Prezentare generală a sistemului și precauții

duale

În trecut, zborul electric nu era la fel de ușor ca și astăzi datorită greutății bateriilor mai vechi și puterii motoarelor mai vechi. Bateriile de generație mai veche, cum ar fi NiCad-urile, erau grele, iar motoarele cu perii produceau mai puțină putere decât versiunile fără perii de astăzi, rezultând avioane electrice cu putere marginală. Economisirea greutății unei a doua baterii a fost extrem de importantă și astfel BEC (Battery Eliminator Circuit) a evoluat.

Avansăm până astăzi și am îmbunătățit densitatea energetică a bateriilor din polimerul de litiu și a motorului fără perii, cu comutare electronică, având ca rezultat îmbunătățirea semnificativă a raportului de împingere la greutate. Deoarece acum suntem mai puțin constrânși în greutate, avem opțiuni suplimentare în ceea ce privește configurarea aeronavelor electrice. Eliminarea unei baterii nu este la fel de importantă ca pe vremuri.

Astăzi există mai multe moduri de a face o configurare electrică.

  1. a.ESC face ambele lucrări (motor și rx/servos) folosind BEC (Battery Eliminator Circuit). Singur
  2. b. Separați bateria ESC și BECSingle. Realizează separarea termică.
  3. c. Baterii duale, una pentru motor și alta pentru receptor/Fiabilitate îmbunătățită.

Alegerile b) și c) devin mai răspândite pe măsură ce modelele cresc în dimensiune și creșterea curentului din servomotoare. Ambele soluții au o greutate mai mare decât a), dar pe măsură ce modelul crește, penalizarea greutății minore are un efect general negativ. ESC și BEC separate reprezintă un pas către o mai bună fiabilitate, deoarece limitele termice ale acestor două articole sunt acum separate, astfel încât unul nu îl afectează pe celălalt; adică un ESC fierbinte nu poate degrada alimentarea RX și nici nu-l poate forța să se oprească termic.

Trecerea la baterii duale este un pas suplimentar către o mai bună fiabilitate, deoarece bateria motorului sau ESC pot muri complet și legătura wireless rămâne intactă, astfel încât pilotul să păstreze capacitatea de a ateriza bastonul mort. Un alt avantaj potențial este eliminarea zgomotului RF condus la rx. Mai multe detalii în secțiunea Detalii electrice.

Bine, deci bateriile duale vă oferă o fiabilitate mai bună. Nu acesta este sfârșitul poveștii? Ei bine, ei bine, nu este.

În timp ce s-ar putea să credeți că instalarea unei baterii duble este la fel de simplă ca și doar conectarea conexiunii ESC la RX, această simplă acțiune vă poate crea probleme. Există precauții care trebuie respectate cu privire la această conexiune. Dacă conectați orbeste conexiunea clapetei de accelerație la RX, s-ar putea să funcționeze, dar nu este neobișnuit să obțineți o funcționare clară a clapetei, cum ar fi clapeta completă spontană. În mod clar, acest lucru este nesigur.

Mai întâi să stabilim câteva definiții pentru a ne ajuta să fim clari.

Domeniu este o „zonă de influență”. Un exemplu al acestui termen într-un context cu baterie dublă este „domeniul puterii motorului”. Aceasta înseamnă toate circuitele alimentate de bateria motorului. Acest lucru este completat de „domeniul receptor” care, desigur, alimentează receptorul și servo-urile.

Segregarea domeniului de putere (Metoda 2 de mai jos). Segregarea în acest context înseamnă că lucrurile care trebuie separate trebuie să existe, dar există încă o conexiune electrică între mai multe domenii. În acest caz, utilizăm aceeași conexiune la sol pe ambele domenii de alimentare. În momentul în care cele două domenii se reunesc, sunt luate măsuri de precauție, astfel încât fiecare parte să fie un bun cetățean în sistemul general. Această metodă poate realiza o instalare cu costuri mai mici decât metoda complet izolată descrisă mai jos.

Domeniul de putere izolare (Metoda 3 de mai jos). Izolarea nu înseamnă nicio conexiune electrică. Această schemă are avantaje suplimentare de zgomot și este, de asemenea, puțin mai scumpă decât metoda 2.

Rub

Problema fundamentală a aplicației pentru configurarea bateriei duale este că, cu două surse de alimentare, există potențialul ca una să o afecteze pe cealaltă. Provocarea este săîmpiedica un domeniu nu îl afectează pe celălalt. Adică, domeniul puterii motorului nu poate afecta negativ domeniul puterii rx/servo și invers. Aceste două domenii sunt conectate într-un singur punct, conexiunea de accelerație de la RX la ESC. Există mai multe metode pentru a realiza acest scop și sunt descrise mai jos.

