich. Da scheinen ja gewaltige Kräfte zu wirken - auch auf ruhende Servos. Scans vom Oszillographen nutzen die aber auch nicht - die reinen Log-Daten sind bei den Heli-Anwendungen schon an den Grenzen aber Log-Daten habe ich ja auch.
Danke auch an den Hinweis mit den Ausfallrisiko bei Tantal-Kondensatoren und Elkos. Die Auslegung für ein Vielfaches des Blockierstroms der Servos - also, da sehe ich auch die JR-Stecker an ihren Grenzen. Habe auch schon mal einen "weichen" JR zu kräftig angefasst und deshalb einen Kurzschluss ausgelöst - da wird das Kabel zu Zündschnur.
VG
 
Nicht so recht klar ist mir, wann ein Kondensator parallel zu Spannungsversorgung eingesetzt werden soll, insbesondere wenn ausschließlich das Regler BEC ohne Stützakku verwendet wird. Also z.B. der Standardfall in einem F5J oder Segler.

Hallo Stefan,

ein normaler 4-Klappensegler wie ein Thermik XL kommt mit 4 Stk. Hitec D145SW Flächenservos oder anderen vergleichbaren Servos
in der TF aus. Der Blockierstrom beträgt 2.5 A (max. @ 7.4 V), der Strom ohne Last wie im unbeschleunigten Geradeausflug nur noch
max. 180 mA. In der Summe mit den Servos für das HR/SR, liegen die Ströme im Bereich von max. 1 A im Durchschnitt.

Ein Regler mit einem guten 5A Dauerstrom SBEC ist normalerweise ausreichend, der Impulstrom vom SBEC ist normalerweise
2-3 fach höher als der Dauerstrom. Eine Blockade eines Servos D145SW führt mit einem guten 5A SBEC daher noch nicht zur Katastrophe.

Regler wie z. B. ein Hobbywing FlyFun V5 mit einem 8A/20A SBEC sind daher völlig
ausreichend, mehr braucht es da nicht, auch keinen zusätzlichen Low-ESR Elko am Empfänger.

Gruss
Micha
 

Meier111

User
In jedem ESC, sBEC und BEC sind mehrere Tantal-Kondensatoren eingebaut.
Wenn die so schlimm wären, würden ständig überall die Modellflugzeuge runter fallen...
bec.jpg


fms.jpg


Hier geht es um einen reinen Segler, ohne ESC, oder?
 
Hallo

Alle Planungen gehen meist von einem normal Betrieb aus

Das ist aber falsch.

Man muss schon eine Risikoanalyse/Risikobeurteilung machen um eine gute Lösung zu finden.
 

onki

User
Hallo,

habt ihr vielleicht auch mal über die Tatsache nachgedacht, das die Schreckensszenartien komischerweise immer aus der Richtung kommen, die dann auch wundersamerwesie eine Lösung dafür bereithalten?
Das ist so wie der vermeintliche Nährstoffmangel, den die Nahrungsergänzungsmittel hersteller propagieren.
Es gibt sicher höhere Ströme im Anlaufmoment. Aber glaubt ihr ernsthaft unsere Komponenten hätten dafür standardmäßig keine Vorkehrungen vorgesehen?
Micha hat dies ja schon angedeutet.

Aber im Ängste schüren um den Absatz zu verbessern waren einige Hersteller schon immer spitze.
Fairerweise muss man auch nach Modelltyp differenzieren. Und da sind Elektrosegler, und seien sie auch noch so schnell und wendig, eine etwas entspanntere Nummer als ein 3D Heli.

Mein BEC bricht bei 7A (das war der höchste Strom, den ich da je gemessen hab) um etwa 100mV ein (bei 8V). Das darf es auch. Und um mehr geht es auch im Oszi nicht runter.
Nichts ist so überdimensioniert wie unseren aktuellen Modellflugzeuge. Dank der Konditionierung einiger vermeintlicher Experten mit Vertriebshintergrund :rolleyes: .

Gruß
Onki
 
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