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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Welche Dioden für Spannungsquellenumschaltung ?


Autor: Michael Kirsten (onkel_michi)
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Guten Tag,

heute ist mein Drehzahlregler für meinen Verbrenner Heli angekommen und 
nun habe ich da ein kleines Gedanken- und Stromversorgungsproblem.

Ich habe für den Heli im Flug mit Strom zu versorgen einen getakteten 
Abwärtsregler mit 8 Ampere Dauerstrom und 15 Ampere Peak drin. Das 
reicht bisher ohne Probleme.

Der Empfänger ist so programmiert, das im Falle von Spannungseinbrüchen 
(unter 4 Volt) und bei Empfangsausfall das Gasservo in die Stellung 
läuft, das der Motor zuverlässig ausgeht.

Nun ist es aber auf dem Platz schon mehrmals vorgekommen, das diese 
Sicherheitseinrichtung beim Betrieb mit einem Drehzahlregler versagt 
hat, weil der Spannungseinbruch zusätzlich den Drehzahlregler zwar in 
den Motor Aus Modus versetzt hat, aber die Spannung der 
Empfängerstromversorgung nicht mehr für den ganze Weg "Motor Aus" 
gereicht hat. Die Leutchen haben dann bis zu 10 Minuten sog. 
"Chickendance" ihres Heli gehabt, bis der Tank leer war.

Ich möchte nun mit der angehängten Schaltung einen kleinen "300 mAh 
4Zeller" NiMH direkt an den Drehzahlregler hängen, der dann wenn die 
"Dicke" Empfängerversorgung ausfällt noch lange genug Strom liefert um 
das Servo vom Gas zuzufahren. (Dauert keine Sekunde).

Nun die Frage an die Elektronikexperten: Meine 4 Zellen NiMH haben 4,8 
Volt und der Rest der Bordelektronik läuft mit 5,5 Volt. Die Diode 
müsste also genug Spannungsabfall haben um den Akku nicht zu laden 
(Dafür ist das uBEC nicht geeignet), aber auch schnell genug sperren, 
das im Falle eines Ausfalles der Kleine Akku nicht die ganze R/C Anlage 
im Heli versorgen muß. (Häufigste Ausfallursache für 
Empfängerstromversorgung sind durchgebrannte Servomotörchen, die dann 
einen Kurzschluß auslösen.)

Helft mir da mal gerade ein wenig mit eurem Fachwissen, was die 
Auslegung von Dioden für einen solchen Fall angeht.

Michael

: Verschoben durch Admin
Autor: Jörg S. (joerg-s)
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Irgendwie verstehe ich noch nicht so ganz was du willst. Vielleicht 
könntest du anhand des Schaltplanes noch mal erleutern wo was wie 
geschaltet werden soll.

Autor: Michael Kirsten (onkel_michi)
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Sorry, wirklich ein wenig wirr beschrieben ...

Normal, wenn Alles in Ordnung ist dann wird im Flug die R/C Elektronik 
und der Drehzahlregler für den Verbrennungsmotor im Modellhubschrauber 
(Ein Raptor 50 V2) von der Spannungsversorgung BAT2 versorgt. BAT1 wird 
weder geladen noch entladen und soll über die Dioden abgekoppelt sein.

Tritt eine Störung auf, also Empfangsausfall oder ein Nachlassen des 
Empfängerakku BAT2 und passiert dies langsam und im normalen Rahmen, 
dann drosselt der Drehzahlregler den Motor und wenn der Pegel kritisch 
wird oder Empfangsausfall länger dauert, wird über eine programmierbare 
Funktion des Drehzahlreglers der Gasschieber am Motor zugefahren und der 
Motor geht aus.
Im schlimmsten Fall habe ich dann einen Absturz, in den meisten Fällen 
kann ich aber über eine Autorotation landen.

Wenn nun aber der Fall eintritt, das ein Servo (nicht das Gasservo) 
ausfällt und einen Kurzschluß verursacht, dann bricht die Spannung an 
BAT2 komplett zusammen und ohne BAT1 würde der Drehzahlregler für 
Sekundenbruchteile einen Spannungseinbruch feststellen, durch den 
Kurzschluß wäre aber kein "Saft" mehr da um den Motor auszumachen. (Ist 
leider schon einmal passiert, da habe ich meinen Heli ca. 3 km weiter im 
Wald wiedergefunden weil der in der Luft auf einmal unsteuerbar wurde 
und mit 3/4 Gas nur noch gestiegen ist.)

Um das zu verhindern möchte ich über die Dioden BAT1 so an den 
Drehzahlregler koppeln, das dieser den Empfangsausfall (Keine Spannung 
am Empfänger --> Keine gültigen Signale --> Motor Ausmachen) mitbekommt 
und auch wenn der Rest des Heli unsteuerbar ist, aber wenigstens über 
BAT1 noch genug "Saft" da ist damit der Drehzahlregler den Motor 
ausmachen kann.

