 Μπαταρίες #10 |
Τροφοδοσία Συστημάτων Τηλεκατεύθυνσης
[ Ο χρόνος πτήσης ] | ||||||||||||||||||||||||
[ #1-Γενικά περί Ηλεκτρικών Στοιχείων ] -
[ #2-Φόρτιση ]-
[ #3-Φορτιστές ] -
[ #4-Εκφόρτιση-Εκφορτιστές-Cyclers ]
| |||||||||||||||||||||||||
Επαναφορτιζόμενα ή απλά στοιχεία;Ορισμένα φθηνά συστήματα, για να φανούν ακόμα φθηνότερα, προσφέρονται "στεγνά", δηλαδή χωρίς μπαταρίες, με την οδηγία να βάλουμε αλκαλικά (alkaline) στοιχεία, που όπως γνωρίζουμε είναι μιάς χρήσης.Η τροφοδοσία από αυτά τα αλκαλικά στοιχεία είναι τεχνικώς εφικτή, και σε περιπτώσεις αραιής χρήσης ίσως και συμφέρουσα, όμως αφήνει αναπάντητα τα παρακάτω ερωτήματα:
Επειδή λοιπόν δεν γνωρίζουμε πόση ενέργεια έχει μείνει στα στοιχεία αναγκαζόμαστε να τα αλλάζουμε συχνά και μάλιστα πολύ πριν αδειάσουν στην πράξη. Τρείς - τέσσερεις αλλαγές ισοδυναμούν με το κόστος ενός σετ επαναφορτιζόμενων στοιχείων. Ο συνηθέστερος τύπος επαναφορτιζόμενων στοιχείων στα συστήματα τηλεκατεύθυνσης είναι οι Νικελίου-Καδμίου (Νickel-Cadmium, Ni-Cd), ενώ πρόσφατα άρχισαν να χρησιμοποιούνται οι συσσωρευτές Νικελίου-Μετάλλου Υδριδίου (Nickel-Metal Hydride, Ni-MH) και αυτοί του Λίθιου Πολυμερούς (Lithium Polymer). Εκτός όμως από το μικρότερο κόστος στην μακρόχρονη χρήση, τα επαναφορτιζόμενα στοιχεία καλύπτουν καλύτερα τις απαιτήσεις των συστημάτων τ/κ με την διατήρηση της τάσης και την ταυτόχρονη παροχή μεγάλων ρευμάτων. Το βασικό ελάττωμα που έχουν οι συσσωρευτές είναι ότι δείχνουν πολύ αξιόπιστοι. Ο αερομοντελιστής τους εμπιστεύεται τυφλά και όταν διαπιστώσει ότι τον πρόδωσαν είναι πια αργά. Γι' αυτό αναπτύξαμε αυτή την ενότητα σε τόσο μεγάλη έκταση. Με την κατάλληλη παρακολούθηση και συντήρηση θα μπορέσεις να εκμεταλλευτείς όλα τα πλεονεκτήματα των συσσωρευτών του συστήματός σου και να αυξήσεις τον συντελεστή της ασφάλειας των πτήσεων. Αριθμός στοιχείων και χωρητικότηταΗ μπαταρία του δέκτηΟ δέκτης και τα σέρβο που βρίσκονται στο αερομοντέλο συνήθως λειτουργούν με τάση 4,8 Volts ή με τάση από 4,8 έως 6 Volts.Στοιχεία Ni-Cd ή Ni-MHΔεδομένου ότι το κάθε στοιχείο Ni-Cd ή Ni-MH έχει ονομαστική τάση 1,2 Volts, είναι εύκολο να υπολογίσουμε ότι η μπαταρία του αεροπλάνου θα αποτελείται είτε από 4 στοιχεία (4 Χ 1,2V = 4,8V) είτε από 5 στοιχεία (5 Χ 1,2V = 6V)Τα περισσότερα συστήματα τηλεκατεύθυνσης περιέχουν στο πακέτο τους μπαταρία δέκτη με 4 στοιχεία/4,8V που καλύπτει τους περισσότερους τύπους τ/κ αερομοντέλων. Σε μεγάλα αερομοντέλα, που τα σέρβο είναι πολλά, ή είναι μεγάλα, ή τα καλώδια είναι μακρυά, και μόνο εαν οι προδιαγραφές του συστήματος το επιτρέπουν, ο αερομοντελιστής μπορεί να αντικαταστήσει την αρχική μπαταρία με άλλη που θα έχει 5 στοιχεία/6V για αντισταθμήσει την αναμενόμενη πτώση της τάσης και να διατηρήσει την ταχύτητα και την ροπή των σέρβο ή και να τις αυξήσει ανάλογα.
