Sicherheit

Es geht um IHR Modell..........

Wir leben inzwischen im Zeitalter des ferngesteuerten Modellflugs, bei dem die Modelle teuerer, größer und gefährlicher, Sicherheitseinrichtungen und Konzepte, welche der Erhöhung der Betriebssicherheit des Modells dienen,  aber weniger werden.

Seit Jahren wird die Stromversorgung der Empfangsanlage mit immer mehr Zusatz-Features vermischt und “verschlimmbessert”, mögliche Empfangsreserven nicht ausgenutzt.  Auf der einen Seite wird gespart an Allem, geichzeitig  gibt es immer mehr Produkte in den Modellen, die zum Betrieb weder benötigt werden noch überhaupt sinnvoll sind, vermutlich weil es schick ist z.B. ein Display “spazieren” zu fliegen...

Das ganze System “Modell” wird dadurch nur komplexer, unübersichtlicher und unsicherer, mögliche Ausfallgründe werden dadurch nur häufiger. 

Egal ob aus Mangel an echten Produkt-Ideen oder warum auch immer: Sicherheit im Betrieb des Modelle ist nicht mehr “in” ?

Wir bieten seit Jahren Produkte an für die Sicherheit im Flugbetrieb. Dabei bleiben wir, deshalb diese Seite mit allen links und Infos zu Sicherheitsfragen und Produkten.

Schön ist, es gibt immer noch Kunden welche eine eigene Meinung haben dazu und die sich nicht nur nach dem “Mainstream” richten.

Die Frage der Sicherheit im Flugbetrieb bewegt weiter. Wir bleiben am Ball........

S3D Schalter und Akkuweichen

BEC Akkuweiche für Elektroflug

/,5Volt Stromversorgung ACT

LiFePo-Stromversorgung mit 6V,
LiFePo-Akkus

Sicherheitsartikel als pdf/download

Funkstrecke                 Bewertung von Empfangssignalen           Diversity                             Redundanz
Stromversorgung         Weichenfunktionen             DSQ-Vorteile           LiFePo-Akkus             Fazit

Vergleich: Standard- und ACT-Sicherheitskonzept

Wie wird die Sicherheit im Betrieb eines Flugmodells erhöht ?

SO  ?                                                                                                                             oder SO ?

 

 

 

 

 

Sehen wir einmal ab von den vielen Fehlermöglichkeiten, die man als Pilot (leider) selber machen kann hat, schauen wir auf die technischen Möglichkeiten, den Betrieb so sicher als möglich zu gestalten.

Es gibt neben der Produktqualität der eingesetzten Geräte zwei grundlegende Punkte, die für den Betrieb eines Flugmodells von essentieller Bedeutung sind:

1.) Die Funk-Übertragungsstrecke

2.) Die Stromversorgung

Beide Punkte sind zwar auch oft vom Piloten abhängig, z.B. laden und Pflegen des Akkus, Überwachung des Akkus, usw. Für den Empfang ist der Einbau ins Modell mitentscheidend, und natürlich die Sicherheitsreserven des Empfangs-Systems.

 

1.) Die Funk-Übertragungsstrecke
Störung des Empfangs von Funksignalen sind relativ häufig anzutreffen, weil diese physikalisch einfach vorhanden sind durch die Richtwirkungen der Antennen und die Bewegung des Modells. Daher ist es erste Priorität, wenn es darum geht die Sicherheit im Betrieb so hoch wie möglich zu gestalten.

Hier gibt es die Möglichkeiten:

Akkuweichen mit Empfänger-Umschaltung
Zwei Empfänger werden angeschlossen, eine Umschaltung schaltet bei Störungen immer auf den besser empfangenden Empfänger um.

 

 

 

Parallelschaltung von zwei Empfängern im aktiven Diversity-Betrieb
Zwei Empfänger werden per Datenkabel gekoppelt, die Empfänger kommunizieren miteinander und empfangen redundant mit Empfangsverbesserung.

 

 

 

 

Unterschiede
Die Unterschiede der beiden Systeme liegen, neben anderen Punkten, vor allem in der Bewertungsmöglichkeit von Empfangssignalen.
Dabei geht es technisch zunächst immer um die Frage: Was ist ein gestörtes und was ist ein ungestörtes Empfangssignal ?

Dazu muss in jedem Fall eine Bewertung des Empfangs-Signals vorgenommen werden, aus der dann die Entscheidung - gestört oder ungestört - hervorgeht.

Daher betrachten wir die Unterschiede der Bewertungsmöglichkeiten von Empfangs-Signalen in beiden Systemen.

Bewertung/Filterung von Empfangssignalen bei digitaler Funkstrecke im Empfänger und Diversity-Verbund
Im Empfänger kommt das Sendesignal in unterschiedlicher Qualität an. Nun folgen viele Prüfverfahren, bevor das Signal weiter verarbeitet wird. Bei 2,4GHz handelt es sich um eine digitale Funkstrecke, da geht es um Datenblöcke (ein Datenblock stellt die Steuerinformation komprimiert und verschlüsselt zur Verfügung), Kompressions- und Dekompressionsverfahren, Synchronität und Plausibilität, Hoppingtabellen, interne Rechenmodelle, usw.

