Paralelné zapojenie BECov - zhrnutie
Dnes si ukážeme, ako sa správajú dva paralelne zapojené BECy s rozdielnym výstupným napätím, keď ich nezaťažujeme laboratórnym reostatom, ale skutočnými modelárskymi servami.
Toto je samozrejme navodenie reálnych podmienok a to je to, čo nás skutočne zaujíma.
A na záver si zhrnieme poznatky zo všetkých zrealizovaných meraní.
autor: Janko O.
Tento článok je zavŕšením seriálu „Takže: Jeden BEC? Dva BECy? Viac BECov?“
Na výstup paralelného spojenia dvoch BECov sme postupne pripájali servá. Najskôr jedno, potom dve, tri a napokon štyri. Pričom sme na digitálnom pamäťovom osciloskope sledovali, aký je priebeh prúdu jedným aj druhým BECom.
Ale ešte predtým si zopakujme, ako vyzerá naše meracie zapojenie a akým spôsobom namerané hodnoty zobrazujeme.
Pozn. Toto sa spomína v predchádzajúcej časti, ale pre tých, ktorí ju nečítali, je vhodné sa o tom zmieniť.
Napájanie pre oba BECy bolo spoločné a bola to 3-článková LiPol batéria, ktorej napätie bolo neustále udržiavané (pri poklese bola dobíjaná) na hodnote 12,0 Voltu pomocou laboratórneho zdroja.
Z piatich rovnakých regulátorov TowerPro Mag8-18A, ktoré sme mali k dispozícii, sme vybrali dva s najodlišnejšími výstupnými napätiami ich BECov. BEC s vyšším výstupným napätím dával naprázdno (bez záťaže, bez odberu) 5,038 Voltu (U1) a BEC s nižším napätím dával 4,999 Voltu (U2).
Takže, dva paralelne zapojené BECy sme merali pomocou tohto zapojenia:
Použili sme dva bipolárne prúdové senzory ACS758-050B firmy Allegro s citlivosťou 40 mV/A. Výstupné napätia z prúdových senzorov sme zobrazovali na obrazovke digitálneho pamäťového osciloskopu. Aby sa nám priebehy prvého a druhého kanála nekrížili a tým neznižovali prehľadnosť, rozhodli sme sa zobrazovať symetricky – zrkadlovo:
Vodorovne, stredom obrazovky vedie pomyselná nulová os.Od nej smerom hore je zobrazovaný prúd BECu s vyšším výstupným napätím (žltý priebeh). Čím väčší prúd, tým je viac nad nulovou osou. Od nulovej osi smerom dole je zobrazovaný prúd BECu s nižším výstupným napätím (modrý priebeh). Čím väčší prúd, tým je viac pod nulovou osou. Citlivosť prúdových senzorov je 40mV/A a osciloskop je prepnutý na citlivosť 20mV/dielik, z čoho vyplýva, že jeden vertikálny dielik na obrazovke zodpovedá prúdu 0,5A.Časová základňa osciloskopu je nastavená na hodnotu: 1 sekunda/dielik, takže jednému horizontálnemu dieliku zodpovedá čas jedna sekunda.
Najskôr sme teda na výstup nášho zapojenia pripojili jedno servo.
Použili sme tzv. 180-stupňové servo spomínané v článku „180 - stupňové servo: Ako funguje a na čo je?“ Jednak je jeho rozbeh aj zastavenie dostatočne razantné na to, aby sa to prejavilo na charaktere prúdového odberu a tiež sme ho použili preto, že sme takýchto serv mali viacero rovnakého typu, aby sme mohli stupňovať rovnakú záťaž.
Na obrázku je teda priebeh prúdového odberu pri rozbehu a následnom zastavení jedného serva:
Jeden vertikálny dielik zodpovedá prúdu 0,5A. Jeden horizontálny dielik zodpovedá času 50 milisekúnd.
Zreteľne je vidieť, že na dodávke prúdu sa podieľa len BEC s vyšším výstupným napätím (žltý priebeh), zatiaľčo BEC s nižším výstupným napätím (modrý priebeh) si vlastne (okrem náznaku odberu v rozbehovej špičke) ani „neškrtne“.
Počas rozbehu serva dosahuje prúdová špička hodnotu skoro 1A, potom prúd exponenciálne klesá, aby sa napokon ustálil na hodnote asi 0,15A. Zastavenie serva (a pokles odberu) je mimo rozsah zobrazenia.
Na ďalšom obrázku je priebeh obidvoch prúdov pri rozbehu dvoch 180-stupňových serv súčasne:
Jeden vertikálny dielik zodpovedá prúdu 0,5A. Jeden horizontálny dielik zodpovedá času 50 milisekúnd.
