Vplyv dlhých prívodných káblov na činnosť serv.
Trochu ma tým zaskočil, pretože hoci po takýchto modeloch tajne túžim, sám s "obrami" žiadnu praktickú skúsenosť nemám.
Nechal som to nejaký čas "uležať", ale potom som zrealizoval niekoľko pokusov a meraní.
autor: Janko O.
Ešte niekedy pred ôsmimi rokmi ma náš menovec Roman O. zo Slovenskej Ľupče, ktorý na stretnutí "obrov" v Gôtovanoch nádherne lietal so sedem metrovým motorizovaným vetroňom, s netypicky umiestneným motorom nad špicou trupu, požiadal o radu ohľadne kabeláže k servám, umiestneným ďaleko od RC prijímača.
Keď ma Roman zoznamoval so svojou predstavou "diaľkovej" inštalácie, zistil som, že má problematiku celkom slušne "predvarenú" a v podstate už vyriešenú až na niekoľko problémov, ktoré vyžadovali meraciu techniku, ku ktorej Roman ale nijako zvlášť neinklinuje.
Prvý pokus a meranie, ktoré som učinil, bolo zistenie, čo sa stane s impulzovým signálom z RC prijímača (Assan), pokým "dorazí" do relatívne vzdialeného serva. Urobil som porovnanie, keď bolo servo pripojené len krátkym - asi 20 cm káblikom a keď bolo k RC prijímaču pripojené cez "špeciálnu predlžovačku" - trojmetrový plochý („servový“) kábel, zakončený zodpovedajúcimi servokonektormi (samička - samček). S úľavou som zistil, že sa nestane vôbec nič. Na činnosti serva sa dĺžka prívodného kábla nijako neprejavovala a tak som samozrejme ešte urobil kontrolu tvaru signálu pomocou osciloskopu. Dá sa povedať, že som bol takmer "sklamaný"
: z RC prijímača vychádzali krásne pravouhlé impulzy o amplitúde 3,3 Voltu a po troj-metrovej "prechádzke" sa absolútne vôbec nezmenili. Žiadny badateľný pokles amplitúdy, žiadne zaoblenie hrán, žiadne zníženie strmosti nábehu a dobehu impulzu.
A tak som sa pustil do ďalšieho komplikovanejšieho merania: merania priebehov napájacieho napätia pre servá, ale aj napájacieho napätia RC prijímača. Tušil som, že situácia bude trochu "zapeklitejšia" a veru aj bola. To, že rozbiehajúce sa, alebo zaťažené servo, vďaka nárazovému prúdovému odberu, robí s napájacím napätím (5 Voltov) divy, to som vedel, ale ako svojou "troškou do mlyna" prispejú trojmetrové káble, to som nikdy neoveroval. Treba si uvedomiť, že napájacie káble boli vlastne v skutočnosti dlhé 6 metrov (3 metre = mínusový vodič, 3 metre = plusový vodič) a tak už ich odpor nie je možné s čistým svedomím úplne ignorovať.
Skúšobné zapojenie sa skladalo z už spomínaného RC prijímača Assan (7 ch), napájaného 4-článkovou NiMh batériou 1600 mAh a servo som vybral analógové, strednej kategórie, s kovovými prevodmi, pomerne rýchle, ktoré pri rýchlych pohyboch výrazne zaťažovalo napácí zdroj. Vysielačom som ho ovládal prostredníctvom prepínača, takže servo vždy bežalo plnou rýchlosťou - naplno doľava, naplno doprava. Na nasledujúcom obrázku je zapojenie a na ďalšom je priebeh napätia medzi bodmi A a B. Takéto neperiodické priebehy sa ťažko fotografujú z tienidla osciloskopu a tak som ich radšej (mierne zjednodušene) prekreslil.
Na zníženie poklesu napájacieho napätia by bolo vhodné servo pripojiť pomocou výrazne hrubších vodičov, čo však nie je vždy možné. Roman O. sa rozhodol (veľmi správne) napájacie vodiče ku vzdialeným servám zdvojiť, čím okrem zníženia ich odporu dosiahol ešte aj zvýšenie spoľahlivosti kabeláže.