Dabei steht dann auch das RSSI Signal (Radio Signal Strenght Indicator) als 1(ein) Wert von vielen zur Verfügung. Häufig wird auch von Link Quality gesprochen. Das RSSI Signal zeigt an, wie stark das Sendesignal am Empfänger ankommt. Das ist in einer analogen Funkstrecke eine wichtige Information.

Die 2,4GHZ-Funkstrecke arbeitet digital, und da ist der RSSI Wert als analoge Feldstärke alleine wertlos. Das RSSI Signal zeigt nur einen Wert zwischen 0 und 100%. Feldstärkewerte ohne die digitalen Informationen aus den Datenblöcken können keine verwertbare Information darstellen.

Ein Beispiel von vielen anderen internen Vorgängen:
Ein Datenblock kommt ungestört an -> RSSI Anzeige 100%
Ein Datenblock ist gestört, kann aber noch decodiert werden -> RSSI Anzeige 100%
Ein Datenblock ist gestört, kann nicht ausgelesen werden -> RSSI Anzeige 100%

Umgekehrt
RSSI Wert 0% -> Der Datenblock kommt trotzdem an und kann ausgelesen werden
RSSI Wert 0% -> Der Datenblock kommt an und kann nur teilweise ausgelesen werden
RSSI Wert 0% -> Der Datenblock kommt gar nicht an

In das Bewertungs-Ergebnis des Empfangssignals gehen im digital arbeitenden 2,4GHz-Empfänger letztlich sehr viele unterschiedliche Faktoren und die jeweiligen Rechenmodelle des Systems ein. Das RSSI Signal kann in dieser Konstellation in der Gesamtbetrachtung noch hilfreich sein, allein ist es nichts wert.

Im Diversity-Verbund von zwei Diversity-Empfängern stehen immer alle internen Empfangs-Informationen zur Verfügung, das Bewertungs-Ergebnis des Empfangssignals gehen im digital arbeitenden 2,4GHz-Empfänger letztlich sehr viele unterschiedliche Faktoren und die jeweiligen Rechenmodelle des Systems ein. Das RSSI Signal kann in dieser Konstellation in der Gesamtbetrachtung noch hilfreich eingesetzt werden.

Es sind immer beide Empfänger in Betrieb, es wird nicht umgeschaltet zwischen den Empfängern, es wird immer das Signal beider Empfänger gleichzeitig verwendet, z.B. ein Empfänger liefert 60% des Gesamtergebnisses, der andere 90%, oder 0% und 100%, der Prozess ist fließend, ohne Umschaltung, es muss nichts synchronisiert werden, beide Systeme arbeiten immer synchron.

Dadurch (Summierung und Multiplizierung beider Empfangssignale) erhöht sich bei aktiver Diversity der Rauschabstand des Signals (Sicherheitsreserve) um Faktor 4-8.

Im ACT-S3D-Diversity-Verbund ergibt sich grundsätzlich Empfangs-Redundanz (Redundanz = zwei Empfangs-Systeme die sich gegenseitig vor Ausfall schützen), also eine Absicherung bei Ausfall des Empfangssignals eines Empfängers.

Ein Diversity Verbund zweier Empfänger ist nicht nur dann hilfreich, wenn der seltene Fall auftritt, dass die Hardware eines Empfängers ausfällt. Es ergibt sich Empfangs- und Hardware-Redundanz, und es wird vor allem, und das ist oberste Priorität, eine erhebliche Steigerung der Empangssicherheit erzielt, und damit die Funkstrecke erheblich sicherer.  Mehr Infos hier


Bewertung eines Empfangssignals in der Empfängerumschaltung einer Akkuweiche
Die Bewerungsmöglicheiten einer Empfängerumschaltung beschränken sich immer darauf, was aus dem Empfänger nach dessen interner, eigener Bewertung herauskommt. Soll eine Akkuweiche mit Empfängerumschaltung (2 Empfänger sind angesteckt) bei schlechtem Signal auf den zweiten Empfängern umschalten, braucht sie dazu die Information, dass in einem Empfänger schlechte Signale anliegen und deshalb auf den anderen Empfänger umgeschaltet werden soll.

Der Akkuweiche stehen dazu keine internen Informationen des Empfänger zur Verfügung, sie hat lediglich den Kanalausgang des Empfängers als Information, den man auf Fail Safe stellt. Geht der Empfänger auf Fail Safe, weiß die Weiche, dass der Empfänger ein schlechtes Empfangssignal hat und schaltet auf den zweiten Empfänger um. .

Bei Empfängern mit Summensignalausgang oder mit digitalem Ausgang wie z.B. bei Spektrum Kopfempfängern, steht letztlich auch nur die einfache Servo-Kanalinformation zur Verfügung, allerdings in digitaler Form. Manche digitalen Signale beinhalten auch noch die RSSI-Information, welches an jedem HF Chip zur Verfügung steht. Das RSSI Signal steht für die Feldstärke des Empfangssignals.

Die Empfängerumschaltung greift immer auf die bereits im Empfänger schon einmal bewerteten Signale zu und kennt keine empfängerinternen Vorgänge. Die Umschaltung weiß nicht, warum sich ein Servosignal wie darstellt oder auf Fail Safe geht.

