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Dienstag, 3. Februar 2009, 20:57

Prototyp Akkuweiche

Hallo Leute,
in den letzten Tagen hab ich mir Gedanken um eine Akkuweiche gemacht.
Die kommerziellen Lösungen gefallen mir entweder nicht oder sind viel zu teuer.

Hier mal die Feature-Liste (UPDATE):

  • Anschluss für 2 Akkus oder BEC
  • Ersatzakku wird im Normalfall praktisch nicht belastet (einige µA)
  • Belastung des Hauptakku vernachlässigbar (Leckströme)
  • Schaltet bei Spannungsverlust am Hauptakku auf den Notakku um.
  • Es kann ausgewählt werden ob wieder auf den Hauptakku umgeschaltet werden soll wenn dieser wieder Strom liefert.
  • Mehrbelastung für den Notakku ca. 50 mA wenn auf Notakku umgeschaltet.
  • Signalleitung zum Regler wird durchgeschleift.
  • Unterspannungserkennung ca. 3V.
  • Hysterese fürs Wiedereinschalten 1V.


Hier ein kleines Video welches die Funktion demonstiert.

Die grüne LED zeigt dass der Empfänger mit Strom versorgt wird.
Die rote LED zeigt wenn auf Notakku umgeschaltet wurde.

Video

Die Schaltung wird am Ende natürlich viel kleiner. Im Moment ist es nur ein Probeaufbau (nach dem Aufbau am Steckbrett), um ihn in einem Modell zu testen.
Es müssen noch ein kleineres Relais und FETs im TO92 Gehäuse rein. Dann alles zusammenquetschen und platine ätzen.

Schaltplan folgt.

gruß cyblord
»cyblord« hat folgendes Bild angehängt:
  • weiche.jpg

Dieser Beitrag wurde bereits 5 mal editiert, zuletzt von »cyblord« (4. Februar 2009, 19:35)


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2

Mittwoch, 4. Februar 2009, 00:54

Wie ich so rauslese schaltest du die beiden Akkus mittels Relay um. Das halte ich nicht unbedingt für für ein gutes Konzept, da mechanische Kontakte eine potenzielle Fehlerquelle sind und FET's dem Relaykontakt von den elektrischen Werten ebenbürtig bis besser sind. Im Alterungsverhalten aber sicher besser sind.

Kannst du mal einen Schaltplan veröffentlichen?
Gruß

Thomas

3

Mittwoch, 4. Februar 2009, 09:26

Da hast du recht.
Bin im Moment am Ausarbeiten einer Lösung nur mit FETs. Im Moment benutze ich FETs nur zum invertieren und zum ansteuern des Relais. Ich denke da an eine Realisierung mit BUZ11. Die sollten mit den Strömen kein Problem haben. Deshalb hab ich auch noch keinen Schaltplan veröffentlicht, da ich das hier noch nicht als endgültige Lösung ansehe.

gruß cyblord

4

Mittwoch, 4. Februar 2009, 09:50

Zitat

Original von cyblord
Da hast du recht.
Bin im Moment am Ausarbeiten einer Lösung nur mit FETs. Im Moment benutze ich FETs nur zum invertieren und zum ansteuern des Relais. Ich denke da an eine Realisierung mit BUZ11. Die sollten mit den Strömen kein Problem haben. Deshalb hab ich auch noch keinen Schaltplan veröffentlicht, da ich das hier noch nicht als endgültige Lösung ansehe.

gruß cyblord

Der BUZ11 ist aber nicht ideal (schon etwas alt), da er recht hohe Gatespannungen braucht um gut durchzuschalten.
Der BUZ12AL z.B. ist für Logik (5V) Ansteuerung und hat bessere Werte. Die heute aktuellen FETs der Regler sind vermutlich noch besser.

RK

5

Mittwoch, 4. Februar 2009, 10:04

Hallo, guter Tip!
Weißt du woher man das BUZ12 bekommt? Konnte bei einschlägigen Quellen nichts finden. (Reichelt, Conrad, Pollin usw.). Aber das Datenblatt sieht mal gut aus. Naja es gibt ja auch noch andere Logic-Level Mosfets da wird sich schon was finden.

Aber das BUZ11 schaltet auch schon bei 3 Volt ziemlich gut durch. Vorallem bei niedrigen Strömen (wozu auch noch 3 A zählen) ist der Wiederstand (Drain-Source) noch akzeptabel gering. Aber optimal ist das natürlich nicht.

gruß cyblord

PS: hier mal der vorläufige Schaltplan:
»cyblord« hat folgendes Bild angehängt:
  • weiche.jpg

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »cyblord« (4. Februar 2009, 19:33)


6

Mittwoch, 4. Februar 2009, 23:38

Hallo Cyblord,

sei mir nicht böse, aber wie ich das so sehe, hat Deine Schaltung einen riesengroßen Nachteil:
Wenn der Hauptakku schwächelt, wird erst auf den Notakku umgeschaltet, wenn der Flieger schon längst abgestürzt ist! In der Regel wird ja der Akku nicht einfach von der RC-Anlage getrennt, wie Du es im Video machst, sondern die Spannung bricht zusammen, bis die RC-Anlage nicht mehr richtig funktioniert. Dabei liegt aber immer noch genug Spannung an, um Deine Schaltung auf "Hauptakku" zu halten!