.jpg)
Ja som použil moju obľúbenú "fintu", čiže čo najtesnejšie k servu pripojiť vysokokapacitný elektrolytický kondenzátor (4700 uF/10V), ktorý servu poskytne nahromadenú energiu na pokrytie prúdových špičiek počas rozbehu. Rovnakú "fintu" používajú automobiloví milovníci silného zvuku, keď k napájacím svorkám svojich mnoho-stowattových zosilňovačov (subwooferov) pripájajú niekoľkoFaradové kondenzátory (veľkosti konzervy pre psy), aby tak kompenzovali odpor prívodných vodičov a vnútorný odpor akumulátora. Pretože charakter rockovej hudby a charakter odberu serva majú niečo spoločné: chvíľu nič a potom špičkový odber a to stále dookola. Len v zosilňovačoch v autách sú tie odbery mnoho-desiatok (až stovky) Ampérov a v bežných servách asi Ampérové, čiže pomer asi 100 ku 1. A aj pomer kapacít je asi 100 ku 1. V autách 1 Farad, v modeloch okolo 0,01 Faradu (dva paralelne zapojené 4700 uF).
Čo to urobilo s priebehom napájacieho napätia, môžete vidieť na nasledujúcich obrázkoch.
Toto riešenie samozrejme nijako nezlepší situáciu pri dlhodobej záťaži. Hrubšie vodiče však ano.
Ak je kondenzátormi "blokované" napájacie napätie aj ostatných serv, situácia sa ešte viac zlepší, pretože rozbiehajúce sa servo si nadmerný prúdový odber "cucne" nie len zo svojho kondenzátora, ale čiastočne aj z kondenzátorov svojich "susedov". Súčasne sa tým mierne zvýši sila a tiež rýchlosť serva.
A teraz konkrétnejšie: Ako je z priebehov napätia na napájacích prívodoch serva patrné, tak bez použitia vysokokapacitných kondenzátorov poklesne počas rozbehu serva (v spomínanom prípade) toto napätie z 5V na asi 3,2 až 3,4 Voltu. Z toho vyplýva, že toto napätie mínus úbytok saturačného napätia na dvojici tranzistorov z mostíka má k dispozícii elektromotor serva. Tomu bude zodpovedať jeho (znížená) rýchlosť a "sila" (výkon). Pri použití vysokokapacitného kondenzátora na prívodoch serva klesne napájacie napätie z 5 Voltov na asi 4,5 Voltu. Ak sú takéto kondenzátory na viacerých servách, klesne napájacie napätie serva z 5 Voltov na asi 4,7 Voltu. Tomu samozrejme zodpovedá iná (vyššia) rýchlosť a "sila" serva. Na skúšku si porovnajte rýchlosť a točivý moment serva, ktorý udávajú výrobcovia pri napájaní serva piatimi a šiestimi Voltami. Trochu rozdiel! A tu je ten rozdiel ešte väčší. Pri použití vysokokapacitných kondenzátorov môže motor serva počas krátkej doby rozbehu dodať asi 2 krát väčší výkon, ako bez nich.
Ideálnym riešením je samozrejme Rozvodná doštička (akási skromná podoba Power Boxu), kde je napájanie RC prijímača od napájania serv oddelené rezistorom alebo Schottkyho diodou a samozrejme blokované samostatným kondenzátorom. Priebeh napájacieho napätia RC prijímača ukazuje obrázok.
Tu resetnutie mikroprocesorového RC prijímača krátkym, ale výrazným poklesom napájacieho napätia spôsobené rozbehom "nenažraného" serva (alebo serv), nehrozí. Čo sa vtedy môže stať, popisuje článok "Vplyv odberu serv na rušenie" na tejto Web stránke.
Popisované riešenia sú vhodné skôr do trochu väčších vetroňov, ako do obrích motorových modelov. Je zrejmé, že dobre dimenzovanú kabeláž nie je možné vo veľkých modeloch nahradiť žiadnymi kondenzátormi. Rovnako ako kvalitný tvrdý (s malým vnútorným odporom Ri) palubný zdroj, ktorý je k RC prijímaču pripojený čo najkratšími (a hrubými) prívodmi. Významným prínosom je Rozvodná doštička (alebo skutočný Power Box), ktorá zabezpečí, že napájacie prúdy pre servá nepotečú cez RC prijímač, ale cez túto doštičku. Ak je navyše napájanie RC prijímača oddelené od napájania serv (odporom alebo Schottkyho diodou) a blokované samostatným kondenzátorom, ste na dobrej ceste, ako urobiť elektroinštaláciu veľkého vetroňa bezproblémovou.