Die Empfängerweiche bewertet (s.u.) diese Informationen, es stehen also max. zwei Informationen zur Verfügung für die Entscheidung zur Umschaltung zwischen den Empfängern.

Jede Bewertung benötigt (geringe) Zeit, das ist bei Empfängern und Akkuweiche auch die Zeit von der Störungserkennung bis zum Auslösen von Fail Safe. Man wartet in Hold immer kurz, ob Fail Safe überhaupt notwendig ist. Durch die zusätzliche Bewertung in einer Akkuweiche wird diese Zeit dann noch mal verlängert.

Die Umschaltung auf einen anderen Empfänger benötigt neue Synchronsierung, hier können zusätzliche Probleme auftreten, je nach Empfänger.

Grundsätzlich ist bei Empfängerumschaltung immer nur ein Empfänger eingeschaltet, bei Empfängerumschaltung an einer Weiche ist immer nur der Rauschabstand eines Empfängers wirksam, es ergibt sich kein Rauschabstands-Gewinn, die Sicherheitsreserve ist nur so hoch wie das System es bei 1nem Empfangssystem zur Verfügung stellt. Empfängerumschaltung ist kein Diversity-Empfang, es wird keine Erhöhung der Empfangs-Sicherheit erzielt.

Empfängerumschaltung ist dann hilfreich, wenn der seltene Fall auftritt, dass die Hardware eines Empfängers ausfällt. Zur Empfangsverbesserung kann die Umschaltung nicht beitragen.

Ein kleiner Vergleich
Die NASA sucht Astronauten. Eine Firma macht das für die NASA als Dienstleister. Deren Bewerber werden in den besten Krankenhäusern des Landes mit den neuesten und allen zur Verfügung stehenden medizinischen Geräten von den besten Ärzten mit der besten Ausbildung mit der größten Erfahrung auf alle nur denkbaren Probleme untersucht.

Dann entscheidet ein Team aus Ärzten, ob der Kandidat geeignet ist und weiterkommt.

Eine andere Organisation sucht ebenfalls Astronauten für die NASA. Diese arbeitet mit einem Sanitäter, der ist ausgerüstet lediglich mit Stethoskop und Taschenlampe.

Welche Astronauten wird die NASA nehmen?

Der Astronaut, das ist das Sendesignal. Die Ärzte und die Geräte, das sind die im Empfänger ankommenden Daten. Die Ärztekonferenz sind die Filterung/Bewertung und die internen Rechenmodelle zur Verarbeitung der Datenblöcke im Empfangssystem. Hier steht eine Vielzahl von Informationen zur Verfügung, aus denen eine Entscheidung gefällt wird.

Eine Akkuweiche mit Empfängerumschaltung, das ist der Sanitäter. Der hat lediglich max. 2 Informationen zur Verfügung, den Servo-Puls (das bereits im Empfänger mehrfach bewertete Servosignal) und manchmal noch die Zunge (das RSSI-Signal/Feldstärke des Empfängers).

Im Ergebnis ist dessen Bewertung nicht nur völlig unvollständig, sondern kann für den Astronauten sogar schädlich sein, weil der Sanitäter zu einem falschen Ergebnis kommen kann.

 

Für Interessierte -> Was ist Diversity ?
Der Begriff ist technisch klar definiert und nur dann anwendbar, wenn es tatsächlich zu einer Verbesserung des Rauschabstandes kommt. Ein Diversity-System besteht aus zwei parallel arbeitenden Empfangssystemen, die gegenseitig kommunizieren und sich das Empfangsergebnis gegenseitig mitteilen und bewerten. Das Bewertungs-Ergebnis wird dann dem Geräte-Ausgang zugeführt. Beide Signale der Empfänger werden erst summiert und dann multipliziert und dieses Gesamt- Ergebnis dann bewertet. Bei Kopplung von 2St. S3D-Empfängern sind das dann 4 Empfangs-Systeme, deren Auswertungen addiert und summiert werden.

 

So arbeitet ein ACT S3D-Diversity-System
Es sind immer beide Empfänger in Betrieb, es wird nicht umgeschaltet zwischen den Empfängern, es wird immer das Signal beider Empfänger gleichzeitig verwendet, z.B. ein Empfänger liefert 60% des Gesamtergebnisses, der andere 90%, oder 0% und 100%, der Prozess ist fließend, ohne Umschaltung, es muss nichts synchronisiert werden, beide Systeme arbeiten immer synchron.

Dadurch (Summierung und Multiplizierung beider Empfangssignale) erhöht sich bei aktiver Diversity der Rauschabstand des Signals (Sicherheitsreserve) um Faktor 4-8.

Im ACT-S3D-Diversity-Verbund ergibt sich grundsätzlich Empfangs-Redundanz (Redundanz = zwei Empfangs-Systeme die sich gegenseitig vor Ausfall schützen), also eine Absicherung bei Ausfall des Empfangssignals eines Empfängers.

Hat ein Empfänger kein Signal, bekommen dessen Servos das Steuersignal vom anderen Empfänger. Alle Servos werden angesteuert mit den eingestellten Servowegen, egal von welchem Empfänger das Empfangssignal kommt.

Auch beim Diversity Verbund zweier Empfänger gibt es die Bewertung der Empfangssignale, es wird das Gesamt-Signal-Ergebnis nach Summierung und Multiplikation bewertet. Das macht eine Software, die alle relevanten Empfangs-Informationen beider Empfänger zur Verfügung hat.