Η άλλη παράμετρος της μπαταρίας είναι η χωρητικότητά της. Συνήθως η προσφερόμενη μπαταρία αποτελείται
από στοιχεία μεγέθους ΑΑ, με χωρητικότητα γύρω στα 700mAh ή μεγέθους Α με χωρητικότητα γύρω στα
1100mAh. Αυτά τα μεγέθη καλύπτουν αρκετούς τύπους αερομοντέλων και την τακτική πτήσης τους.
Αν βάλεις μπαταρία 5 στοιχείων/6Volts:
Στοιχεία Λιθίου-Πολυμερούς (LiPo)Ο μοναδικός λόγος υιοθέτησης αυτών των στοιχείων για τον δέκτη, είναι το μικρό βάρος σε σύγκριση με την χωρητικότητά τους.
Τα στοιχεία LiPo έχουν ονομαστική τάση 3,7V άρα η μόνη επιλογή είναι 2
στοιχεία (2 Χ 3,7V = 7,4V). Αλλα αυτή η τάση είναι κατά πολύ ανώτερη από το άνω όριο του δέκτη και των σέρβο. Σ' αυτή την περίπτωση είναι ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΟΣ ένας σταθεροποιητής τάσης, που θα κατεβάσει την τάση στα 5 Volts.
ΠΡΟΣΟΧΗ: ο φορτιστής που έρχεται με το σύστημα είναι εντελώς ακατάλληλος για να φορτίσει μπαταρία Λιθίου. Στην περίπτωση αυτή θα χρειαστεί νέος - κατάλληλος - φορτιστής. Η μπαταρία του πομπούΟι σύγχρονοι πομποί παίρνουν μπαταρία που έχει ονομαστική τάση 9,6 Volts. Σπάνια θα δούμε πομπό να χρειάζεται μεγαλύτερη τάση (10,8V - 12V), ή μικρότερη.Στοιχεία Ni-Cd ή Ni-MHΜε στοιχεία Ni-Cd ή Ni-MH που έχουν ονομαστική τάση 1,2V, η μπαταρία των 9,6V θα αποτελείται από 8 στοιχεία. Το μέγεθος των στοιχείων συνήθως καθορίζεται από το μέγεθος της μπαταριοθήκης, ενώ σε κάθε μέγεθος στοιχείου αντιστοιχούν διάφορες χωρητικότητες. Οι πομποί Ιαπωνικής προέλευσης, έχουν μπαταρία μεγέθους "ΑΑ" 800-1100 mAh, ενώ οι πομποί Γερμανικής προέλευσης έχουν μπαταρία "Sub C" 1800-3000 mAh.Στοιχεία Λιθίου Πολυμερούς (LiPo)Δεν υπάρχει λόγος να βάλουμε στον πομπό μπαταρία Λιθίου. Αν όμως παραστεί ανάγκη, ο πλησιέστερος συνδυασμός είναι τα τρία στοιχεία, με ονομαστική τάση 3,7 * 3 = 11,1 Volts και αμέσως μετά την φόρτισή τους περίπου 12,5 Volts. Αυτό μπορεί να γίνει ΜΟΝΟ αν οι προδιαγραφές του συστήματος επιτρέπουν αυτή την τάση.Διάφορα συναφή θέματαΕίναι τόσο αθώα η αλλαγή μεταξύ "επαναφορτιζόμενων" και "αλκαλικών";Αν αντί για επαναφορτιζόμενα στοιχεία Ni-Cd ή Ni-MH που έχουν τάση 1,2 V βάλεις "αλκαλικά" που έχουν τάση 1,5 V, η συνολική τάση της μπαταρίας θα αυξηθεί ανάλογα (π.χ. στα 8 στοιχεία από 9,6 Volts θα γίνει 12 Volts).Αν αντίστροφα από αλκαλικά στοιχεία βάλεις Ni-Cd ή Ni-MH η συνολική τάση θα πέσει. Γι' αυτό πριν αλλάξεις το είδος των στοιχείων, θα πρέπει να διερευνήσεις τα όρια της τάσης τροφοδοσίας κάθε πομπού. Στην πρώτη περίπτωση για να μην χαλάσει, στην δεύτερη για να μην μειωθεί η ισχύς εκπομπής. Φυσικά πρέπει να συνεκτιμήσεις και το γεγονός ότι αμέσως μετά από φόρτιση τα στοιχεία Ni-Cd έχουν τάση 1,45V (τα 8 δίνουν 11,6 V), και ότι τα αλκαλικά όταν είναι φρέσκα έχουν το καθένα τάση 1,6 V (τα 8 δίνουν 12,8 V). Αν υπάρχει πρόβλημα υπέρτασης με τα αλκαλικά στοιχεία, ο κατασκευαστής θα δώσει ένα "ψεύτικο στοιχείο". Αυτό είναι ένα κυλινδρικό ομοίωμα στοιχείου που απλά γεφυρώνει τους δύο πόλους για να κλείνει το κύκλωμα. Στην περίπτωση αυτή θα βάλεις μόνο 7 από τα "αλκαλικά" στοιχεία 1,5V, και στην κενή (όγδοη) θέση θα βάλεις το "ψεύτικο στοιχείο". Ετσι η τάση θα περιοριστεί εντός των προδιαγραφών. Μπορώ να βάλω στοιχεία Ni-Cd ταχείας φόρτισης/εκφόρτισης στον πομπό και τον δέκτη;Ναι, δεν υπάρχει διαφορά στην τροφοδοσία. Απλά θα θυμάσαι ότι τα στοχεία αυτά έχουν πολύ μικρότερη εσωτερική αντίσταση, και αποφορτίζονται με ταχύτερο ρυθμό απ' ότι οι Ni-Cd γενικής χρήσης που συνήθως έχουν τα συστήματα τ/κ.Επηρεάζει η τάση της μπαταρίας του δέκτη το κεντράρισμα των servo;Στα παλιά συστήματα που δεν είχαν σταθεροποιητή τάσης, το κέντρο των σέρβο ήταν διαφορετικό με μπαταρία 4 στοιχείων από μπαταρία 5 στοιχείων, και επιπροσθέτως, σε κάθε μία από τις δύο περιπτώσεις, όταν ανοίγαμε το σύστημα πρώτη φορά μετά από φόρτιση και μέχρι να σταθεροποιηθεί η τάση της μπαταρίας από την κατανάλωση, τα σέρβο άλλαζαν συνεχώς κέντρο.Τα σύγχρονα συστήματα δεν παρουσιάζουν αυτό το πρόβλημα.Επιτρέπεται να ενώσω στον δέκτη δύο μπαταρίες παράλληλα;Μπορούμε δηλαδή να συνδέσουμε παράλληλα δύο μπαταρίες (που τα στοιχεία της κάθε μίας είναι ενωμένα σε σειρά); Αυτό δεν συναντάται συχνά, αν και επιβάλλεται για λόγους ασφάλειας.Παράλληλη σύνδεση χωρίς ειδικό κύκλωμα.
Αν ενώσεις δύο μπαταρίες παράλληλα στον δέκτη του αεροπλάνου, θα έχεις χωρητικότητα ίση
με το άθροισμα της χωρητικότητας και των δύο, και ταυτόχρονα θα έχεις ένα σύστημα ασφάλειας.
Αν χαλάσει η μία θα εξακολουθεί να λειτουργεί η άλλη.
Για να εφαρμοστεί κάτι τέτοιο στην πράξη, βάλε το πριζάκι της μίας μπαταρίας στην κανονική θέση "bat" ενώ το άλλο σε οποιαδήποτε αχρησιμοποίητο κανάλι. Αν όλες οι άλλες θέσεις είναι πιασμένες, η μεν πρώτη μπαταρία συνδέεται στην θέση "bat", ενώ η δεύτερη συνδέεται με καλώδιο "Y" (παράλληλη σύνδεση) μαζί με ένα σέρβο στην θέση του καναλιού του. Οταν οι δύο μπαταρίες καταλήγουν με ανεξάρτητα καλώδια στον δέκτη, εμφανίζεται μικρότερη αντίσταση και πτώση τάσης. Οι μπαταρίες πρέπει υποχρεωτικά να έχουν τον ίδιο αριθμό στοιχείων (4 & 4 ή 5 & 5), ενώ, αν και δεν είναι αναγκαίο, συμφέρει να έχουν την ίδια χωρητικότητα. Το πόσο εκφορτίζεται η μία και το πόσο η άλλη από τις δύο παράλληλα συνδεδεμένες μπαταρίες εξαρτάται από την εσωτερική τους αντίσταση και την κατάσταση φόρτισής τους. Εστω και με άνιση χωρητικότητα, η μικρότερη δεν θα τραβάει ενέργεια από την μεγαλύτερη, γιατί η διαφορά δυναμικού (τάσης) θα είναι ίση, ή έστω τόσο μικρή που δεν προκύπτει τέτοιο θέμα στην πράξη. Για μεγαλύτερη σιγουριά βάλε από ένα διακόπτη στο καλώδιο
της κάθε μπαταρίας, πριν την παράλληλη ένωσή τους, ή αποσύνδεσέ τες τελείως όταν δεν λειτουργούν.
Εχοντας δύο μπαταρίες παράλληλα, με ταυτόχρονη εκμετάλλευση, το ρεύμα που τραβάνε τα σέρβο
μοιράζεται στις δύο άρα έχουμε μικρότερη πτώση τάσης, και εκμεταλλευόμαστε σε μεγαλύτερο
βαθμό την ονομαστική χωρητικότητά τους.
Παράλληλη σύνδεση με διόδους.
Είναι παρόμοια συνδεσμολογία με την προηγουμενη,αλλά στο κόκκινο καλώδιο κάθε μιάς παρεμβάλλεται μία δίοδος 1Ν4004. Για να αντισταθμιστεί η πτώση τάσης οι μπαταρίες πρέπει να έχουν 5 στοιχεία κάθε μία.
Παράλληλη σύνδεση με ειδικό κύκλωμα.
Υπάρχουν ειδικά κυκλώματα (μικρές πλακέττες) που δέχονται δύο μπαταρίες αλλά αφήνουν την μία
σε λειτουργία, και οπλίζουν την δεύτερη αυτόματα στην πτήση μόνο αν αστοχήσει η πρώτη. Και σ' αυτά
οι χωρητικότητες των δύο μπορούν να διαφέρουν, αλλά ο αριθμός των στοιχείων πρέπει να είναι ο ίδιος.
Σε ορισμένα από αυτά οι δύο μπαταρίες πρέπει να είναι 5 στοιχείων/6 Volts για να αντισταθμίζουν
την πτώση τάσης του ίδιου του κυκλώματος.
Παράλληλη σύνδεση στα ηλεκτροκίνηταΟταν σε ρυθμιστή στροφών (ESC - electronic speed controllers), δείς την ένδειξη BEC (Battery Eliminator Circuit) σημαίνει ότι έχουν ένα κύκλωμα που επιτρέπει στον δέκτη και τα σέρβο να τροφοδοτούνται από την μπαταρία κίνησης του μοτέρ, άρα μπορεί να απαληφθεί η κλασσική μπαταρία του δέκτη.Όμως η χρήση BEC εγκυμονεί τον κίνδυνο να αδειάσει η μοναδική μπαταρία από την κατανάλωση του κινητήρα και να μην μπορούν να υπακούσουν στη συνέχεια ο δέκτης και τα σέρβο. Υπάρχουν σοφά BEC που ελέγχουν τη διαχείρηση της υπολοιπόμενης ενέργειας, δίνοντας μηνύματα στον χειριστή (π.χ. σταματάει να λειτουργεί το μοτέρ) αλλά και πάλι πόση ενέργεια έχει απομείνει στην μπαταρία; Για ένα βαρύ μοντέλο που μόλις σταματήσει το μοτέρ θα προσγειωθεί αναγκαστικά σε ένα-δύο λεπτά, η υπολοιπόμενη ενέργεια της μπαταρίας ίσως να επαρκεί. Αλλά αν η μπαταρία αδειάσει για να πάρει το μέγιστο ύψος στα πρώτα λεπτά, και μετά πρέπει να κάνει πτήση διάρκειας σε θερμικό, τότε η χρήση του BEC είναι ριψοκίνδυνη, ιδίως αν:
Αν την συνδέσουμε έτσι απλά στην θέση της, παράλληλα με την μπαταρία κίνησης, θεωρητικά δεν θα έχουμε πρόβλημα αφού και η τάση του BEC είναι 5 V και η τάση της μπαταρίας του δέκτη είναι 4,8-5 V. Ομως ορισμένοι κατασκευαστές ESC προειδοποιούν ότι αν βάλεις παράλληλα και μπαταρία δέκτη χωρίς να αποδεσμεύσεις το BEC υφίσταται κίνδυνος ολικής βλάβης. Για να αποφευχθεί κάθε πιθανότητα λάθους ή βλάβης, η εφαρμογή μπαταρίας δέκτη σε ηλεκτροκίνητο μοντέλο, πρέπει να γίνει ακολουθώντας αποδεκτές μεθόδους, δύο από τις οποίες παρουσιάζονται στην συνέχεια.(Τα σχήματα προέρχονται από την ιστοσελίδα του Schulze, με τροποποιήσεις).
Είναι η απλούστερη λύση: απλά τράβηξε έξω την μεταλλική επαφή του κόκκινου καλωδίου από το πριζάκι (που αντιστοιχεί στον θετικό πόλο της μπαταρίας), ή κόψε το κόκκινο καλώδιο που έρχεται από το speed controller προς το δέκτη. (Εγώ παρεμβάλω προέκταση 10 εκατοστών στην οποία έχω κόψει το κόκκινο καλώδιο). Η μπαταρία του δέκτη θα λειτουργεί από την αρχή της πτήσης, ανεπηρέαστη από την μπαταρία κίνησης. Η χωρητικότητα της μικρής μπαταρίας πρέπει να υπερκαλύπτει όλη την προβλεπόμενη διάρκεια της πτήσης. Στην μικρή μπαταρία πρέπει να παρεμβληθεί ο κλασσικός διακόπτης, ή να αποσυνδέεται το πριζάκι. Συνιστάται να ελέγχεται η υπολοιπόμενη ενέργειά της μετά από κάθε πτήση, και σε κάθε περίπτωση αμφιβολίας να επαναφορτιστεί πριν από κάθε νέα πτήση.
Αυτή η λύση προτείνεται σε Γερμανικό αερομοντελιστικό περιοδικό. Στα δύο καλώδια που συνδέουν τους θετικούς πόλους από τον ρυθμιστή των στροφών (speed controller) με τον δέκτη (receiver) και από την μικρή μπαταρία 4,8V με τον δέκτη, παρεμβάλλεται από μία δίοδος (schottky diode), με την κάθοδο προσανατολισμένη στον δέκτη. Οι δίοδοι επιτρέπουν την ροή ρεύματος προς τον δέκτη, αλλά δεν επιτρέπουν την αντίθετη ροή. Κατάλληλες είναι οι δίοδοι με το χαρακτηριστικό Β, 3Αμπέρ, όπως : SB 340, MBR 0340, SB 350, MBR 0350, ... Με αυτό το κύκλωμα η τροφοδοσία του δέκτη/σέρβο καλύπτεται θεωρητικά και από τις δύο μπαταρίες. Όταν όμως εξαντληθεί η μπαταρία κίνησης, και πέσει η τάση της κάτω από αυτή της μικρής (4,8-5,2 Volts), θα αναλάβει την τροφοδοσία του δέκτη/σέρβο μόνη η μικρή μπαταρία. Για κάθε ενδεχόμενο, η χωρητικότητα και αυτής της μικρής μπαταρίας πρέπει να υπερκαλύπτει όλη την προβλεπόμενη διάρκεια της πτήσης.
Εφ' όσον παρεμβάλλεται η δίοδος, θα υπάρχει πτώση τάσης 0,7 Volts. Δηλαδή η μπαταρία από 4,8V θα δίνει 4,1 V. Αυτή η τάση είναι ικανοποιητική για την τροφοδοσία του δέκτη/σέρβο, στην τελική φάση της πτήσης (δεν αναμένονται ακροβασίες). Αν το αερομοντέλο είναι σπορ, η προσγείωση θα γίνει σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα μετά την εξάντληση της μπαταρίας κίνησης. Αν πρόκειται για μοτοανεμόπτερο, η πτήση μπορεί να διαρκέσει πολύ περισσότερο, αλλά και πάλι δεν θα υπάρχει πρόβλημα, γιατί τα σέρβο κινούνται σπανιώτερα και δεν σηκώνουν μεγάλα φορτία. Σε κάθε περίπτωση που αμφιβάλεις αν επαρκεί η τάση της μικρής μπαταρίας, βάλε μία με 5 στοιχεία (6V- 0,7V = 5,3V) Μπορώ να συνδέσω ανεξάρτητες μπαταρίες σε δέκτη και σέρβο;
Αυτή η λύση υιοθετείται σε περιπτώσεις που τα σέρβο είναι πολύ μακρυά από τον δέκτη, και
αναμένεται μια σημαντική πτώση της τάσης, ή σε περιπτώσεις που κάποιο σέρβο (π.χ. των
ανασυρόμενων σκελών) μπορεί να απαιτεί μεγάλες καταναλώσεις. Η συνδεσμολογία είναι απλή:
Ο δέκτης τροφοδοτείται από την κανονική μπαταρία #1 στην θέση bat. Τα καλώδια της δεύτερης μπαταρίας #2, και συγκεκριμένα το θετικό και το αρνητικό, ενώνονται παράλληλα με τα αντίστοιχα καλώδια (θετικό και αρνητικό) του σέρβο που σε ενδιαφέρει. Ομως από το τριπλό καλώδιο του σέρβο θα κόψεις το κόκκινο καλώδιο (του θετικού πόλου) στο σκέλος που πάει/έρχεται προς/από τον δέκτη, για να απομονώσεις την μπαταρία του δέκτη από το σέρβο.
Με το σύστημα αυτό μπορείς να συνδέεις ανεξάρτητες μπαταρίες - διαφορετικής τάσης και χωρητικότητας - ακόμα και σε κάθε σέρβο, ή σε ομάδες σέρβο (π.χ. μία μπαταρία στα σέρβο του αριστερού φτερού, μία στα σέρβο του δεξιού φτερού, και μία στα σέρβο της ατράκτου).
Παρατήρηση:Οι διάφορες μάρκες συστημάτων έχουν δικό τους χρωματικό κώδικα καλωδίων όπως ο κατωτέρω πίνακας:
Προσοχή: η σειρά των καλωδίων της airtronics δεν είναι η ίδια με αυτή των άλλων.
[ Ο χρόνος πτήσης ]
[ #1-Γενικά περί Ηλεκτρικών Στοιχείων ] -
[ #2-Φόρτιση ]-
[ #3-Φορτιστές ] -
[ #4-Εκφόρτιση-Εκφορτιστές-Cyclers ]
| |||||||||||||||||||||||||
