Магазин - главная | Новинки | Корзина | Отзывы | Форум | Карта сайта | Контакты
  Главная » Каталог » Школа дядьки Глайдера » Помехи и отказы в работе RC-аппаратуры, 2 часть
Информация
Контакты
Договор оферты
Как сделать заказ
Доставка и оплата
Вопросы и ответы
Скидки
Для самодельщиков
Юбилейное
Список разделов
E-mail нам
Разделы
Бальза - брус
Бальза стандарт - лист
Бальза ультралайт - лист
Бальза - рейка
Бальза - задняя кромка
Бальза - уголок
Рейка сосновая
Фанера авиационная
Эпоксидные смолы, отвердители, пластификаторы
Ткани (стекло, карбон, микс)
Жгуты, ленты, чулки
Дюраль - пластины
Дюраль - стержень (кругляк)
Дюраль - трубка
Латунная трубка
Латунный пруток
Проволока OBC
Стеклопластиковые стержни, пултрузия
Стеклопластиковые трубки
Стеклотекстолит - пластины
Профиль - карбон, пултрузия
Трубки - карбон + стекло
Трубки - карбон, 3K
Трубки - карбон, Plain
Трубки - карбон, пултрузия
Рейки - карбон, пултрузия
Стержни - карбон, пултрузия
Пластины - карбон
Бумага, пленка, лавсан
Хвостовые конусные балки
Пенопласты
Для соединения плоскостей
Кессон (цулага) для крыла
Тросы, нити, боудены
Клеи
Модельная химия
Для вакуумной формовки
Для матричных технологий
Модельная электроника
Крепеж
Разное авиамодельное
F-1-A, B, C, H, G, P
Планеры
Аккумуляторы
Модельные ракетные двигатели
Инструменты
Ветроуказатели
Работы по металлу и другим материалам
Наборы для сборки авиамоделей (на заказ)
Полный список товаров
Поиск
 
Введите слово для поиска.
Расширенный поиск
Новинки Перейти
Трубка стеклопластиковая 21.5*20*1000 мм
Трубка стеклопластиковая 21.5*20*1000 мм
501.0 руб.
Статьи
Все статьи
Материалы
Инструменты
Технологии
Электроника
Инструкции
Переводы
Программное обеспечение
Школа дядьки Глайдера
КБ Евгения Рыбкина
Авиамодели
Журнал "От винта"
Разное
Помехи и отказы в работе RC-аппаратуры, 2 часть Помехи и отказы в работе RC-аппаратуры, 2 часть
 
box_bg_l.gif.

Коротко об отказах передатчика и о применении сканирующих устройств

""""Большинство неисправностей передатчика происходит в результате выхода из строя активных полупроводниковых компонентов - микросхем или транзисторов. Иногда эти отказы - следствие технологического брака. Но гораздо чаще они происходят по вине пользователя.

""""Основной причиной можно считать "переполюсовку" аккумуляторной батареи или зарядного устройства. Несмотря на то, что разъемы для подключения к передатчику батареи и зарядного устройства обычно имеют специальную конструкцию с механическим ключом (так называемая "защита от дурака"), некоторые "умельцы", при использовании суррогатных соединителей, все же умудряются перепутать полярность подключения. Нет сомнений, что это моментально приводит к выходу из строя полупроводников, а порой - и к выгоранию дорожек печатной платы. Подобные отказы редко вызывают гибель модели, т.к. обнаруживаются моментально - из передатчика начинает валить дым. Тем не менее, последствия их не редко оказываются весьма дорогостоящими, если не фатальными, для самого передатчика. Но предотвратить эти отказы очень просто - необходимо только выполнять требования инструкции по эксплуатации аппаратуры, и внимательно проводить любые работы, связанные с обслуживанием самого передатчика (особенно - при "ковырянии" внутри самого устройства), батареи питания и внешнего зарядника.

""""Справедливости ради следует сказать, что большинство типов передатчиков (не зависимо от производителя), кроме специальных разъемов с защитным ключом, имеют еще и плавкие предохранители и защитные диоды в зарядных цепях. Но, как известно, "кто ищет, тот всегда найдет" (имею в виду приключения и неприятности на собственную ... голову).