Metoda 1, Segregarea domeniului de putere, Deconectați firul roșu în conexiunea clapetei de accelerație

O metodă este de a scoate firul roșu din carcasa conexiunii clapetei ESC așa cum se arată mai jos. Apoi carcasa este utilizată pentru a se conecta la receptor fără firul roșu. Asigurați-vă că acoperiți metalul expus cu bandă. Acest lucru funcționează pentru segregarea de domeniu necesară, dar există un aspect negativ. Partea de jos este că metoda de programare USB se întâmplă să aibă nevoie de firul roșu pentru a alimenta ESC. Deci, dacă efectuați o metodă de programare USB ESC, va trebui să înlocuiți firul de fiecare dată când doriți să faceți programare USB. Nu este cel mai convenabil pentru programare.

Segregarea domeniului de putere, metodă 1

Sârmă roșie eliminată din conexiunea ESC Throttle

Cum pot face acest lucru? Dacă vă uitați la partea din spate a conectorului, fiecare dintre fire are un fel de bară pe conector, iar carcasa are o filă de reținere flexibilă, dintre care două se împerechează, astfel încât, odată introdus, firul să nu poată fi scos din carcasă. Pentru a scoate firul așa cum se arată mai sus, utilizați un cuțit hobby și ridicați ușor clema de plastic în timp ce țineți și eliberați tensiunea de extracție pe fir. Când trageți clema de plastic suficient în sus, firul cu conector se va elibera și va aluneca afară așa cum se arată mai sus. Dacă utilizați această metodă, asigurați-vă că utilizați o bandă electrică pentru a izola metalul gol, pentru a preveni scurtcircuitarea la ceva necorespunzător.

Metoda 2, Segregarea domeniului de putere, Extensie servo modificată cu fir roșu tăiat

O altă schemă și una pe care o folosesc în mod constant este să adaug o extensie servo de 6 ”modificată între conexiunea ESC și RX. O extensie modificată este prezentată în imaginea de mai jos.

Segregarea domeniului de putere, metoda 2

Extensie servo modificată de 6 ”

Tot ce am făcut aici a fost să scot plumbul roșu. De fapt, am tăiat o bucată din fir (notează poziția săgeții), astfel încât să nu se poată reconecta din greșeală. Așa cum ți-ai putea imagina că încercarea de a înregistra aceste lucruri mici este dificilă, așa că am lăsat un gol. În această schemă nu folosesc deloc bandă izolatoare. În acest fel pot folosi în continuare instrumentul meu de programare USB direct pe ESC, oferind în același timp segregarea necesară a domeniului de energie către RX.

Metoda 3, Power Domain Isolation, Opto Isolator

O altă metodă este utilizarea unui izolator opto prezentat mai jos. O versiune West Mountain Radio este ilustrată mai jos, dar există și alți furnizori. Metoda opto are un avantaj suplimentar al izolării zgomotului efectuat, astfel încât zgomotul electronic de comutare ESC să nu fie condus în RX datorită îndepărtării tuturor conexiunilor electrice. Acesta este instalat între ESC și RX și este puțin mai scump decât celelalte două metode. Mai multe detalii în secțiunea Detalii electrice de mai jos.

Segregarea domeniului de putere, metoda 3

Opto Isolator de la West Mountain Radio

Puteți testa izolația dacă aveți și știți cum să utilizați un ohmmetru. Măsurați între gnd pe un capăt și gnd pe celălalt capăt și veți citi o deschidere, care indică izolarea. De fapt, veți obține aceeași lectură la orice conexiune de la un capăt la altul. Informația traversează un capăt la celălalt printr-o cale optică în loc de o cale condusă. În plus față de izolația firului de împământare, și ceilalți conductori nu sunt conectați între cele două capete. Consultați secțiunea Detalii electrice pentru informații suplimentare.

Punct de vedere al detaliilor electrice

De ce este important acest lucru? Conectorii par să se potrivească, deci ar trebui să fie ok. Ai grija.

Cu două surse de alimentare separate (domenii) într-un singur sistem, trebuie să se asigure că circuitele din aval nu se afectează reciproc. Adică, fiecare sursă ar trebui să alimenteze numai circuitele intenționate și nu circuitele din celălalt domeniu de putere. Dacă nu se respectă segregarea adecvată a puterii și o sursă alimentează cealaltă sau pe diferite domenii de energie fără precauții, pot curge curenți neintenționați care înving complet îmbunătățirea fiabilității intenționată. De fapt, fiabilitatea fundamentală poate fi mai proastă decât utilizarea unei singure surse de energie. În mod clar, acest lucru învinge scopul bateriei RX suplimentare, în primul rând.