Aj na tomto obrázku je vidieť, že hlavné „bremeno“ prúdového odberu na seba zobral BEC s vyšším výstupným napätím (žltý priebeh). Avšak v špičkách mu už ochotne vypomáha BEC s nižším výstupným napätím (modrý priebeh). Celkový odber v rozbehovej špičke presahuje 2A (presne 1,5A žltý priebeh, asi 0,65A modrý priebeh). Zdôvodnenie rozdelenia prúdov jednotlivých BECov bolo na základe ich výstupných napätí a vnútorných odporov uvedené v 2. časti seriálu.
Na nasledujúcom obrázku je priebeh obidvoch prúdov pri rozbehu troch 180-stupňových serv súčasne:
Jeden vertikálny dielik zodpovedá prúdu 0,5A. Jeden horizontálny dielik zodpovedá času 50 milisekúnd.
Tu už súčet rozbehových prúdov dosahuje skoro 3,5A (presne 2A žltý priebeh, asi 1,45A modrý priebeh) a BEC s nižším výstupným napätím sa už začína podieľať aj na ustálenom odbere. V závere (na pravej strane obrázku) už vidno aj prúdové špičky, zodpovedajúce brzdeniu jedného zo serv (so súčasným poklesom ustáleného odberu).
A na ďalšom obrázku je priebeh obidvoch prúdov pri rozbehu štyroch 180-stupňových serv súčasne:
Jeden vertikálny dielik zodpovedá prúdu 0,5A. Jeden horizontálny dielik zodpovedá času 50 milisekúnd.
Tento obrázok sa podobá predchádzajúcemu s tým, že hodnoty prúdov sú samozrejme väčšie (žltý priebeh asi 2,5A, a modrý priebeh presne 2A).
Pre nás je podstatné to, že s narastajúcim prúdovým odberom sa budú hodnoty prúdu z BECu s vyšším výstupným napätím a z BECu s nižším výstupným napätím čím ďalej tým viac vyrovnávať (až budú napokon takmer zhodné).
Za pozornosť tiež stojí to, že dva dvoj-Ampérové BECy bez problémov v špičkách dodávajú prúd 4,5A (to by asi jeden BEC sám „neustál“). Navyše sa táto špičková záťaž dá zmierniť zapojením elektrolytického kondenzátora veľkej hodnoty na výstup paralelného spojenia BECov, alebo ešte lepšie čo najbližšie k servám, tak ako je to popisované v článkoch: Vplyv odberu serv na rušenie a Vplyv dlhých prívodných káblov na činnosť serv.
V internetových diskusiách niektorí odporcovia paralelného spájania BECov predkladali rôzne tvrdenia, pre ktoré by toto zapojenie nemalo byť spoľahlivé alebo dokonca by vôbec nemalo ani funovať. Ich tvrdenia o nerovnomernom zaťažení a z toho vyplývajúceho „domino efektu“, kedy sa vraj najskôr preťaží jeden BEC - skolabuje, následne preťaží druhý – a skolabuje atď, sme vyvrátili meraniami v predchádzajúcich dieloch tejto minisérie. Teraz sa sústredíme na ďalšie nepravdy:
-
Pri paralelnom zapojení BECov s nerovnakým výstupným napätím vraj medzi nimi budú tiecť také veľké vyrovnávacie prúdy, že ani prínos paralelného zapojenia to nevyrovná. Nahliadnutím do schém vnútorných zapojení lineárnych stabilizátorov, z ktorých sú BECy poskladané, sme dospeli k názoru, že to je nezmysel. Ale niektorým sa to nedalo vysvetliť, a tak sme to radšej zmerali. Rozdiel výstupných napätí BECov málokedy presiahne 0,1 Voltu, ale my sme na výstupy rôznych BECov prieviedli +6 Voltov a dokonca +7 Voltov. Isto nikto nespojí BEC s napätím 5V a BEC s napätím 7V (veď sa taký hádam ani nevyrába). Ale ako dôkaz to hádam už bude stačiť.
Regulátor Hextronic 36A: pri napätí +7V do výstupu jeho BECu +5V tiekol vyrovnávací prúd 0,2mA.
Neoznačený (vraj americký) regulátor s 3A BECom: pri napätí +6V tiekol do výstupu jeho BECu +5V vyrovnávací prúd 15,7mA, pri napätí +7V tiekol vyrovnávací prúd 19,7mA.
Regulátor Mag8 – 18A (Toward Pro): pri napätí +6V tiekol do výstupu jeho BECu +5V vyrovnávací prúd 0,4mA, pri napätí +7V tiekol vyrovnávací prúd 0,5mA.
Regulátor Turnigy 30A brushed: pri napätí +6V tiekol do výstupu jeho BECu +5V vyrovnávací prúd 13,1mA, pri napätí +7V tiekol vyrovnávací prúd 16,7mA.
Regulátor HobbyKing SSH50A: pri napätí +6V tiekol do výstupu jeho BECu +5V vyrovnávací prúd 16,8mA, pri napätí +7V tiekol vyrovnávací prúd 25,2mA.
