Redundante Empfänger-Stromversorgung, aber wie?

[mrbom123]

Ich möchte in Kürze einen 4m E-Segler aufbauen. Für die Empfängerstromversorgung soll ein separates BEC zum Einsatz kommen. Der Regler hat ebenfalls ein BEC.

Nun könnte ich das Pluskabel am Empfängerkabel des Reglers durchtrennen und nur das separate BEC verwenden. Was ist aber mit Redundanz?

Das Regler-BEC hat fix 5,5 Volt (nicht einstellbar).
Das externe BEC kann ich auf 5,4 / 5,9 / 7,4 Volt einstellen.
Ich werde Standard-Servos verwenden, keine HV-Servos.

Meine Idee: Wenn das externe BEC auf 5,9 Volt läuft und ich im Pluskabel des Reglers eine Diode einbaue statt es durchzutrennen (welche Diode genau? 1204?), würde dann nicht bei einem Defekt des externen BEC automatisch das Regler-BEC einspringen, mit einer durch die Diode auf ca. 5 Volt reduzierten Spannung?

Was kann hier alles schief gehen, bzw. woran krankt das Konzept noch?

Sachdienliche Hinweise sehr willkommen! :-)

 

[mrbom123]

Kann ich das externe BEC aufgrund der Diode im Regler-Kabel auch nur auf 5,4 Volt laufen lassen? Wäre mir eigentlich am liebsten da ich die Servo-Leistung nicht benötige und lieber etwas Sicherheitsreserve bzg. Spannungsbereich hätte.

 

[mrbom123]

Ach so, und noch zwei Infos:

- Regler und externes BEC werden beide aus demselben Flugakku (6S LiPo) gespeist
- Telemetrie habe ich nur für den Flugakku, aber nicht für die Empfängerspannung (ist noch eine "altmodische" IISI-Lösung ohne direkte Telemetrie im Sender/Empfänger)

 

[tflachz]

Nur ein Akku als Stromversorgung?
Und da denkst du über Redundanz nach?



Gruß

Thomas

 

[Jonas Kessler]

Für echte Redundanz müsste man
1.) in beide BEC-Leitungen eine Diode einbauen, damit ein Kurzschluss in einem BEC nicht fatal wirkt
2.) einen zusätzlichen Empfängerakku an Bord haben

Eine zweite BEC ist nicht wirklich hilfreich, wenn der Flugakku versagt. Lieber einen zusätzlichen Empfängerakku, der als Backup dient. Zwei Dioden. Beide Akkus vor dem Flug laden. Empfängerspannung überwachen, nicht den Flugakku. Den kann man auch mit einer einfachen Stoppuhr überblicken. Und wenn der Flugakku lahmt, merkt man das spätestens durch die Motorabschaltung des Reglers. 3,3V Abschaltspannung/Zelle einstellen, wenn möglich.

 

[S_a_S]

Wenn die BECs über Dioden entkoppelt sind, brauchts am Empfänger (oder den Servos) noch einen größeren (ab 220uF) Low ESR Kondensator.
Außerdem müssen die Dioden entsprechend groß (Blockierstrom Servo x Anzahl Servos ) ausgelegt sein - und Spannungsabfall über die Diode ist stromabhängig (-> Datenblattkurven beachten). Auch Dioden werden deshalb warm.

Für richtige Redundanz müssten dann auch Empfänger und Servos doppelt vorhanden sein

Letztendlich will man ja durch die Parallelzweige die Ausfallwahrscheinlichkeit halbieren bzw. wenn man den Ausfall erkennen kann, vor dem nächsten Start beheben. Aber zwei Geräte fallen doppelt so häufig aus. Und mit jedem weiteren Element (Diode, Kabel, Lötstelle) in "Reihe" sinkt die Gesamtzuverlässigkeit weiter.

Und wie Jonas schon gesagt hat, solange das alles an einem Akku oder dessen Stecker hängt...

Wenn das externe BEC zuverlässiger ist (SBEC z.B. 20A kann und LinearBEC im Regler nur max. 2A bereitstellt) oder Übertemperatur im Regler (durch Motor) auch Einfluss auf das integrierte BEC (Sicherheits-Abschaltung) hat, macht es keinen Sinn, sich auf das "schwächere" Glied im Notfall noch verlassen zu wollen. Genausowenig, wie ein Fehler ab Empfänger (Kurzschluss im Servokabel oder durchgebranntes Servo) eben auch wieder ein Single Point of Failure ist.

Ein leerer Backup-Akku bringt außer Gewicht nur Scheinsicherheit. Zu eng ausgelegte Spannungsunterschiede machen dann die Erkennung eines Fehlers über Telemetrie schwierig.

