Praxisprobleme in Großmodellen

Großmodelle ab Maßstab 1:8 sind aus verschiedenen Gründen deutlich anders als ihre kleineren Verwandten. Im folgenden möchten wir Problemfälle aus der Praxis aufführen, die so oder in ähnlicher Form von unserem Kunden an uns heran getragen wurden.

Leitungsführung

In großen Modellen müssen große Leitungswege überbrückt werden. Gleichzeitig fließen insbesondere für die Antriebe besonders hohe Ströme. Das sind „gute“ Voraussetzungen für magnetisch gekoppelte (induzierte) Störungen.

Oft sehen wir, dass alle Leitungen zu einem Strang bündelt und durch das Modell geführt werden. Hier kann allerdings ein Problem entstehen, denn die Steuerung von Servos und Regler geschieht heute immer noch über ein ungesichertes, analoges Signal. (genauer: wertdiskrete, PWM mit hoher Eingangsimpedanz).

Die Wahrscheinlichkeit, dass es zu Störungen im Modell kommt wird umso größer:

• Je höher der Strom in der störenden Leitung ist. (Insbesondere Hauptantrieb und Akkuleitungen)
• Je näher Servoleitungen und Motorstrom führenden Leitungen beieinander liegen
• Je länger die Leitungen parallel zueinander laufen
• Je länger das Servoverlängerungskabel ist.

Tipps

• Trennen Sie die Leitungen mit hohem und niedrigem Querschnitt räumlich.
• Versuchen Sie die Leitungslängen der Servokabel kurz zu halten. Soundmodule verlängern oft die Servoleitungen zusätzlich, weil sie „mithören müssen“
• Verwenden sie klappbare Ferritkerne, die sie um die Servoleitungen klappen

Verlegung der Antenne

Auch sehen wir immer wieder, dass die Antenne mit in den Kabelbaum aufgenommen wird. Das ist falsch. Die Antenne sollte möglichst wenig Strecke im Modell machen und nach außen geführt werden. Wenn das aus optischen Gründen nicht möglich ist , sollte sie anderen Leitungen so weit wie möglich fern bleiben. Das gilt insbesondere für Leitungen die Lastströme führen.

Funkentstörung

Moderne 2,4 GHz Anlagen können, im Gegensatz zu den FM Anlagen, einem schmalbandigen Störspektrum ausweichen, wodurch sie deutlich zuverlässiger arbeiten. Das hat allerdings zu der Verbreitung der fehlerhaften Annahme geführt, dass man bei Verwendung von 2,4GHz Anlagen auf die Motorentstörung gänzlich verzichten kann.

Nicht entstörte Antriebe verengen den bereitstehenden Frequenzbereich. Während bei den FM Anlagen der Verursacher recht schnell auszumachen war, ist das bei 2,4 GHz Anlagen deutlich schwieriger, weil bestimmte Konstellationen eintreten müssen.

Gut zu beobachten ist das auch auf Modelltreffen, wo es immer häufiger dazu führt, dass die Anlagen nicht binden, einfach weil die 2,4GHz Anlagen keinen ungestörten Bereich mehr finden.

Zudem sind sie als Hersteller eines technischen Systems (und das sind sie, sobald sie ein selbst gebautes Modell in Betrieb nehmen) für dessen mögliche Störungen vor der Bundesnetzagentur verantwortlich. Und das gilt für das gesamte Frequenzspektrum, und nicht nur den 2,4GHz Bereich.

Getaktete BEC Spannungsregler

Auch in Großmodellen wird noch eine Spannung für den Empfänger und die Servos benötigt. I.d.R. sind das 5V. Diese 5V mit einem Längsregler aus den 24V zu erzeugen ist verlustreich, daher liegt die Idee nahe, getaktete Schaltnetzteile 24V nach 5V zu verwenden. Industrielle Schaltnetzteile sind i.d.R. dafür konstruiert, als alleiniger Versorger Strom an ohmsche Lasten zu liefern. Für das Aufnehmen von Strom (man nennt das Rückwärtsspeisung) sind sie nicht gemacht.

In einem Funktionsmodell ist aber genau das oft der Fall:

Servos werden von der BEC gespeisst. Servos enthalten Motoren die in bestimmten Betriebsfällen Ströme erzeugen die zurück in den BEC Regler fliessen können. Wird beispielsweise ein Jumboservo zum Heben eines Kanonenrohrs, Auslegers o.Ä. verwendet und wird es über diesen großen Hebel angetrieben,arbeitet das Servo als Generator.

Ein anderer Fall ist das Parallelschalten von BEC Versorgungen. Heute ist es sehr üblich, das auch der kleinste Regler seine eigene BEC mitbringt. Die erzeugten Spannung der Regler und der getakteten BEC werden und einstecken in den Empfänger parallel geschaltet.