Regulátor Birdie 115A: pri napätí +6V tiekol do výstupu jeho BECu +5V vyrovnávací prúd 0,5mA, pri napätí +7V tiekol vyrovnávací prúd 0,6mA.
Menšie vyrovnávacie prúdy (skôr to boli prúdy výstupných odporových deličov lineárnych stabilizátorov) tiekli do BECov regulátorov, ktoré na napájanie svojich vnútorných obvodov používajú samostatný (väčšinou 5V) stabilizátor. Regulátory bez samostatného stabilizátora (využívajú BEC) začali svoje vnútorné obvody napäjať práve z vonkajšieho napätia +6, alebo +7 Voltov. Preto boli vyrovnávacie prúdy (v skutočnosti to ani nie sú vyrovnávacie prúdy BECov, ale napájacie prúdy vnútorných obvodov regulátorov) rádovo desiatky mA (do 25). Avšak predchádzajúce merania dokázali, že „prúdový prínos“ paralelne zapojeného ďalšieho BECu je 100 násobne vyšší.
- Údajným ďalším nebezpečím sú vraj indukčnosti prívodov, ktoré môžu paralelné zapojenie BECov znefunkčniť. A tak sme nasimulovali nárast indukčnosti za spojením BECov tak, že sme do obvodu vradili toroidnú cievku priemeru 20mm s asi 20-timi závitmi. Aký bol priebeh napätí pred ňou a za ňou, ukazuje nasledujúci obrázok:
Jeden vertikálny dielik zodpovedá napätiu 1 Volt. Jeden horizontálny dielik zodpovedá času 100 milisekúnd.
Paradoxne táto indukčnosť skôr zabránila významnejšiemu prenosu napäťových špičiek (či už nad alebo pod úroveň +5V) z obvodov serv do obvodov BECov. Pritom ak by nejakému BECu tieto špičky „vadili“, tak mu budú vadiť aj keď taký BEC bude zapojený samostatne a je jedno, či je alebo nie je zapojený paralelne s ďalším BECom. Navyše aj túto situáciu môže vyriešiť zapojenie už spomínaného elektrolytického kondenzátora veľkej hodnoty, ktorý napäťové špičky dokonale vyhladí.
Z výsledkov predchádzajúcich meraní vyplýva, že najväčším nepriateľom BECov, či už sú alebo nie sú zapojené paralelne, je teplo. Aký tepelný výkon sú BECy schopné rozptýliť (uchladiť) je spomínané v 1. časti. Paralelným zapojením BECov zvyšujeme ich prúdovú zaťažiteľnosť. Viac BECov má aj väčšiu tepelnú zotrvačnosť ako jeden BEC, preto aj ich ohrievanie je primerane pomalšie, ako ohrievanie (prehrievanie) jedného BECu. Tu naozaj platí, že čím viac BECov, tým lepšie.
Je zrejmé (a merania to potvrdili), že dva BECy dodajú krátkodobo dvakrát väčší špičkový prúd (napríklad pri rozbehu serv), ako jeden BEC.
Dva BECy, ktoré nezdieľajú spoločné teplo, sú schopné trvale dodávať v podstate dvakrát väčší prúd, ako jeden BEC. Nezdieľať spoločné teplo znamená, že BECy nie sú zachumlané v jednom „hniezde“, ale každý je schopný samostatne rozptýliť teplo, ktoré produkuje, pričom teplo jedného BECu nezvyšuje teplotu druhého BECu.
Množstvo paralelne zapojených BECov nie je obmedzené. V 1. časti sme uviedli, že čím viac, tým lepšie.
Súvisiace články:
Takže: Jeden BEC? Dva BECy? Viac BECov? - 3. časť
Takže: Jeden BEC? Dva BECy? Viac BECov? - 2. časť
Takže: Jeden BEC? Dva BECy? Viac BECov? - 1. časť
Paralelné spojenie BECov s nie úplne rovnakým výstupným napätím
Elektroinštalácia viacmotorových modelov
Na pol ceste k Power Boxu - 1.časť
Na pol ceste k Power Boxu - 2.časť
Spínaný BEC (SBEC, UBEC) - radosti a strasti - 1.časť
Spínaný BEC (SBEC, UBEC) - radosti a strasti - 2.časť
Spínaný BEC (SBEC, UBEC) - radosti a strasti - 3.časť
Vplyv dlhých prívodných káblov na činnosť serv.
25.9.2013
<Staršie | tento článok | Novšie>
Napísané: 13. 7. 2023, 19:03 | Prečítané: 10604x | Kategórie: Elektronika | Napísal: admin |
Komentáre: 1
Jen bych si dovolil upozornit že ACS senzory mají šířku pásma pouze cca 120kHz a tak některé jevy na servech nemusí být vidět (úzké vysoké špičky). Ověřil jsem si to při mých měřeních.
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:-)