Ein Zweig vernünftig ausgelegt und installiert (und vor dem Start geprüft) macht in der Regel weniger Probleme. Im Auto gibts ja auch nur ein Lenkrad.

Grüße Stefan

 

[onki]

Hallo,

zum gefüht hundersten Male mein Senf dazu (nutzt doch mal die Suchfunktion).

Ich verstehe immer noch nicht, warum man bei einem komplett neuen Modell immer noch auf LV-Systeme setzt.
Jeder halbwegs ernstzunehmende Regler um die 50 Euro kann heute verschiedene Spannungen bereitstellen (einstellbar).

Daher würde ich durchgängig HV-Servos verwenden, einen BEC-Regler mit 8V (z.B. den Sunrise Sword).
Dazu dann eine schaltbare Akkuweiche auf MOSFET-Basis (z.B. Jeti DSM 10) und als Backupakku einen schnuckeligen 2s LiFePo.

Mit dieser Art Lösung fahre ich seit vielen Jahren ohne jegliche Probleme. Der Backupakku wir ca. 1-2 mal pro Saison routinemäßig geladen und verbleibt im Modell.

Gruß
Onki

 

[k_wimmer]

Hallo,

nutzt doch mal die Suchfunktion
HV-Servos

Gruß
Onki

<IRONIE ON>
Und da sind sie wieder unsere zwei Fremdworte:
Suchfunktion = eine Hilfefunktion zum Aufspüren von versteckten Informationen in großen Datenmengen !
HV-Servos = Die Weiterentwicklung einer bestehenden Technologie für ein erweitertes Einsatzspektrum
<IRONIE OFF>

Tja, so sind sie halt unsere Kollegen hier.

Übrigens wenn ich mir die Ausfallstatistiken anschaue und müsste wählen, was wohl eher einen Defekt erleidet:
Der gepflegte Antriebsakku, oder das 2te BEC (was dann auch über den gleichen Akku gespeisst wird !
Was würde man dann wohl nehmen?

 

[lastdownxxl]

Hallo mrbom123,

oftmals geht bei einem Regler mit BEC der Regler durch und schließt den Antriebsakku kurz. Auch ein UBEC kann durch einen Kurzschluss am Eingang den Antriebsakku kurzschließen. Somit hast Du bei deiner Lösung die Wahrscheinlichkeit für einen Totallausfall nicht gerade minimiert.

Sinn einer Redundanz ist die Einführung einer möglichst unabhängigen parallelen Reservefunktion zur Erhöhung der Sicherheit.

Daher solltest Du entweder einen Backup Akku parallel zum Regler BEC plus Low ESR Elko verwenden, oder einfacher, einen hochwertigen Regler/BEC mit ausreichender Reserve bezüglich Spannung und Strom verwenden.

Diode: https://www.reichelt.de/schottkydiode-40-v-8-a-axial-sb-840-dio-p216606.html
Low ESR Elko: https://www.reichelt.de/elko-radial...200-rad-fc-2-200-25-p84708.html?&trstct=pol_2

Gruss
Micha

 

[mrbom123]

Danke für die rege Diskussion und die Hinweise.

Einen zweiten Akku möchte ich aus div. Gründen nicht einsetzen.

Das BEC ist ein Chargery LV 1.1, es sollte ausreichende Reserven haben. Ich werde daher alles ordentlich verlegen, einen 2700 oder 4700er LowESR Kondi an den Empfänger stecken, ein paar Tests machen, und wenn das alles geht, verzichte ich auf eine Redundanz, nach dem Motto keep it simple - oder wird schon schiefgehen.

Zu den HV-Servos: Solange sie leider immer noch mit einem "HV" Preisaufschlag versehen sind und moderne LV Servos auch deutlich mehr leisten als frühere, sehe ich es nicht zwingend an auf HV zu setzen. Es ist nur ein E-Segler, und es ist für mich nur ein Hobby. Ich bezahle da ungerne 100 Euro mehr nur weil ich dann HV Servos habe - von denen ich bei meinem Modell und dem Flugprofil praktisch nichts merken würde. Es gibt sicher Modelle wo dies gerechtfertigt sein mag, aber bei der Alpina 4001 verbiegen sich wohl eher die langen Bowdenzüge als dass die volle Kraft an Höhe/Seite ankommt.

 

[kaio]

Daher würde ich durchgängig HV-Servos verwenden, einen BEC-Regler mit 8V (z.B. den Sunrise Sword).
Dazu dann eine schaltbare Akkuweiche auf MOSFET-Basis (z.B. Jeti DSM 10) und als Backupakku einen schnuckeligen 2s LiFePo.