Zudem sind getaktete Spannungsregler, verglichen mit einem Empfängerakku, nur begrenzt überlastfähig.

Je nach Typ der getakteten Regler kann es zu Überspannung im BEC Kreis kommen (diese zerstört oft digitale Baugruppen die mit 5V +-10% arbeiten) oder der Schaltregler setzt kurz aus, wodurch Regler und Empfänger in den Unterspannungs-Reset gehen können.

Power Servo

In Großmodellen werden für Sonderfunktionen naturgemäß höhere Kräfte benötigt. Servos beziehen ihren Strom über den Empfänger aus der Empfängerstromversorgung. Entsprechend stark muss die Empfängerstromversorgung ausgelegt werden. Probleme können hier beim Einsatz einer elektronischen Empfängerstromversorgung entstehen. Diese sind i.d.R. elektronisch Strom begrenzt. Wird bei Betrieb des Modells ein Lastfall erreicht die einen Strom zur Folge hat der die BEC in die Begrenzung treibt, regelt diese ab und Empfänger und Regler gehen in den Unterspannungs-Reset.

Es ist immer überlegenswert, ob man Servos, die viel leisten müssen, wirklich mit der geringen Spannung des Empfängerstromkreises versorgen soll. Für solche Fälle gibt es spezielle Servos mit externer Stromversorgung (allerdings nur bis 12V) oder man baut ein Servo mir einer Power Servo-Elektronik auf, wie unser GFMC-PS10. In beiden Fällen wird der Motor im Servo direkt aus dem Fahrakku gespeisst und belastet damit nicht die BEC.

Masseschleifen

Masseschleifen können zum Problem werden, wenn sehr leistungsstarke Regler im Modell sind, zu geringe Leitungsquerschnitte verlegt sind oder ein Mikroregler und ein großer Regler im Modell sind. Oft sind in dieser Modellen Servo-Masseleitungen verschmort, über die sonst eigentlich kein nenneswerter Strom fließen sollte. Die Erklärung dafür:

Angenommen der Antriebsregler gibt einen großen Strom zum Motor aus, dann fließt der größte Teil des Stromes direkt über die Reglerklemmen vom Akku zum Motor. Ein Teil des (Masse)stromes fliesst aber unvermeidlich auch über den Empfänger, über den Masseanschluß des zweiten Reglers. Man sollte also auch zu den kleinen Reglern einen ausreichenden Leitungsquerschnitt verlegen.

In solchen Anordnungen sterben auch gerne Regler, wenn sie bei eingeschaltetem Modell, nacheinander in den Akku eingesteckt werden. Man sollte immer eine feste Verdrahtung verwenden, die man über einem Hauptschalter in der + Zuleitung einschaltet. In hartnäckigen Fällen muss eine sog. galvanische Trennung in die Servoleitung eingebaut werden. (In unseren 100A Reglern ist das Standard)

Stromversorgung des Modells

Große induktive Lasten wie Motoren, Magnetventile und Elektromagnete speisen Energie zurück in den Akku. Normale Akkumulatoren (egal ob Bleiakku,LiFePo oder LiPo) können diese Ströme aufnehmen und verhindern gleichzeitig dadurch eine Spannungsüberhöhung. (Vorausgesetzt der Leitungsquerschnitt ist richtig dimensioniert)

Elektronische Stromversorgungen können i.d.R. keine Ströme aufnehmen. Den Betrieb des Modells an Labornetzteilen, Akkuladegeräten o.Ä. sollte man daher vermeiden.

Magnetventile und Elektromagnete

Der große Maßstab und die 24V Versorgungsspannung ermöglicht den Einsatz industrieüblicher Magnetventile zur Steuerung hydraulischer Sonderfunktionen. Die magnetische Energie bauen diese Spulen beim Abschalten durch hohe Induktionsspannungen ab. In einfachen (realen) Baumaschinen oder Geräten, in denen es keine Elektronik gibt, trifft man keine weiteren Maßnahmen um diese Spannung zu begrenzen.

Daher (oder weil sie auch mit Wechselspannung betrieben werden können) werden die Ventile i.d.R. ohne weitere Schutzmaßnahmen ausgeliefert.

Anders in elektronisch gesteuerten Geräten, hier muss eine sog. Freilaufdiode antiparallel zur Spulenwicklung angebracht werden, um das Rückspeisen der Hochspannung in die Elektronik zu verhindern. Oft gibt es zu den Magnetventilen passende Stecker, in denen diese Freilaufdioden bereits verbaut sind.

Die Spule hat nach dieser Maßnahme eine Polarität, die natürlich zu beachten ist.