""""Разумеется, в передатчике могут возникнуть и любые другие отказы и помехи, аналогичные тем, которые для бортового оборудования мы классифицировали как "пассивные". Их выявление и устранения производятся также, как описано выше. Из наиболее вероятных - это износ потенциометров ручек управления, а также ухудшение контактов в месте крепления телескопической антенны и между ее коленами. Последний дефект неизбежен для любого типа аппаратуры. Как правило, он начинает проявляться после двух-трехлетней активной эксплуатации аппаратуры, в результате частого выдвигания-вдвигания трубочек из которых состоит телескопическая антенна, и окисления их поверхностей под воздействиями компонентов топлива и абразивного износа. Больше своего при этом страдают латунные лепестки, ограничивающие предельное выдвижение каждого колена, т.к. в отличие от самих трубчатых колен, они не защищены гальваническим покрытием (никель или хром). Новая антенна, выдвигающаяся в начале эксплуатации с некоторым усилием, постепенно разбалтывается, расхлябывается, и даже перестает держать свою прямолинейную телескопическую форму, прогибаясь, как плеть. Можно не сомневаться, что такая антенна потенциально более опасна для модели, чем неисправная рулевая машинка или искрящий коллектор ходового двигателя, который, в крайнем случае, можно просто выключить. Так что не стоит испытывать судьбу - проще, и дешевле заранее заменить состарившуюся антенну на новую, или сделать более удобную и компактную спиральную, как описано в моей статье "Укороченная антенна".

""""При описании рулевых машинок я указывал на помехи, обусловленные износом потенциометра обратной связи (датчика положения качалки РМ), но не стал описывать профилактические работы на этом узле. Дело в том, что в РМ этот потенциометр имеет обычно субминиатюрные габариты, и разобрать его, а тем более - отремонтировать, очень не просто.

""""В передатчиках обычно используют потенциометры, имеющие несколько большие размеры, поэтому их довольно часто можно "реанимировать". Для этого "шуршащий" потенциометр следует аккуратно извлечь из передатчика, при необходимости отпаяв провода. Если металлический корпус потенциометра, в котором находится поворотная ось, крепится на нижней колодке с резистивным слоем 3-4-мя загибающимися ушками (лепестками), проблем вообще нет - эти лепестки аккуратно отгибаются, потенциометр "разполовинивается", и тщательно промывается в спирте. Использовать для этого какие-либо растворители нельзя!

""""Поворотный бегунок, закрепленный на оси потенциометра через изоляционную прокладку, может иметь одну из трех конструкций:

""""1) Плоская пружинящая пластинка с выдавленным на конце полусферическим контактным выступом, бегающим по рабочей подкове (самая ненадежная конструкция). При движении этот выступ постепенно протирает резистивный слой подковы, оставляя на нем четко видимый след. Для ремонта такого потенциометра достаточно слегка деформировать, или отогнуть пружинную пластинку так, чтобы контактное пятно от бегунка на подкове отодвинулось с протертого места.

""""2) Такая же пластинка, только вместо выступа на ее конце закреплен графитовый "пятачок", который и бегает по подкове. Эта конструкция очень надежна и долговечно, но...

""""Ремонт такой же, как и в первом варианте.

""""3) Бегунок состоит из нескольких упругих бронзовых проволочек (обычно - 5-7 штук), каждая из которых бегает по своей дорожке, постепенно протирая ее. Как только последняя из проволочек протирает свою дорожку до диэлектрического основания подковы, потенциометр отказывается работать. Ремонт очень прост - чуть раздвинуть проволочки, сместив их с "наезженных" дорожек.

""""Кроме этого рабочего скользящего контакта, в конструкции любого потенциометра есть и еще один - такой же "поворотный" контакт, через который бегунок соединен со средним выводом потенциометра на нижней колодке. Целесообразно провести такой же профилактический ремонт и этого места.

""""В заключение, все трущиеся части потенциометра - резистивную дорожку, рабочие контакты и среднюю металлическую дорожку - следует тонко смазать любой не агрессивной смазкой: техническим или медицинским вазелином, ЦИАТИМ-ом, или более современной силиконовой смазкой, которую можно купить в радиомагазине. Этой же смазкой следует смазать и поворотную ось потенциометра. Затем потенциометр собирается, крепежные ушки-лепестки загибаются обратно, с максимальным усилием, обеспечивающим плотное, надежное соединение двух половинок потенциометра.