Die Bewertung ergibt dann:
Signal gut, alles OK -> die Servos werden mit den Steuerbewegungen angesteuert.
Oder Signal schlecht -> dann geht der Empfänger in Fail Safe

Für die Entscheidung, ob ein Signal gut oder schlecht ist, wird sehr viel Know How über digitale Funkstrecken, Physik, HF, Mathematik, Datenpakete, Synchronität und Plausibilität, Hoppingtabellen, interne Rechenmodelle, usw. eingesetzt, es stehen dazu bis zu 20 unterschiedliche Informationen zur Verfügung.

Das alles geschieht bei ACT S3D-Empfängern mit zwei Antennen schon in einem Gehäuse, intern, denn hier sind zwei aktive Empfangssysteme eingebaut, die als Diversity-System arbeiten.

Anmerkung: Die meisten 2,4 GHz Empfänger haben 2 Antennen, aber nur ein (1) aktives Empfangs-System, sie arbeiten mit Antennenumschaltung, also nicht mit Diversity und ohne Rauschabstandsgewinn. Mehr Infos auch hier

Werden 2St. ACT S3D-Empfänger gekoppelt, dann arbeiten 4 aktive Systeme, und diese 4 aktiven Systeme stellen dann auch die Entscheidungsgrundlage der Signalbewertung dar.

Es ergeben sich also im Diversity-Verbund nicht nur gewaltig mehr Informationen zur Signalbewertung als bei der Empfänger-Umschaltung, vor allem wird hier der Rauschabstand erhöht (s.u.), und damit direkt die Sicherheit der Funkstrecke. Der Zustand „schlechtes Signal“ kommt, wenn überhaupt, ganz erheblich später und wird dann auch von mind. 2 Empfangssystemen bewertet.

Rausch-Abstand
Die Steigerung der Empfangsqualität ist immer mit einer Erhöhung des Rauschabstandes verbunden. In der Technik gibt es bei elektronischen Geräten ein Bewertungskriterium für die Qualität und die Sicherheit des gedachten Konzepts, den Rauschabstand. Das ist (im Prinzip) ein Wert, welcher den Abstand zwischen einer Störung und sicherem Betrieb eines Geräts bezeichnet. Wer einmal eine teuere Stereoanlage gekauft hat, der kennt das wichtigste Werbeargument -> Rauchabstand….. Und das kann man bei Stereo-Anlagen auch wörtlich nehmen, denn da will man das Rauschen minimieren, wenn keine Signale/Musik spielt…. Dreht man bei schlechten Anlagen die Lautstärke auf (ohne Ton), dann hört man sehr schnell ein Rauschen. Bei guten Anlagen geht das viel weiter, bei einem BOSE Soundsystem noch erheblich weiter….. Es ist hier wie eigentlich immer, diese Qualitätssteigerung kostet Geld.

Erhöht man den Rauschabstand bei einer Empfangsanlage von Flug-Modellen, und damit die Sicherheitsreserve, dann hat man schon bei einem Absturz weniger eine ganze Menge Geld gespart……

Soweit zu den Grundlagen des Fernsteuer-Empfangs. Hier hat man als Pilot nur die Möglichkeit, die das vorhandene Fernsteuer-System bietet.  Man kann dabei lediglich  bei der Wahl des Systems die Priorität auf die Übertragungs-Sicherheit legen.

 

2. Steigerung der Betriebs-Sicherheit durch sichere Stromversorgung
Hier geht es darum die Stromversorgung eines Systems durch Redundanz gegenseitig abzusichern. Man benutzt dazu zwei Akkus, weil man davon ausgeht, dass ein (1) Akku ausfallen kann. Durch technische Maßnahmen muss gewährleistet sein, dass bei Ausfall eines Akkus der andere zur Verfügung steht.

Aufgabe 1 einer Akkuweiche: Maßnahmen zur Akku-Absicherung
Eine Steigerung der Sicherheit in diesem Punkt wird erreicht, indem verhindert wird, dass bei Ausfall eines Akkus die ganze Stromversorgung ausfällt Dazu wird ein zweiter Akku parallel verwendet und beide versorgen die Empfangsanlage gemeinsam, die Akkukapazität addiert sich.

Akku-Ausfall-Möglichkeiten
Die Stromversorgung  kann ausfallen durch Unterbrechung einer Akkuzelle, Kabelunterbrechung, oder durch Defekt einer Akkuzelle, ohne dabei den Kontakt zu unterbrechen (interner Kurzschluss einer Akkuzelle).

Von leeren Akkus durch Bedienerfehler wollen wir hier nicht reden......

Macht eine Akkuzelle bei parallel geschalteten Akkus internen Kurzschluss, fließt ein sehr hoher Strom vom intakten Akku zum defekten Akku. Dies muss durch die Akkuweiche verhindert werden.

Hat eine Akkuzelle Unterbrechung, kommt keine Spannung mehr aus diesem Akkupack, der andere Akku muss dann die Versorgung übernehmen.