Hallo Onki,

d.h. du belegst einen Eingang am DSM10 mit dem BEC vom Regler und den anderen Eingang mit dem Lifepo?

Danke und Vg,

Kai

 

[k_wimmer]

Hallo Kai,

ja, genau so wird es gemacht.
Wobei ich z.B. noch eine Diode vom BEC zum Akku+ lege, damit der Akku über das BEC auf Spannung gehalten wird.
Diese Kombi fliege ich schon seit einiger Zeit in meinem Calvados mit sehr gutem Ergebnis.

 

[onki]

Hallo Kai(s),

ja - so löse ich das bei allen meinen aktuellen Seglern (ich hab überall eine Absaufverhinderung drin).
Bei Zweckmodellen mit dem DSM, bei Scalefliegern mit der CB200.
Die Lösung mit der "Ladediode" wird bei 8V BEC und LiFePo aber eng. Da wäre mir persönlich eine richtige Ladeschaltung lieber.

Und zum gefühlt zweihundersten Mal möchte ich die gängigen Hersteller auffordern endlich mal das Thema Asymmetrische Weiche ernst zu nehmen.
Über ganau so etwas reden wir hier nämlich. Eine Weiche mit Hauptversorgung, die im Normalfall den Backup-Akku "pflegt" damit dieser im (unwahrscheinlichen) Notfall einspringen kann.
Zudem fungiert der Backupakku auch als Standby-Versorgung für den RC-Schalter oder Magnetschalter und schaltet idealerweise auch den Regler ein.

Das ist meiner Ansicht nach wichtiger und sinnvoller als alberne Alugehäuse oder fehlende bzw. komplett überdimensionierte Servoasicherungen.
Der Anmteil an elektrsch angetriebenen Modell nimmt ständig zu und reine Segler sind eher die Ausnahme. Und immer nur Gebetsmühlenartig Regler-SBEC zu verteufeln ist nicht zielführend.
Ein zusätzliches BEC in einem Modell mit Elektroantrieb oder gar Akku-Doppelstromversorgung erachte ich als komplett überflüssig.

Gruß
Onki

 

[k_wimmer]

Hallo Onki,

ich gebe dir vollumfänglich recht .
Ich habe das BEC von meinem Regler auf 7,4V stehen.
Die Diode macht ca. 0,2V, so dass mein Akku wider die 7,2V hat !
Also von der Seite her keine Gefahr.

Bei meinen großen Kisten habe ich den BEC auf >8V stehen und nutze zum Akku einen MCP73223 als Laderegler für den LiFePo (auf 1A Ladestrom eingestellt).

Das hat dann den Vorteil, dass ich mir eine Warnschwelle bei 7,6V einstelle wodurch ich sofort erkenne wenn das BEC ausfällt und der Backup Akku übernimmt.

 

[kaio]

Danke Kai, danke Onki!

Da ich selbst beruflich mit Luftfahrtelektronik zu tun habe und mich viel mit Sicherheitsanalysen und Redundanzen beschäftige, ist dieses Thema für mich sehr interessant. Besonders die langjährigen Erfahrungsberichte.
Ich baue gerade einen neuen Segler auf, und ich denke da werde ich überlegen mit HV Servos, einem DSM10 und einen kleine LiFePo zu arbeiten.
In einem aktuell fliegenden Segler habe ich LV Servos und nutze das Regler BEC sowie einen 4 Zellen Eneloop, beide über Shottky Dioden am Empfänger angeschlossen (mit Low-ESR Kondensator).
Der Regler steht auf 6V und am Empfänger kommen nach der Diode ca. 5,8V an. Der Eneloop hat ca. 5,2V (knapp 5V nach der Diode) und sobald das BEC aussteigt geht auf meinem Sender die Warnung geringe Akkuspannung an. Das reicht zum Flug abbrechen und landen. Passiert ist das aber noch nie, ich selbst hatte noch nie einen BEC Verlust.

Viele Grüße,

Kai

 

[onki]

Hallo Kai,

Danke für den Tip mit dem MCP73223. Sowas in der Richtung hab ich noch gesucht. Ist nur blöd handzuhaben (Bauform).

Gruß
Onki

 

[k_wimmer]

Naja, ich hab das Glück das ich auf eine SMD Bestückung zurückgreifen kann.
Ausserdem ist das ein gutes Applikationsbeispiel für den Baustein.

Das hilft mir dann auch wieder an anderer Stelle .