Ceea ce se întâmplă cu bateriile duale și fără separarea sau izolarea utilizată este că cele două surse de alimentare separate se luptă între ele. Fiecare vrea să scoată o tensiune specifică și face tot ce trebuie pentru a atinge acest scop în măsura posibilităților sale. Problema este că fiecare tensiune este puțin diferită, așa că, în încercarea ca fiecare sursă să aibă propriul său mod, pot curge curenți destul de mari. Acești curenți mari cauzează, desigur, o excesivă putere, dar adevărata problemă este dacă o sursă o suprasolicită pe cealaltă, atunci curentul se poate alimenta înapoi și poate provoca probleme operaționale neașteptate. Este dificil de prezis ce lucruri specifice se pot întâmpla, deoarece rezultatul este controlat de detaliile nepotrivirii și de puterea surselor relative. Este suficient să spunem că nimic bun nu se poate întâmpla în această situație și ar trebui evitat.

S-ar putea fi tentați să schimbăm termenii „segregare” și „izolare”. Deși a face acest lucru nu este complet greșit, nici nu este complet corect.

În domeniul electric, rezervăm cuvântul „izolare” pentru două circuite care nu au deloc conexiune electrică directă, cum ar fi părțile laterale ale cuplajului opto, a se vedea schema mai târziu în acest articol. Această „deloc conexiune electrică” este denumită „izolare galvanică” și este o cerință importantă de siguranță în multe domenii. Această „izolare galvanică” poate fi realizată prin oricare dintre mai multe metode, dintre care cele mai frecvente sunt optice sau magnetice.

Termenul „segregare” din acest articol este utilizat pentru a face distincția între cele două metode (galvanică și non-galvanică) și, de asemenea, indică faptul că au fost luate măsuri de precauție pentru interfață. Cu segregarea (izolarea non-galvanică) există o singură conexiune electrică, care este conexiunea de referință la sol. Cu izolarea galvanică nu există o legătură condusă între părți, a se vedea schema opto cuplare la sfârșitul secțiunii schematice din acest articol.

La BEC sau nu la BEC?

Există un alt punct de conștientizare care cred că este important. BEC nu este altceva decât un regulator de tensiune cu numele specific aplicației. Mai jos este o schemă simplificată.

Schema simplificată a conexiunii BEC

Un regulator de tensiune menține o tensiune de ieșire constantă (Vout), indiferent de tensiunea sa de intrare (Vin) pentru curenții de ieșire (Iout) până la valoarea nominală. De exemplu, un regulator de 5 V, 3 Amperi va furniza 5 volți la un curent de până la 3 A atâta timp cât este furnizată o tensiune de intrare adecvată și curentul de ieșire nu depășește valoarea nominală. Dacă oricare dintre aceste criterii nu este menținut, adică o scădere a tensiunii de intrare sau este necesar un exces de curent de ieșire, Vout va cădea, de asemenea. Acest lucru poate fi deosebit de rău în aplicația noastră, deoarece conexiunea fără fir RF depinde de faptul că Vout este fiabil.

Ceea ce este rău este că Vout este sursa de alimentare pentru RX așa cum se arată mai sus și dacă Vin ar scădea prea jos, RX-ul poate pierde puterea și legătura cu TX se pierde. În lumea de astăzi de 2,4 GHz, poate dura câteva secunde pentru a restabili legătura și asta durează mult. Deși văd receptoare mai noi, cum ar fi Spektrum AR600 (gamă completă) și AR6110 (parc flyer), care oferă o caracteristică de „conectare rapidă” care este menită să minimizeze timpul de reconectare, astfel încât problema să fie cunoscută și să fie adăugate caracteristici pentru a rezolva această conexiune. problema timpului.

Există câteva lucruri care se pot întâmpla și care pot contribui la scăderea tensiunii Vout.

  1. a. Dacă este furnizat Vin inadecvat, atunci Vout va cădea
  2. b. Dacă se extrage prea mult Iout, atunci Vout va scădea
  3. c. Dacă temperatura regulatorului depășește un punct setat, acesta se va opri, ceea ce înseamnă că Vout va scădea

În mod clar, niciuna dintre aceste situații nu este bună. Sistemele noastre sunt destul de robuste împotriva scăderii prea scăzute a lui Vin, dar potențialul exces de Youout poate apărea destul de ușor; ia în considerare un servo blocat, de exemplu. Robustețea Vin se datorează tensiunii pe care o rulăm de obicei, care, în majoritatea cazurilor, este de 3S (11,1v) și mai mare. Vinul minim acceptabil este tensiunea RX + căderea regulatorului (5v + 1,5v) sau 6,5v caz mai rău, așa că avem mult spațiu înainte de a ajunge la 11v.