Für alle Akku-Ausfallmöglichkeiten gibt es einfache Maßnahmen, die ohne unnötigen Aufwand diese Aufgaben lösen. Dafür gibt es ein passiv arbeitendes elektronisches Bauteil, die sog. Schottky-Diode..........Dieses Bauteil verhindert alle drei Ausfallmöglichkeiten beim Parallelschalten von Akkus, mit den wenigsten Kontakten und Kabeln, und völlig ohne Software. Die Schottky-Diode ist in jeder uns bekannten Akkuweichen eingebaut.

Der Fall einer Kabelunterbrechung kann nicht kompensiert werden, vor allem nicht durch “mehr Kabel”, im Gegenteil......
Jedes zusätzliche Kabel ist eine weitere Ausfallmöglichkeit. Wenn es um Steigerung der Betriebssicherheit geht, dann bedeutet das  in jedem Fall Vermeidung unnötiger Kabel, Stecker, Kontakte, doppelte Servosignalverarbeitung und Software.

Aufgabe 2 einer Akkuweiche, Hochstromversorgung vieler starker Servos
Die zweite Aufgabe einer Stromversorgung besteht darin, den heute erhältlichen starken Servos genügend Strom an den Servosteckern zur Verfügung zu stellen.  Da die Stecksysteme durch den Flaschenhalseffekt des einzigen Akkusteckers an den Empfängern meist nur wenig Strom zulassen, muss ein Weg gefunden werden, den Servos auf anderen Wegen genügend Strom zur Verfügung zu stellen.

Dies geschieht bei heutigen Akkuweichen dadurch, dass die Servos an eine Weiche angeschlossen werden, und der Empfänger dann separat mit Strom versorgt wird. Damit erfüllt die Weiche dann ihre beiden Aufgaben.

Durch die Trennung der Versorgung von Empfänger und Servos führt das leider aber immer zu einer erheblichen Anzahl von zusätzlichen Kabeln, Steckern und Lötstellen, dadurch hebt sich im Idealfall der zusätzliche Sicherheitsgewinn meist wieder auf, oft wird im Grunde sogar weniger Sicherheit erzeugt.

Kommen jetzt in den Akkuweichen noch Funktionen dazu wie Servowegeinstellungen, Servo-Abgleich, Konstantspannungserzeugung usw., usw.,  ist das bei manchen Empfangs-Systemen zwar durchaus eine Steigerung des Bedienkomforts, aber in keinem Fall ein Sicherheitsgewinn.

Bis heute hat sich bei den großen Herstellern von Empfängern die Auslegung der Stromzufuhr nicht geändert. Ein Steckplatz mit JR-Stecker für den Akku und dessen Stecksystem ist im Prinzip bestimmend, wie viel Strom zu allen angesteckten Servos gelangen kann. 

Vor allem wird aber vergessen, dass man zuerst sicheren Empfang benötigt, und als zweites natürlich dann eine sichere Stromversorgung.

Vor diesem Hintergrund haben wurde beim ACT-DSL-System die Problematik wieder auf die einzelnen Teilaspekte zurückgeführt und direkt am Empfänger gelöst: Ausgangspunkt ist dabei die Hochstromzuführung direkt zum Empfänger mittels DSQ-Buchse.

 

Die DSQ-Hochstrombuchse an ACT-Empfängern und ihre Vorteile
Diese Buchse ermöglicht die direkte Stromzuführung zu den Servos mit einem Dauerstrom von 15A, 50A kurzzeitig (10sec). Damit sind auch 10 starke Servos optimal und sicher zu betreiben. Die Leiterbahnen zu den Servosteckern sind im Empfänger optimiert für mehr als 50A Strom, die Stifte der Servoausgänge werden frühestens bei ca. 50A warm.

Der Engpass liegt daher immer an den Gleitkontakten im Servostecker, nie an den Empfängerstiften oder den Leiterbahnen. Deshalb ist ein normaler Servostecker eben auch immer nur dafür geeignet, den Strom für 1 (ein) Servo zu liefern, nicht für einen Empfänger mit allen angeschlossenen Servos. Da sind bei guter Qualität max. 1,5A pro Stecker möglich, es gibt hier aber auch sehr schlechte Qualität. .

Alle diese Probleme sind mit der DSQ-Hochstrombuchse beseitigt, alle Servos am Empfänger werden mehr als ausreichend mit Strom versorgt ohne Spannungsverluste, und die Servos werden dort direkt und ohne zusätzliche Umwege angesteckt. Das minimiert den Bauteile-, Stecker- und Kabelaufwand, die Servos bekommen das Signal direkt und ohne Umwege.

Praxisbeispiele sind die beiden A-380 Modelle von Peter Michel und Reinhard Ötken (mehr als 70Kg). Bei diesen sind alle 32 Servos sind an den (4) Empfängern direkt angeschlossen, die Stromversorgung übernimmt unsere Akkuweiche 30A mit den DSQ-Steckern.

 

 

Aufwändige Powerweichen anderer Hersteller haben sich durchgesetzt, alleine deshalb, weil die Empfängerhersteller, warum auch immer, keine Hochstronversorgung am Empfänger zur Verfügung stellen. Da ist klar, wer ein System hat ohne Hochstromversorgung muss eine dieser Powerweichen einsetzen, da ist das durchaus sinnvoll.