Súvisiace články:
Na pol ceste k Power Boxu - 1.časť
Na pol ceste k Power Boxu - 2. časť
<Staršie | tento článok | Novšie>
Napísané: 30. 5. 2021, 08:40 | Prečítané: 12882x | Kategórie: Elektronika | Napísal: admin |
Komentáre: 38
to že sú na 16 Voltov nevadí, len sú tie kondenzátory objemnejšie a trochu ťažšie.
Žiadny problém. Bude to normálne a spoľahlivo fungovať.
Priatelia subwooferov v skutočných autách (nie v modeloch) používajú kondenzátory vysokých kapacít (jednotky Faradov) na blokovanie napájacieho napätia (12V) svojich vysokovýkonných zvukových aparatúr. Tie sú napájané oloveným akumulátorom, čiže automobilovou štartovacou batériou. Myslím, že je to jeden z najtvrdších dostupných zdrojov napätia. O poddimenzovanom zdroji sa tu bude asi ťažko rozprávať. A jedná sa o jednosmerné napätie. Takže načo to tam dávajú?
Analógia s napájaním serv v modeloch je veľká.
Aj zvuková aparatúra aj servo sa vyznačuje prúdovým odberom, ktorého charakter je silno nárazový: chvíľu nič (alebo málo) a potom prúdová špička. A na to je tam práve ten kondenzátor. V relatívne dlhých chvíľach nízkeho odberu sa nabije naplno (naakumuluje energiu) a tú potom v krátkej prúdovej špičke poskytne "spotrebiču" (či už je to zosilňovač alebo je to servo).
Ako vyzerá prúdový odber serva je popísané a zobrazené tu: odkaz
Ten kondenzátor pomáha nárazový prúdový odber (serva, zosilňovača) SPRIEMEROVAŤ. Dal by sa urobiť takýto pokus.
Na stole (ako keby v modeli) zapojím RC prijímač, servo (alebo niekoľko serv) a celé to budem napájať slabučkým BECom (alebo veľmi starými a slabými NiCd článkami), ktorý nie je schopný dodať ani taký prúd, aby sa normálne rozbehlo jedno väčšie servo. Proste to nebude dobre fungovať.
Potom zoberiem extra-veľkokapacitný kondenzátor (desiatky alebo stovky Faradov) a zapojím ho paralelne k palubnému rozvodu 5V (alebo k tomu zdroju). Tesne po zapnutí bude na ňom nulové napätie, ktoré ale bude pomaly exponenciálne narastať. Možno po minúte bude kondenzátor nabitý na 5V. Potom začnem vysielačom simulovať normálny let: čiže chvíľu nič, potom trochu pohnem servom, potom zase kľud a zase (viac) pohnem servom. Skrátka tak, ako keď naozaj lietam.
A naraz zistím, že všetko funguje normálne: servo (alebo niekoľko serv) sa svižne rozbieha aj zastavuje a čuduj sa svete, napätie na kondenzátore takmer vôbec nekolíše - stále 5V. Ani pri rozbehu viacerých serv. Prečo? A či mám 35 MHz alebo 2,4 GHz, je úplne jedno. To s tým nemá nič spoločné.
Dobrý aperitív? Ako to vysvetlíš?
Moja skúsenosť: kondenzátory nemusia byť nutne Low ESR. Dokonca sa mi zdá (ale písamne vám to nedám), že vo vysokých kapacitách (2200 uF a vyššie) sa ani nevyrábajú. My s bratom používame to, čo sa dá kúpiť, takže nie Low ESR, ale radšej čo najvyššiu kapacitu.
Tu je malá ukážka ako klesá ESR s kapacitou (tabuľky od 4. strany) ;)
odkaz
No a teraz vážne: Načo dávajú do aut tie Faradové kondenzátory, ktoré tam spomínam? Vieš?
Jožko a buď si istý, že to čo tam píšem, je pravda. Alebo to ty uveď na pravú mieru. Lebo spochybniť čokoľvek je ľahké, ale napísať, že ako to je teda naozaj, je oveľa ťažšie.
Tu je malá ukážka ako klesá ESR s kapacitou (tabuľky od 4. strany) ;)
odkaz
Len kto to urobí?