Regulatoarele de tensiune integrate au astăzi câteva mecanisme de auto-protecție. Una este că, dacă Iout-ul maxim este depășit, acestea vor oferi Iout nominal, dar la un Vout redus; această operațiune se numește foldback și poate fi implementată în mai multe moduri. Un alt mecanism constă în faptul că regulatoarele au o metodă internă de măsurare a temperaturii și, dacă se depășește temperatura maximă acceptabilă, indicând excesul de putere, regulatorul se va opri. Ideea pentru aceste două caracteristici este că un scurtcircuit momentan la ieșire nu va duce la distrugerea regulatorului, ci mai degrabă va invoca acest mod și regulatorul se va recupera atunci când scurtcircuitul este îndepărtat, adică regulatorul va tinde să se autoconserve. Bine pentru regulator că ar putea trăi pentru a reglementa o altă zi, dar această operațiune ar putea să nu fie cea mai bună din punctul de vedere al avionului.

Scheme

Iată câteva scheme pentru a ilustra punctele.

În primul rând este clasica baterie simplă

configurare, clapete de accelerație ESC direct

în RX, nu sunt precauții

necesar. Unitatea de acționare a motorului

și BEC sunt legate termic ceea ce înseamnă că unul îl poate afecta pe celălalt.

Schema 1, configurarea unei singure baterii, BEC în interiorul ESC

Următorul este un sistem cu baterie unică care utilizează un BEC extern, unde sunt necesare măsuri de precauție, deoarece există două surse de alimentare separate. O sursă este bateria, cealaltă este BEC extern care furnizează către RX și servos. În această schemă, a fost utilizată metoda de segregare a domeniului de putere, rețineți lipsa conexiunii firului pwr (roșu) între ESC și canalul de accelerație RX.

Schema 2, configurarea unei singure baterii utilizând BEC extern

Urmează o configurație duală a bateriei în care tensiunea bateriei rx este ok pentru ca rx și servo să le folosească direct. Unii își rulează rx/servo la 4.8v, iar alții le rulează până la 6v pentru un răspuns servo mai rapid. Ideea aici este că bateria RX în sine este sursa pentru RX și servos fără a fi nevoie să schimbați tensiunea furnizată.

Schema 3, configurarea bateriei duale, bateria directă RX

Mai jos este o configurație dublă a bateriei în care bateria rx este puțin mai mare decât se dorește pentru rx și servos, deci trebuie să fie scăzută puțin înainte de utilizare. Această schemă arată, de asemenea, metoda de segregare a domeniului de putere.

Schema 4, configurarea bateriei duale,

cu mijloace de scădere a bateriei RX pentru

folosind segregarea domeniului de putere

Mai jos este aceeași schemă de baterie duală ca schema 4 de mai sus, dar utilizând setarea opto pentru o izolare galvanică completă.

Schema 5, configurarea bateriei duale,

cu mijloace de scădere pentru baterie RX și Opto

Și, în cele din urmă, iată mai jos o schemă a unui circuit izolator opto. Există câteva variante schematice în funcție de modul în care trebuie generată ieșirea. Punctul principal aici este că nu există o cale condusă (fir) între partea diodei și partea tranzistorului.

Schema 6, Opto Isolator

Operațional, curentul care curge în dioda din stânga, pornește tranzistorul din dreapta, deoarece tranzistorul este sensibil la fotografii. Legătura dintre cele două părți este numai optică, ceea ce oferă avantaje de zgomot condus. Adică, zgomotul generat în ESC datorită comutării nu poate fi transmis către RX. Motivația aici este că zgomotul care pătrunde în RX poate fi deosebit de rău. Este posibil să fi auzit un exemplu al acestei situații de zgomot nepotrivit

aproximativ este că unele radiouri de 72Mhz nu vor verifica intervalul cu o configurare electrică la accelerație maximă.

Utilizarea unei baterii RX separate este o tehnică bine dovedită pentru a îmbunătăți fiabilitatea sistemelor noastre de control al aeronavei. În timp ce utilizarea bateriei duale este o metodă puternică de îmbunătățire a fiabilității, trebuie respectate anumite precauții sau fiabilitatea publicitară nu poate fi atinsă. Aceste metode sunt descrise mai sus și sunt foarte eficiente și au funcționat bine pentru mine.

Colțul președintelui

Reînnoirea calității de membru se va efectua până la 31.12.2020. Asigurați-vă că și AMA și FAA sunt reînnoite