 

Stromversorgung eines Empfänger mit vielen Servos an Empfängern MIT DSQ-Buchse
Die folgenden Möglichkeiten und Funktionen stellen alle ACT-Empfänger mit DSQ- und DSL-Buchse zur Verfügung:

Stromversorgung:
Die Stromversorgung wird direkt am Empfänger ermöglicht, indem der einzige Engpass, die Versorgung mittels JR-Stecker, durch ein Hochstrom-Stecksystem ersetzt wurde. Die Empfänger besitzen eine zusätzliche DSQ-Hochstrom-Buchse, über den 15A Dauerstrom (50A/10sec) fließen können. Dadurch können die Servos wieder direkt am Empfänger angesteckt werden, es steht jedem einzelnen Servo der volle Strom zur Verfügung, auch wenn alle 10 möglichen starken Servos gleichzeitig betätigt werden (im Diversity-Verbund halbiert sich der Strom je Empfänger).

 

 

DSL-Programmier-System im ACT-S3D-Empfänger ersetzt Magic-Boxen und Servoeinstellungen in Powerweichen
Diese durchaus bequemen Funktionen stellen die aufwändigen Powerweichen zur Verfügung. Allerdings eben immer erst nach dem Empfänger und dessen Signalverarbeitung. In Powerweichen wird jedes Signal immer noch einmal zusätzlich bearbeitet. Besser wird dadurch nichts, es sind häufige Kompatibilitätsprobleme mit Servos bekannt.

Im ACT-S3D-DSL-SYstem hat jedes Servo (bis zu 40 Servos) seinen eigenen, direkten Servoausgang am Empfänger. Und jeder dieser Servoausgänge kann separat eingestellt werden in Servoweg, Servo-Geschwindigkeit, Servolimit und Servolaufrichtung.

Freie und mehrfache Servozuordnung der Servoausgänge zu einzelnen Steuerfunktionen
Auch diese Funktion stellen manche Powerweichen zur Verfügung, allerdings im Vergleich zum DSL-System sehr begrenzt. Das ACT S3D-DSL-System arbeitet wie ein programmierbares, mehrfaches elektronisches V-Kabel. Es können einzelne Steuerfunktionen auf mehrere , oder alle, Servoausgänge am Empfänger verteilt werden, also z.B. 4St. Querruder-Servos auf 4 Empfänger-Ausgänge, am Sender wird dafür nur 1 Kanal benötigt (Beispiel rechts, 10 Servos für einen Kanal vom Sender). Das erhöht die Anzahl der möglichen Steuerfunktionen des Senders, es sind nun keine Sendekanäle mehr, jeder einzelne Kanal ist jetzt eine Steuerfunktion, unabhängig davon wie viele Servos damit angesteuert werden.

 

Servo-Rückströme
Wenn es diesen Effekt überhaupt gibt, dann würde er in den meisten Empfängern, die uns bekannt sind, schon durch eine Rückstromdiode verhindert.... Bei ACT Empfängern ist diese standardmäßig vorhanden. Die Dioden sind aber aus ganz anderen Gründen in die Empfänger eingebaut, dafür wird jedenfalls keine Akkuweiche mit dieser Einrichtung benötigt.....

Blitzableiter
Auch hier sind in ACT-S3D-Empfängern an jedem Servoausgang solche Ableiter eingebaut, diese schützen den Prozessorausgang jedes Servokanals. In anderen Empfängern ist das kein Standard.

Impulsverstärker
Dadurch, dass im ACT-S3D-DSL-System jedes Servo seinen eigenen Servoausgang hat, der nicht mehrfach belegt ist, sind bei ACT-S3D-Epfängern Impulsverstärker nicht notwenig, selbst wenn ein Kabel eine Länge von 3Metern hat.

Es entfallen bei Verwendung des ACT-S3D-DSL-Systems mit DSQ-Buchse:

  • Sog. Magic Boxen, es gibt für jedes Servo einen direkten Servostecker
  • V-Kabel oder sonstige Servoverteiler, die Servos können frei zugeordnet werden, auch mehrfach.
  • Impulsverstärker, es gibt für jedes der bis zu 40 Servos einen direkten Servostecker
  • Aufwändige Senderprogrammierungen, die meisten Funktionen werden einfach im Empfänger programmiert
  • Überdimensionierte Power Weichen etc.
  • Trennverstärker und Masse-Entkopplung
  • Das ganze Gewicht dieser Zusatzeinrichtungen
  • Das ganze Geld für diese Zusatzeinrichtungen

     

 

Zusammenfassung ACT-S3D-DSL-System
Mit der DSQ-Hochstrombuchse im ACT-DSL-Empfängersystem und einem S3D-Diversity-Empfängerverbund werden alle Möglichkeiten zur Steigerung der Betriebssicherheit von Flugmodellen in einem (1nem) System zusammengeführt, und das mit der geringst möglichen Anzahl an Bauteilen.

Die Empfangsqualität, bzw. Sicherheits-Reserve wird erheblich gesteigert, die Servos werden optimal mit Hochstrom versorgt, es werden erhebliche Mengen an Bauteilen und Steckverbindungen eingespart, dazu auch ein erhebliches Zusatzgewicht und natürlich auch Kosten.