Ja teraz intenzívne pracujem na iných modelárskych veciach.
Ešte je tu otázka, že čo by sa tým vlastne dlhodobo testovalo? Lebo namáhať pár serv až do vybitia batérie, to môže trvať hodiny. A čo konkrétne sa tým zistilo?
Navyše záleží na tom, koľko bude serv, aké to budú servá, ako budú zaťažené a ako intenzívne sa s nimi bude hýbať.
Ja som mal na myli že ked mozu pomoct kondenzetory pri napetovich špičkach tak či pri dlhodobejčom zataženi to nebude vyraynejsia. Napr idel lietat mam zapojenie bez kondenzrarorov vsetko ide ok ale zrazu urobim manever a dojde k prudkemu odberu a moze byt taky že sa moze kradkodobo vypnut primac(napr tento manever som uz urobil x-krat za sebou v pohode ). A pak ide model tatam. Mne ide o to ci tie kondenyatore tomu mozu zabranit alebo nemožu. Neviem či som sa spravne vijadril
Pokiaľ ide o kondenzátorye pri elektrárňach tak tie tam sú - ale je to tam naopak - sú tam vyrovnávcie nádrže a na Slovensku je ten kondenzátor i Bohovsky veľký na Čiernom Váhu. Pri slabom odbere sa naplní zo spodnej nádrže horná a pri vysokých odberoch sa z nej berie....
ďakujem za rukolapné vysvetlenie. Dúfam, že teraz už budú všetci chápať, že aký prínos tam ten kondenzátor má.
Ak sa nenahneváš, tak budem to tvoje prirovnanie s hadičkou a nádržkou od teraz používať aj ja ako veľmi názorný príklad.
Ešte raz dík.
prirovnam to s Bystrickou kanalizaciou, vedenie su vodice resp. hadicky , sachty teda kondenzatory/ alebo vyrovnavacia nadrz, v Rakytovci cela Leidenska flasa a doma WC je tantalovy kondenzator. Ak teda nebudu stacit hadicky , netreba prekopavat nove potrubia, staci len zvacsit sachty, aby vyrovnali ten nedostatocny prietok
Buď si robíš srandu, alebo tomu nerozumieš.
Naozaj neviem, ktorá z tých možností je správna?
Ja už ďalšie príklady a analógie uvádzať nebudem. Lebo je to zbytočné.
Myslim ze co sa tyka Jozka tak ta druha moznost, bez urazky.
Nemienim stále dookola podávať vysvetlenia.
O päť komentárov vyššie to dobre vysvetlil Rado. Kto chápe, ten chápe. Kto nie, ...
A desiaty komentár od vrchu som dal ja. Týka sa kondenzátorov vo zvukových aparatúrach v autách.
Podľa teba (a Jožka) si asi všetci títo robia srandu.
A ešte by som doplnil, že vysokokapacitné kondenzátory pomôžu nie len pri úbytkoch napätia na kábloch, ale aj pri "slabom" BECe. Ak mám napr. 2A BEC, tak servá v špičke pri rozbehu môžu odoberať niekoľkonásobne viac práve z tých kondenzátorov. Bez tých kondenzátorov sotva.
Kapacita 1000 uF je asi minimum.
Ale ak ju dáš do všetkých (viacerých) serv, ktoré sú zapojené paralelne, tak oni si navzájom "vypomôžu". Samozrejme za predpokladu, že práve všetky nie sú v pohybe (v rozbehu). A to štatisticky väčšinou nie sú.
Takže aj toto riešenie má význam.
pouzit spinany BEC priamo pri serve + kondenzator pre 1 servo a pouzit vyssie napatie pre napajanie BEC - napr 3S
Pri vyssom napati by mal byt mensi prud (spinany BEC) a teda aj mensi ubytok na kabli.
Inak ostatnému príliš nerozumiem, pretože ty čím napájaš svoje BECy v modeli?
Pridaj komentár
- Pre odoslanie správy môžete aj použiť klávesovoú skratku Alt+S. (Podporujú len niektoré prehliadače)
- HTML znaky budú prevedené na entity.
- Vyjadrujte sa tu ako doma, aby sme vedeli ako to u Vás vypadá.
- Odkazy začínajúce http:// budú automaticky prevedené na odkazy , nepoužívajte však v jednom príspevku viac ako 3 - to robia len spam roboti:-)