Testumgebung und Messergebnisse
Untersucht wurde die Auswirkung "zuckender" bzw. bewegter Servos auf die Bordspannung (5V-Versorgung durch ein BEC) eines Modellflugzeugs. Die Testumgebung sah wie folgt aus:
- 4 Servos, wahlweise digital und analog
- Ein Dualsky XC2512A 25A-Regler mit 5V/2A BEC, Anschlußkabel zum Empfänger ca.30 cm lang
- Gespeist von einem frisch geladenen Lipo-Akku, 3S/2.200mAh/40C (Turnigy, ca. 10 Ladezyklen neu)
- Ein kleiner BL-Motor (Dualsky XM2830CA-12) mit 9x4.5 Propeller simulierte den Flug und sorgte für „Unruhe“.
- Gemessen wurde mit einem Tektronix-Oszillokop der Serie DSO4000: Stromzange in der Zuleitung des BECs zum Empfänger, 10 MOhm-Tastkopf für die Spannung direkt am Empfänger.
- Zeitlich wurde ein Fenster von 10ms betrachtet.
- Der Abstand zum Sender betrug im geschlossenen Raum zirka 1,5 m.
Die Messungen wurden vom Elektroniker und Fliegerkollegen Thomas S. im Februar 2013 durchgeführt.
Messung #1: DMS2-OrangeRx-6K-Empfänger (HK), 4x Futaba Servos S3152 (digital)
1) Bei Betrieb aller vier Servos traten über eine Zeit von 2 ms Stromspitzen bis 4,8A auf (das ist heftig, das BEC ist für 2A ausgelegt)
2) In Folge brach die Spannung für 640 us von 5,08V um 1,64V auf 3,44V ein => das ist Unterspannung für fast 1 ms
3) Durch ihre Bewegung / Induktivität speisten die Servos Strom zurück, woraus eine Spannungsüberhöhung um 1,44V auf 6,52V resultiert. Ob und wie lange dies für die RC-Anlage (Empfänger und andere Servos) auf Dauer gut geht ist eine Frage der Zeit und Qualität der Komponenten...
Messung #2: DMS2-OrangeRx-6K-Empfänger (HK), 2x Futaba S3152 (digital) und 2 x HK-15178 (Günstig-Servos, analog)
1) Die Ströme stiegen "nur noch" auf zirka 3A - immer noch zuviel für ein 2A-BEC.
2) Der Spannungseinbruch war 0,88V auf 4,2V => eine für die meisten Empfänger noch zulässige Bordspannung
3) Die Spannungsüberhöhung betrug 0,6V - die Anlage muss kurzzeitig 5,68V "verkraften", was bei 4,8...6V-Komponenten keine Gefahr darstellt
Messung #3: Wie Messung #1, jedoch wurde ein niederohmiger Stützelko (820uF-Low-ESR) über 8cm Kabel auf den Empfänger aufgesteckt
1) Die Stromspitzen sind mit 4,52A nicht mehr ganz so hoch wie "ungestützt".
2) Die Spannung bleibt über 4,2V
3) Die Spannungsüberhöhung fällt mit 5,36V deutlich geringer aus
Fazit:
1) Digital-Servos sind "Stromfresser" (das ist bekannt). Bei ungeschickter Auslegung rufen sie schneller als Analog-Servos eine Unterspannung der Empfängeranlage hervor - worauf manche Sende-/Empfangsanlagen mit Bindungsverlust und neu binden reagieren (einstweilen das Modell die Bodennähe sucht und meist auch findet)
2) Stütz-Elkos können zwar das Problem nicht lösen aber soweit lindern, dass es nicht mehr zu Unterspannung der Empfangsanlage und daraus resultierenden Abstürzen kommen muss. Dazu müssen die Elkos
- niederohmig sein
- in ihrer Kapazität (uF) der Art und Anzahl der Verbraucher (versorgter RC-Komponenten) angepasst und
- möglichst direkt auf den Empfänger gesteckt sein (um Leitungsverluste zu vermeiden)