Weitere Funktionen, die bei Power-Akkuweichen und ACT Diversity-Verbund ähnlich zu sein scheinen

Redundanz
Auch hier wird meist missverständlich argumentiert, wenn über Sicherheit und Stromversorgungen diskutiert wird. Dabei wird oft die Behauptung aufgestellt, große Powerweichen mit Empfängerumschaltung würden die Hardware-Redundanz (und damit die Sicherheit) erhöhen.

Um erkennen zu können ob das so ist, hier eine Fragestellung, die das Thema etwas aufhellt.

1.) Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Empfänger (Hardware) ausfällt ?  -> Nicht bekannt, nicht in Größenordnungen zu fassen, aber sehr gering

2.) Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine Empfängumschaltung mit Weiche ausfällt ?  -> Nicht bekannt, nicht in Größenordnungen zu fassen, aber sehr gering.

Fällt ein Empfänger aus geht der andere noch…….

Fällt die Empfänger-Umschaltung in der Akkuweiche aus, sind beide Empfänger tot.

Redundanz wird durch zusätzliche Bauteile an der falschen Stelle immer reduziert, nicht erhöht.

Klar ist aber, dass bei Empfängern, die mittels zusätzlichen Duo-Servokabeln an eine Weiche angeschlossen werden, der Aufwand, und damit die Ausfallwahrscheinlichkeit, nochmals erhöht wird. Da sind die Lösungen, die Empfänger mittels seriellem Signal an der Weiche anzuschließen, mechanisch weniger ausfallträchtig.

Weitere Powerweichen Funktionen:

Konstantspannung nach der Regelung durch eine Akkuweiche
Betreibt man Lipos für die Empfangsanlage, muss die Spannung geregelt werden, wenn man 6V Servos betreibt. Jede Regelung ist aber gleichzeitig auch eine Strombegrenzung, und wenn der Strom begrenzt ist, dann schwankt eben die Ausgangs-Spannung ein bisschen. Das ist nicht besonders problematisch, aber es wird oft  geschrieben, mit unkonstanter Spannung würden auch die Servos unregelmäßig laufen….

Das mag sein, hat aber in Wahrheit keine Auswirkungen auf die Steuerpräzision, es sei denn, die Regelung ist ganz schlecht…… Die Laufgeschwindigkeitsunterschiede durch Spannungsschwankungen von 0,5V (so schlecht ist keine uns bekannte Regelung) sind so gering, dass kein Mensch das jemals bemerken kann.

Ein starkes Servo benötigt für kurze Zeit im Umpolzustand bis zu 8A………… 10 Servos dann ………

Wir rechnen heute bei modernen Servos immer mit ca. 2A je Servo und multiplizieren das mit der Anzahl der Servos. Das ist die Maximalanforderung an die Regelung einer Akkuweiche, diesen Strom sollte sie können, wenn man mit einer Regelung arbeiten muss.

Daher gilt, je niedriger der Innenwiderstand des Akkus, desto geringer die Spannungsschwankungen. Ein Akku mit hohem Innenwiderstand erzeugt nur zusätzliche Probleme mit Spannungsschwankungen für die Akkuweiche, eine unterdimensionierte Weiche kann dann das Problem aber noch verstärken.

Wer Telemetrie und Logger einsetzt, kann sich schön anschauen, denn man kann die Spannung an den Akkus der Weiche loggen und die Spannung am Ausgang der Weiche –> und dann vergleichen.

Trotzdem ist die Regelung der Power-Akkuweichen im Grunde meist ausreichend für sichere Stromversorgung. Aber mit Konstantspannung durch die Akkuweiche einen Gleichlauf von Servos darstellen zu wollen ist etwas mutig…..

Warum Kühlkörper an Power-Akkuweichen
Muss man kühlen durch Kühlkörper,  ist das immer der sichtbare Beweis, dass „Verlustleistung“ vorhanden ist. Verlustleistung ist immer das, was einem Akku entzogen wird und dem Verbraucher an Energie nicht zur Verfügung steht...... ,weil eine Regelung eben z.T. Energie in Wärme umsetzt, und die muss wieder abgeführt werden über Kühlkörper, um die elektronischen Bauteile zu schützen.

Die Verlustleistung steht dem Empfänger und den Servos nicht zur Verfügung und verringert die mögliche Betriebszeit mit einem Akkusatz. Je größer der Kühlkörper, desto höher die Verlustleistung.

Konstante Empfängerspannungsversorgung
Viele Weichen bieten zusätzlich eine separate Regelung der Empfängerspannung an. Die ist bei 2,4 GHz Empfängern überflüssig, denn diese arbeiten intern mit 3,3V oder weniger und das mit geringem Strombedarf (max. 100mA). Es sei denn, der Akku liefert weniger als 3,6V. Aber dann ist das Modell eh schon abgestürzt.

Jeder 2,4GHz-Empfänger hat eine eigene, eingebaute Regelung, sogar die 2,4GHz Chips sind intern oft noch einmal geregelt. Alles was man da in der Akkuweiche zusätzlich anbietet, ist unnötiger, zusätzlicher Aufwand, der wieder ausfallen kann.

Wie kann man eine Weiche mit Spannungsregelung umgehen?
Klar, wer Lipos einsetzt und keine Hochvolt-Servos hat, muss eine Weiche mit Spannungsregelung einsetzen und akzeptieren, das die Sicherheit u.U. geringer ist als möglich.