Bedingung ist: Im Normalbetrieb darf der Akku über die Diode nicht 
geladen werden aus BAT2 und wenn BAT2 ausfällt, muß die Diodenschaltung 
schnell genug BAT2 auskoppeln, das nur noch der Drehzahlregler aus BAT1 
versorgt wird.

Ich hoffe, nun habe ich einigermaßen erklärt, wie ich das meine. Fertige 
Lösungen gibt es zwar, aber die sind a) zu teuer und b) nicht so 
einzusetzen, das einzelene Komponeten der R/C Anlage ausfallsicher 
versorgt werden können.

Michael

Autor: Andreas Ferber (aferber)
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Michael Kirsten schrieb:
> Um das zu verhindern möchte ich über die Dioden BAT1 so an den
> Drehzahlregler koppeln, das dieser den Empfangsausfall (Keine Spannung
> am Empfänger --> Keine gültigen Signale --> Motor Ausmachen) mitbekommt
> und auch wenn der Rest des Heli unsteuerbar ist, aber wenigstens über
> BAT1 noch genug "Saft" da ist damit der Drehzahlregler den Motor
> ausmachen kann.

Meinst du nicht, dass eine mechanische Lösung da wesentlich einfacher 
sein könnte? Lass den Servo gegen eine Feder arbeiten, bei Stromausfall 
dreht die Feder den Motor ab. Problem gelöst ;-)

Oder bau in die Kraftstoffleitung ein Magnetventil ein, das bei 
Stromausfall automatisch schliesst.

Ansonsten, wenn es unbedingt elektronisch sein muss: wie man zwei 
Batterien parallel anschliesst, ohne dass die eine die andere lädt, 
steht doch schon in deinem Schaltplan ganz am Anfang. Einfach in die 
Leitung der Notfallbatterie auch noch eine (Schottky-)Diode einbauen.

Aber überleg' dir am besten auch gleich, wie du sicherstellst, dass die 
Batterie nicht vergessen wird. Da sie im Normalbetrieb nicht benutzt 
wird, fällt dir gemäss Murphy sonst erst dann auf, dass die Batterie 
längst leer ist, wenn sie eigentlich dringend gebraucht würde ;-)

Andreas

Autor: Michael Kirsten (onkel_michi)
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Hallo Andreas,

die mechanische Lösung hat einen Haken ... wenn ich am Drehzahlregler 
eine Feder mit an das Servo mache, die stark genug ist Digitalservo ohne 
Strom zuzuziehen, dann schwingt mein Regelkreis. Die Drehzahl beim GV-1 
beim Youngblood ATG und diesem super, noname Drehzahlregler mit 
einstellbarem PI Regler, die ich in meinen 3 Verbrennern habe, wird 
direkt am Lüfter vom Motor abgegriffen. Die Federmethode habe ich schon 
probiert.

Das Magnetventil gibt es schon und nennt sich "Killswitch" allerdings 
hört man nicht viel davon und wenn dann von Problemen, das das 
Molsyn150K zusammen mit Nitro da auch ein wenig die Zuverlässigkeit 
beeinflusst. Ausserdem ist die Lösung zu klobig.

Das ich den Akku vergesse, kann schon sein. Aber dafür kommt ja ein 
Voltage-Monitor mit Drucktaste zum Testen an den Heli. (So ein Chinateil 
mit 200 mA Meßstrom und 3 LED) Einmal draufdrücken vor dem Flug --> rote 
LED an --> Shit, dann fliegen wir heute eben nicht.

Die Chance eines Servodefekt ist auch nicht so hoch, wenn Du aber schon 
einmal auf einer Wiese gestanden hast, Dein Heli so in 10 - 15 Meter vor 
Dir in der Luft steht und Du eigentlich zur Landung ansetzen willst und 
dann kein Steuerbefehl mehr angenommen wird ... Dann wird Dir anders.


Um sowas zu verhindern will ich diesen Aufwand elektronisch betreiben. 
Dann wäre der Motor ausgegangen und der Heli nur einfach 
"runtergefallen". Fertig.

Welche Schottky Diode nimmt man denn für so einen Fall ?

Ströme sind vielleicht 1 Ampere in der Spitze und die Spannung so max. 6 
Volt.

Michael

Autor: Andreas Ferber (aferber)
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Michael Kirsten schrieb:
> Welche Schottky Diode nimmt man denn für so einen Fall ?

Irgendeine, die deinen Strom und deine max. Spannung aushält. 
Sicherheitsfaktor dabei natürlich nicht vergessen.

> Ströme sind vielleicht 1 Ampere in der Spitze und die Spannung so max. 6
> Volt.

z.B. 1N5822, gibt's z.B. bei Reichelt: 
http://www.reichelt.de/?ACTION=3;GROUP=A411;GROUPI...

Beim Einbau dran denken, dass auch eine Diode eine Verlustleistung hat, 
in deinem Fall z.B. ca. 0,5W, das macht bei der 1N5822 dann bis ca. 40℃ 
über Umgebung aus.

Andreas

Autor: bix (Gast)
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Hallo Michael,

wenn der Drehzahlregler mehr Strom verbraucht als der Empfänger, dann 
funktioniert die Schaltung nicht, weil beide Batterien gleichzeitig 
leergelutscht werden. In dem Fall sollte man einen Schalter (Relais oder 
Transistor) zur Trennung vorsehen und erst dann auf die Reservebatterie 
umschalten, wenn sie benötigt wird.

Autor: Andreas Ferber (aferber)
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bix schrieb:
> wenn der Drehzahlregler mehr Strom verbraucht als der Empfänger, dann
> funktioniert die Schaltung nicht, weil beide Batterien gleichzeitig
> leergelutscht werden.

Mit dem Verhältnis des Stromverbrauchs hat das nichts zu tun. Solange 
die Spannung vom Hauptakku auch unter der kompletten Last noch ca. 
0,2V-0,3V höher ist als die des Notakkus wird der Drehzahlregler aus dem 
Hauptakku versorgt. Allerdings ist das mit 5,5V vs. 4,8V 
zugegebenermassen schon ziemlich knapp.

Aber vielleicht schafft der Drehzahlregler es auch mit ca. 3V noch, den 
Motor abzudrehen (es war die Rede davon, dass er bei <4V automatisch 
abstellt)? Dann könnte man statt 4 nur 3 NiMH-Notakkus nehmen, und hätte 
damit einen grösseren Abstand.

> In dem Fall sollte man einen Schalter (Relais oder
> Transistor) zur Trennung vorsehen und erst dann auf die Reservebatterie
> umschalten, wenn sie benötigt wird.

Oder eben so.

Andreas

Autor: bix (Gast)
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Andreas Ferber schrieb:
> Mit dem Verhältnis des Stromverbrauchs hat das nichts zu tun.

Ja, da hab ich übersehen, dass die Reservebatterie eine niedrigere 
Spannung hat. Die Aussage gilt nur, wenn beide Batterien gleiche 
Spannung hätten.

Autor: Michael Kirsten (onkel_michi)
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So, dann mal Meldung:

Die 1N5822 habe ich mir in zweifacher Ausfertigung dann mal bei einem 
lokalen Radio- / Fernsehschlosser geholt. (1,60 Euro für 2 Dioden. Viel 
aber immer noch günstiger, als bei Reichelt jede Menge mitbestellt um 
den Mindestbestellwert zu knacken.)

1. Versuch: Das getaktete BEC allein (Also nur BAT2) angeschlossen. --> 
Klappt, Fliegen könnte ich so.
2. Versuch: Nur die Reservebatterie. (Also nur BAT1) angeschlossen. --> 
Drehzahlregler initialisiert, fährt das Gasservo aber erst gar nicht 
hoch, weil "No Signal"
3. Versuch: Das getaktete BEC (BAT2) und den Reserveakku (BAT1) aber 
vorher auf nur knapp 4 Volt entladen. --> Funktion der R/C Anlage wie 
gewünscht, Gasservo fährt auf "Standgas" (Motor aus natürlich, ist zu 
gefährlich im Bastelzimmer einen 50er Heli mit 1,40 Meter Rotorkreis 
anzuschmeißen.)
4. Versuch: Empfängerakku abgestöpselt. Nach ganz kurzer Zeit kein Saft 
mehr am Empfänger, Drehzahlregler "Failsafe" / "Low Batt" und fährt das 
Gasservo zu.
5. Versuch: Reserveakku voll geladen, getaktetes BEC und Reserveakku 
angeschlossen. Empfängerakku aus: Gas runter in Motor aus, Reserveakku 
abgezogen: Nix, Funktion normal. Beide Akku weg: Motor bleibt an. (Klar, 
kein Saft mehr da.)
6. Versuch: Jeweils den Strom in Richtung Akku und / oder BEC gemessen. 
Der Reserveakku im Bereich zwischen 4,1 und 3,7 Volt wird mit 10 bis 30 
mA geladen, die irgendwie über die Dioden fließen.

Die Stromaufnahme des Drehzahlreglers ist in Impulsen recht heftig, weil 
von Motor aus --> Standgas das Servo nur 0,06 sec für die 45° Weg 
braucht und dann die Bewegungen für das Regeln immer recht ruppig 
laufen. Die Dioden werden aber nur knapp 20°C warm. (Mit einem 
IR-Thermometer Optic 1:1 in weniger als 1 cm Abstand am Schrumpfschlauch 
gemessen.

So, dann sage ich brav: Danke !! allen denen, die mir hier eine Menge 
Datenblattwälzen und Fehlversuche erspart haben, weil die mir schon mal 
mit Art und Typ einen Anhaltspunkt gegeben haben.

Morgen mittag wird dann mal mit laufendem Motor ein kleiner 
Schwebeversuch gemacht.

Michael

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