Grüße,

Thomas

7

Donnerstag, 5. Februar 2009, 00:07

Zitat

Original von Ottili
Hallo Cyblord,

sei mir nicht böse, aber wie ich das so sehe, hat Deine Schaltung einen riesengroßen Nachteil:
Wenn der Hauptakku schwächelt, wird erst auf den Notakku umgeschaltet, wenn der Flieger schon längst abgestürzt ist! In der Regel wird ja der Akku nicht einfach von der RC-Anlage getrennt, wie Du es im Video machst, sondern die Spannung bricht zusammen, bis die RC-Anlage nicht mehr richtig funktioniert. Dabei liegt aber immer noch genug Spannung an, um Deine Schaltung auf "Hauptakku" zu halten!

Grüße,

Thomas


Hallo Thomas,
das kommt ganz auf die Schwelle an, wo umgeschaltet wird. Die Schwelle kann man gut auch auf 4 Volt legen. Spannungsteiler sollte reichen. Un die Hysterese von 1V sollte auch bei langsam leer werdendem Akku reichen um ein flattern zu verhindern.
Mit geht es auch in erster Linie darum einen Ausfall abzufangen der z.B. von einem gelöste Stecker oder einem durchgerauchten BEC kommt.
Den Akku sollte man schon laden vor dem Flug.

Was wäre denn dein Vorschlag wie man das verbessern könnte?

gruß cyblord

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »cyblord« (5. Februar 2009, 00:11)


8

Donnerstag, 5. Februar 2009, 01:23

Ok, um nur den Totalausfall abzufangen, wird es so gehen. Eine definierte Schaltschwelle lässt sich mit der einfachen Schaltung aber wohl eher schlecht einstellen. Die High->Low Schwelle hängt von der Spannung des Zweit-Akkus (wobei ich annehme, daß das IC über diesen versorgt wird?), Exemplar-Streuungen des ICs und vermutlich auch noch von der Temperatur ab. Eine "saubere" Lösung wird vermutlich etwas komplizierter.
Eine bessere Lösung habe ich so nicht parat - bei meinen Modellen sah ich bislang keine Notwendigkeit für eine Akku-Weiche, und wenn ich ein Modell hätte, wo sich sowas lohnt, würde ich wohl auch etwas Mehraufwand nicht scheuen. Letztlich kommt es aber darauf an. was erreicht werden soll - um ein abgerauchtes BEC abzufangen, ist es (wie schon geschrieben) so auch ok.

Grüße,

Thomas

9

Donnerstag, 5. Februar 2009, 10:33

Man kann natürlich ein spezielles IC einsetzen welches bei einer definierten Spannung schaltet. Solche ICs haben ja meist sehr genaue Referenzspannungsgeneratoren eingebaut. Ich will nur nicht dass der Notakku im Normalbetrieb irgendwie messbar belastet wird. Es soll sozusagen eine ganze Weile im Modell verbleiben können. Immer zwei Akkus laden kommt nicht in Frage dazu ist der Vorteil der Weiche nicht groß genug.

gruß cyblord

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »cyblord« (5. Februar 2009, 10:33)


10

Donnerstag, 5. Februar 2009, 11:43

Zitat

Original von cyblord
Ich will nur nicht dass der Notakku im Normalbetrieb irgendwie messbar belastet wird.

Das haut so leider aber auch nicht hin, denn der HC1G14 genehmigt sich auch ein paar mA, wenn die Eingangsspannung in den Bereich der Schaltschwelle kommt.

11

Donnerstag, 5. Februar 2009, 12:39

Zitat

Original von Ottili

Zitat

Original von cyblord
Ich will nur nicht dass der Notakku im Normalbetrieb irgendwie messbar belastet wird.

Das haut so leider aber auch nicht hin, denn der HC1G14 genehmigt sich auch ein paar mA, wenn die Eingangsspannung in den Bereich der Schaltschwelle kommt.


Ich weiß, aber verdammt wenig.

12

Donnerstag, 5. Februar 2009, 13:17

Ich meine ja nur, weil Du oben von "einigen Microampere" und "nicht ... irgendwie messbar" geschrieben hast. Einige mA sind mit fast jedem billigen Multimeter deutlich messbar und übersteigen die "einige Microampere" locker um das 1000-fache... ;)

13

Donnerstag, 5. Februar 2009, 14:49

Wegen der Fet's
Ich hab für ein anderes Projekt mal die IRF 3708 verwendet.
Die schalten schon bei niedrigen Gatespannungen voll durch und sind beim großen C zu beschaffen.
Strombelastbarkeit sollte auch ausreichend sein.

14

Donnerstag, 5. Februar 2009, 17:27

Zitat

Original von Ottili
Ich meine ja nur, weil Du oben von "einigen Microampere" und "nicht ... irgendwie messbar" geschrieben hast. Einige mA sind mit fast jedem billigen Multimeter deutlich messbar und übersteigen die "einige Microampere" locker um das 1000-fache... ;)


Ja das geht auch, wenn man statt des Schmitt triggers ein FET nimmt. Man verliert dann allerdings die Hysterese. Aber dann bewegen sich die Ströme im µA Bereich.

gruß cyblord