Die Alternative:
LiFePO-Akkus (LiFePo = Lithium Eisen Phosphat).

Zwei dieser Zellen liefern direkt nach dem Ladevorgang eine Spannung von ca. 7V. Nach kurzer Zeit mit normaler Belastung liegen dann ca. 6,6V an. Unsere Akkuweiche reduziert die Spannung unter Belastung noch einmal um ca. 0,3V. Die Spannungs-Untergrenze mit hoher Leistung für diese Zellen liegt bei 4,8V (Entladeschluss-Spannung 4V). Im Schnitt über die Betriebszeit wird also mit ca. 5,8-6V gearbeitet. Das ist direkt vergleichbar dem Betrieb mit 5 Akkuzellen NiCd, wer also bisher mit 5 Zellen NiCd geflogen ist, kann ganz problemlos LiFePos einsetzen.

Bleibt die Frage, was machen die Servos bei dieser Spannung.......?
Servos heutiger Bauart, vor allem Digitalservos, können mit 6V immer umgehen, es gibt kaum noch 5V Bauteile, also sind auch keine mehr verbaut, so wie früher, als die Kondensatoren bei 5,6 V schon problematisch wurden. Heutige Bauteile sind für 6V, 12V, oder eben 3,3V ausgelegt. Also sind in den Servo 6V, meist sogar 12V-Bauteile eingebaut, und die haben dazu immer eine Reserve von mind. 20Prozent.

Bleibt der Servomotor, und da fliesst bei höherer Spannung und gleicher (notwendiger Stell-) Leistung ja weniger Strom über die Bürsten.............

Nur wer ständig Torquerollen mit maximaler Servoleistung fliegt, könnte u.U,. beim Höhen- und Seitenruderservo etwas höheren Motor-Verschleiß haben, aber das ist bei 6V (also wie bei 5-Zellen NiCd-Akku) auch schon so, da ist dann kein Unterschied mehr..........

Das wiederum erlaubt (z.B. in Verbindung mit unseren passiven Akkuweichen) den Betrieb aller uns bekannter Servos direkt am Empfänger, ohne spannungsreduzierende Weiche mit zusätzlicher Regelung.

Die Vorteile liegen auf der Hand:
So robust wie NiCd Akkus, schnellladefähig in 20min., Hochstrom entladefähig, da niedriger Innenwiderstand, keine Probleme bei Tiefentladung, hohe Lebensdauer und Ladezyklenzahl, leistungsfähig auch bei niedrigen Temperaturen.

 Kurz, die idealen Akkus für Servos und Empfänger, ohne Power-Weichen. Mit dem DSQ-Stecker an den ACT DSL-Empfängern geht der ganze Strom direkt und ohne Umwege vom Akku zu den Servos, ohne Verlustleistung. Damit wird dann auch keine Energie „verbraten“ bzw. in Wärme umgesetzt.

In Verbindung mit unseren LiFePo-Akkus und unserer Akkuweiche AW30DSQ werden so alle Forderungen nach wenig Kabeln und wenig Bauteilen erfüllt.

  • Unser Fazit
    Die beste Stromversorgung ist immer die, welche mit dem geringsten Aufwand an Bauteilen, Kabeln, Steckverbindern und Elektronik die Spannung aus dem Akku direkt zu den Servos führt.
  • Der Akku selber ist immer die beste Regelung. Ist er ausreichend dimensioniert und hat einen niedrigen Innenwiderstand, dann gibt es keine Elektronik die besser regelt als der Akku selber.
  • Für Empfangssysteme ohne direkte Hochstromversorgung führt kein Weg an einer Power-Weiche vorbei. Es empfiehlt sich aber darauf zu achten, dass nicht unnötige Funktionen den Bauteileaufwand aufblähen und damit die Sicherheit wieder minimiert wird. Eine Steigerung der Empfangsqualität ist damit nicht möglich.
  • Bei Empfangssystemen mit DSQ-Hochstromversorgung im Diversity-Betrieb fallen die geringste Anzahl an Bauteilen an und es ergibt sich die größt mögliche Sicherheit beim Empfang.

Deshalb gilt für die Stromversorgung und Sicherheit einer Empfangsanlage:

Was nicht eingebaut ist oder aktiv werden muss kann nicht ausfallen...... !

Das ACT Konzept verfolgt konsequent die Minimierung von Bauteilen in der Stromversorgung und die maximale Optimierung des Empfangs. Und das ohne ausfallträchtige, externe Zusatzteile. Kein anderes RC-System bitete diese Sicherheit.

bei ACT Empfangsanlagen mit der DSQ-Buchse hat man immer die wenigsten Bauteile im Einsatz. Es wird keine zusätzliche Powerweiche benötigt, man kann den Strom von den Akkus direkt auf den Empfänger führen. Die Servos werden direkt an den Empfänger gesteckt und die Servos sind separat und einzeln einstellbar, ohne jegliche zusätzliche Hardware oder Kabel und Stecker.

Schön ist an dieser Technik-Strategie, dass ACT Kunden durch Weglassen unnötiger Elektronik und Bauteile nicht nur Geld und Gewicht sparen, sondern gegenüber anderen Konzepten auch noch die Sicherheit für das Modell erheblich erhöhen können.