Vplyv dlhých prívodných káblov na činnosť serv.
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.
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.
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: