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RC Notstromversorgung (SmartDiode / SD)

Motivation

Es gibt Szenarien, in denen reicht eine normale Diodenweiche nicht aus. Soll eine Spannungsquelle rein für den Notfall vorgehalten werden, die aber eine höhere Spannungs als die Hauptstromversorgung besitzt, so ist dies durch eine Diodenweiche nicht machbar, da dort, immer die höhere Spannung belastet wird. Die RC Notstromversorgung SmartDiode bietet eine komplette Abkopplung einer Spannungsquelle (via MOSFETs). Dabei wird ständig die Spannung der Empfangsanlage überwacht. Sinkt diese Spannung auf eine Schwellwert ab, oder geht ganz verloren (Kabelbruch), so wird die angeschlossene Notfallspannungsquelle zur Empfangsanlage durchgeschaltet. Dies wird durch LEDs und einen lauten Summer signalisiert.

Die Hauptspannungsquelle kann hierbei ohne Änderungen angeschlossen werden, und wird von der Schaltung nicht beeinflusst. Optional kann es sinnvoll sein die Hauptspannungsquelle über eine Diode zu entkoppeln. Andernfalls kann ein Kurzschluss im Hauptakku die gesamte Empfangsanlage lahmlegen. Für die Funktion der SmartDiode ist dies allerdings nicht relevant.

Die Notspannungsquelle wird im Notstromfall mittels 2 Mosfets durchgeschaltet welche einen sehr niedrigen Widerstand (< 0.1 Ohm gesamt) aufweisen. Ein weiterer Spannungsabfall z.B. durch eine Diode entfällt hier. Somit können auch kleiner Spannungs als Notstrom verwendet werden (z.B. einzelne Lipozelle bei entsprechendem Empfänger).

SmartDiode

Die SmartDiode vor dem Einschrumpfen. Die Platinengröße beträgt 25x15mm.

Als Bedienelemente dienen 3 farbige LEDs (grün, rot, orange) und ein Taster. Sie besitzt einen Spannungseingang für den Notstrom, einen Spannungsausgang zum Empfänger und einen Alarmausgang. Der Alarmausgang kann wahlweise als Ausgang für einen Summer oder als M-Link Sensorausgang benutzt werden.

Hier ist der Summer an das Modul angesteckt:

Die SmartDiode kann so an einem Telemetriefähigen M-Link Empfänger betrieben werden, und Alarme direkt auf den Sender bringen.

Technische Daten

MerkmalWertEinheit
Versorgungsspannung IN/OUT3.5 - 10Volt
Stromaufnahme Sleepca. 4mA
max. Strom8A
Widerstand IN→OUT bei Alarm< 0.1Ohm
Umschaltzeit bei Alarm< 10ms

Funktionsweise

Überblick

Wie oben abgebildet, wird die SmartDiode zwischen eine Spannungsquelle (BEC,Akku) und den Empfänger geschaltet. Es befindet sich dann im Modus AUS (Sleep Mode). Die Notspannungsquelle wird nicht zum Empfänger durchgeschaltet. Wird nun der Empfänger eingeschaltet (also die Hauptspannungsquelle in Betrieb genommen), so registriert die SmartDiode dies und geht in den ON Zustand über. Signalisiert durch eine grüne LED und ggf. zwei kurze Pieptöne (falls ein Summer angeschlossen ist). Wird der Sensorausgang benutzt, so wird im Sender auf der eingestellten Adresse die Spannung der Notspannungsquelle angezeigt.

Fällt nun aus irgendeinem Grund die Hauptspannungsquelle aus, oder sinkt unter eine einstellbare Schwelle (default 4.0 Volt), so schaltet die SmartDiode die angeschlossene Notfallspannungsquelle durch und versorgt damit den Empfänger und die angeschlossenen Servos. Signalisiert wird dies durch eine blinkende rote LED und ggf. über einen lauten Ton aus dem Summer. Bei Betrieb als Sensor wird ein Alarm im Sender via Telemetriesystem ausgegeben.

Aber auch die Notfallspannungsquelle wird überwacht. Ist diese zu niedrig (einstellbar, default 4.0 Volt) so blinkt die orange LED und es wird ebenfalls akustisch bzw. via Telemetrie gewarnt. Fällt die Spannung nur für kurze Zeit unter die Warnschwelle, so bleibt die orange LED dauerhaft an, und zeigt somit nach dem Flug einen kurzzeitigen Spannungseinbruch an.

Ein Druck auf den Taster setzt das Modul in jedem Fall zurück in den Sleep Mode.

Die SmartDiode erkennt beim einschalten automatisch ob ein Summer angeschlossen ist. Ist kein Summer angeschlossen, so verhält sich das Modul wie ein M-Link Sensor. Auf diese Weise kann es auch konfiguriert werden.

Es wird mittels des normalen USB-Adapters (wie alle M-Link Empfänger) an den PC angeschlossen und kann mittels des Programms “SensorControl” eingestellt werden. Dazu wird das Modul mit dem USB-Adapter über den Anschluss (Summer/M-Link) verbunden. Nun muss noch eine Spannungsquelle (z.B. ein Empfängerakku) an einen der beiden Anschlüsse für RX oder Notspannungsquelle. Die grüne LED muss leuchten, sonst ist keine Kommunikation mit dem PC möglich. Ein eventueller Alarm (durch fehlende Hauptspannugsquelle) macht nichts aus und kann ignoriert werden.

Für die Spannungsschwellen der Hauptspannungsquelle können 2 Werte definiert werden. Das Modul toleriert kurze Einbrüche der Spannung unter die “Low Voltage”. Bei längeren Einbrüchen (>0.5s) wird auf Notstrom umgeschaltet. Einbrüche unter die “Critical Voltage” führen sofort zum Umschalten auf Notstrom.

Die Option “Repeated Alert” führt dazu, dass im Fehlerfall der M-Link Alarm andauernd gesetzt und wieder gelöscht wird. Dies führt auf dem Sender dazu dass dauernd ein Alarmton ausgegeben wird. So kann der Alarm nicht so einfach überhört werden.

Die Option “Lock Alert” erzeugt einen M-Link Alarm wenn die Notspannungsquelle unter die Schwelle absinkt und behält den Alarm dann bei auch wenn die Spannung wieder ansteigen sollte.

Safemode

Die Option “Safemode” bewirkt dass die SmartDiode nach dem Einschalten sofort scharf geschaltet ist. D.h. wird beim Einstecken erst die Notspannungsquelle angeschlossen dann erkennt die SmartDiode einen Alarm (da es keine Hauptspannungsquelle sieht). Die SmartDiode muss dann erst mit einem Druck auf Reset in den Sleep Mode versetzt werden. Ebenso falls erst die Hauptspannungsquelle angeschlossen wird, dann registriert (und speichert) sie eine zu niedrige Notspannung. Auch hier setzt Reset das Modul in den Sleep Mode zurück.

Dieses Feature dient der Sicherheit. Ist es ausgeschaltet und wird die SmartDiode im Alarmfall (z.B. durch kurze Spannungseinbrüche) abgeschaltet, so ist es, sobald die Spannung wieder da ist, im Sleep Mode und erkennt die Alarmsituation nicht mehr. Ein ausgeschalteter Safemode ist aber beim manuellen Anschluss von Spannungsquellen an die SmartDiode komfortabler.

Werden beide Spannungsquellen immer gleichzeitig angeschaltet (z.B. wenn zwei BECs verwendet werden), so kann der Safemode immer eingeschaltet sein, da hier die oben beschriebene Situation nicht auftreten kann.

Ist das Modul einmal auf Notstrom verbleibt es in diesem Zustand, bis die Reset Taste gedrückt wird.

Auslieferungszustand

M-Link Telemetrie Adresse12
Low Voltage Main Power4.0 Volt
Critical Voltage Main Power2.5 Volt
Low Voltage Aux Power4.0 Volt
Repeated AlertNo
Lock AlertNo
SafemodeYES

Das Modul kann auf Wunsch mit eigenen Einstellungen ausgeliefert werden. Bitte bei der Bestellung einfach die gewünschten Parameter dazuschreiben.

LEDs und Summer

Die SmartDiode verfügt über eine LED in den Farben Rot und Grün. Damit werden alle Betriebszustände und Alarme auch optisch direkt am Gerät angezeigt.

LEDZustandBedeutung
-AusModul ist aus (Ruhezustand)
GrünAn DauerModul ist an
GrünBlinkenNotspannungsquelle hatte Unterspannung
RotAusNotspannungsquelle abgekoppelt
RotAn DauerALARM! Notspannungsquelle durchgeschaltet
Grün/RotBlinkendNotspannungsquelle Unterspannung

Mögliche Einsatzszenarien

2x BEC

Viele Piloten verbauen gerne ein externes BEC in ihre Maschinen, obwohl sie ein BEC bereits im Motorregler verbaut haben. Werden beide BECs über normale Dioden angeschlossen, so kann man nicht genau wissen, welches BEC nun aktiv ist und welches nicht. So bleiben auch Fehler in einem der beiden BECs (Kabelbruch!) unentdeckt weil die Empfangsanlage ja funktioniert. Hier kann das Regler BEC über die SmartDiode angeschlossen werden, und wird dann sicher nur im Notfalls benutzt. Ein Defekt eines der beiden BECs wird sofort signalisiert.

BEC und Empfängerakku

Wird ein BEC eingesetzt und soll zusätzlich ein Empfängerakku benutzt werden, so ist die Spannung des Akkus meist höher als die des BECs, solange der Akku ganz voll ist. Eine normale Diodenweiche würden solange den Akku entladen, bis das BEC die höhere Spannung hat. Die SmartDiode entlädt den Akku im Normalbetrieb nicht.

2x Empfängerakku

Werden 2 Empfängerakkus eingesetzt so werden beide entladen. Es müssen immer 2 Akkus gewartet und geladen werden. Mit der SmartDiode wird der Notakku nicht nur nicht entladen sondern auch immer überwacht.

1s Lipo

Oftmals werden Einzellige Lipoakkus als Notfallspannungsquelle benutzt. Hier bietet die SmartDiode den Vorteil dass im Notfall die gesamte Spannung (welche bei 1s sowieso recht niedrig ist) durchgeschaltet wird. Eine Diode zwackt hier gerne 0,3-0,8 Volt ab.

2s Lipo

2s Lipo können normalerweise nicht als Notakku in einer normalen Diodenweiche betrieben werden, da diese immer eine höhere Spannung als ein 5V/6V BEC oder ein 4-5 zelligen Akku haben. Gerade auch falls das Modell über einen 2s Akku angetrieben wird, könnte dieser (wenn das RX System hochstromfähig ist) als Notfallspannungsquelle herhalten. Die SmartDiode sorgt dafür dass der 2s Akku wirklich nur im Notfall benutzt wird.

Messungen

Umschaltzeit Notstromfall

Hier wurde die Hauptspannung (8V) (Blau/MAIN) abrupt unterbrochen. Die Spannung des Empfangssystem (Gelb/RX) bricht für 790 µS (0,00079 Sekunden) ein und wird dann auf den Notakku (der eine 5V Spannung hat) umgeschaltet.

Umschaltzeit Notstromfall mit Rampe

Bei dieser Messung sinkt die Hauptspannung (Blau/MAIN) von 5V langsam auf 0V in einer Rampe ab. Die Empfängerspannung (Gelb/RX) folgt dieser Absenkungen zunächst, bis 2,4V erreicht sind. Dann schaltet die SmartDiode auf Notspannung um. Die gesamte Rampe der Empfängerspannung dauert nur ca. 20ms (0,02 Sekunden).

Strombelastung AUX Spannungsquelle im Normalfall

Spannung MAIN5V
Spannung AUX10V
Strom MAIN800 mA dauer
Strom AUX<10 mA

Erklärung: Es wurden hier 800 mA Dauerstrom für das Empfangssystem simuliert. Die MAIN Spannungsquelle versorgt dieses mit 5V. Obwohl die AUX Spannungsquelle eine deutlich höhere Spannung ausgibt, wird diese nur mit max. 10 mA belastet.

Videos

Funktionsweise

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Bestellung und Preise

SmartDiode - Bausatz
Platine bestückt und getestet
Stromversorgungskabel(Servokabel St.→Bch.)
M-Link Kabel (St.→Offen)
Schrumpfschlauch
25 EUR
Piezo Summer 3,3V /80 dB 4 EUR
USB Programmieradapter 15 EUR
Schottky-Diode 45V / 10A
zum entkoppeln Der Hauptspannungsquelle
4 EUR

Direkte Bestellanfrage via Formular: Bestellanfrage

Aufbau Bausatz

Klassischer Aufbau

  1. Rote Ader (Plus) des Servoverlängerungskabels ca. mittig auftrennen
  2. Braune Ader (Minus) mittig ca. 5-10mm breit abisolieren oder auftrennen.
  3. Rote Ader auf Seite des Servosteckers (passt in RX) auf der RX Seite an Plus Pad anlöten.
  4. Rote Ader auf Seite der Servobuchse auf der ACCU Seite an Plus Pad anlöten
  5. Braune Ader auf das GND Pad auflöten
  6. Kabel mit Servostecker mit Weiß (Signal) an Pad S anlöten und mit Schwarz an - (für M-Link)
  7. Alternativ: Piezo-Summer an S und - anlöten (+ des Summers auf S).
  8. Modul einschrumpfen, Taster freilegen.

  1. Signalader des Verlängerungskabels (Orange/Weiß) zusätzlich auftrennen und die RX-Seite (Servostecker) auf das MSB Pad S anlöten.
  2. 3 polige Stiftleiste auf die MSB Weiterleitung anlöten.
  3. Das zusätzliche Servokabel zum Empfänger entfällt.
  4. RX-Seite (Servostecker) des Moduls in die Sensor-Buchse des Empfänger stecken. Alle weiteren Sensoren über die Weiterleitung anschließen.

Mit dieser Variante wird der Empfänger im Notfall über die SmartDiode mit Strom versorgt und ist über den gleichen Steckplatz mit der Telemetrie verbunden. Alternativ können SmartDiode und weitere Sensoren auch über normale Y-Kabel verbunden werden.

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rc/aux1/aux1.txt · Last modified: 2017/08/06 22:07 by cyblord