""""Конечно, срок службы такой отремонтированной детали будет меньше, чем у новой, но на год-другой нормальной работы его должно хватить.

""""Кроме описанной конструкции корпуса потенциометра могут встретиться еще две: у первой металлический корпус завальцован на нижней колодке "вкруговую", и разобрать такую деталь (тем более - завальцевать ее обратно) будет очень не просто, но можно. А вот если соединение корпуса и колодки залито компаундом (как у наших потенциометров типа СПО), боюсь, ремонт будет не возможен, и такую деталь придется просто заменить на аналогичную, или подобрать эквивалентную замену.

""""Несколько слов о выходной мощности передатчика. Время от времени случаются отказы передатчика, связанные с уменьшением (ухудшением) этого параметра аппаратуры. Неопытные пользователи первым делом начинают крутить подстроечные сердечники контуров задающего, предварительных и выходного каскадов, порой не понимая, что эти реактивные элементы (катушка индуктивности и ВЧ конденсаторы малой емкости) имеют очень стабильные временные параметры, которые ни с того, ни с сего не могут измениться. Как уже было сказано, абсолютное большинство отказов передатчиков происходит из-за выхода из строя активных элементов (полупроводников), или из-за изменения их электрических параметров. Причин таких отказов много (прежде всего - перегрев транзистора выходного каскада передатчика), но опытный радиолюбитель, располагающий минимумом лабораторного оборудования (осциллограф, ВЧ-генератор и хороший тестер) может их обнаружить и устранить.

""""А вот для настройки сложных реактивных цепей (последовательной цепочки контуров) потребуется более сложное оборудование - панорамный спектр-анализатор, измеритель КСВ и т.д. Без этих приборов настроить передающее устройство можно лишь обладая большим опытом, да и то "на глазок". Именно поэтому не следует пытаться вернуть в норму забарахливший передатчик, располагая лишь отверткой, которая помещается в шлиц подстроечного сердечника контура.

""""Нередко причиной плохой работы передатчика является выход из строя (или просто "уход" частоты) канального кварца. Поэтому при первых же подозрениях на неисправность передатчика желательно, поменяв и в передатчике, и в приемнике канальные кварцы, убедиться, что причина неисправности не в этом.

""""Вообще, проще всего диагностировать и локализовать любую неисправность RC-комплекта путем последовательной замены и сравнения подобных узлов и деталей из другого, аналогичного комплекта. Сначала заменяются все РМ, затем кварцы, потом - приемник, и только в последнюю очередь - передатчик.

""""А вообще-то, учитывая заведомую избыточность выходной мощности современных RC-передатчиков, не стоит переоценивать значение величины этого параметра. Для надежной связи на расстоянии до 500-700 метров вполне достаточно излучаемой мощности в 5-10 мВт. Выходная мощность большинства моделей передатчиков для RC-управления составляет 500-1000 мВт. Даже с учетом несогласованности и неоптимальности телескопической антенны, излучаемая при этом мощность намного превышает потребную величину.

""""Теперь о сканерах. Многие считают эти приборы чуть ли не панацеей, способной уберечь модель от любой помехи. Это далеко-далеко не так. Обычный сканер позволяет зафиксировать помеху лишь в реальном времени, и не более того. Это означает, что сканер отразит на своем индикаторе наличие помехи только в тот момент, когда помеха уже будет воздействовать на приемник модели. Предотвратить, а тем более - нейтрализовать помеху никакой сканер не может. Другое дело, если вы располагаете панорамным сканером (типа спектроанализатора) с памятью, позволяющей накапливать информацию о состоянии эфира в диапазоне частот RC-аппаратуры за какой-то отрезок времени непосредственно перед полетом. Тогда прибор покажет вам, насколько часто в выбранном участке диапазона возникают помехи, покажет их частотное распределение, спектральный состав и мощность. Обладая такой информацией уже можно будет прогнозировать вероятность отказа борта и принимать решение "лететь - не лететь". Единственный недостаток такого прибора - его крайне высокая стоимость, которая может превышать стоимость модели со всей аппаратурой во много раз ...

""""В спортивном моделизме, на ответственных международных соревнованиях, изредка используют такие сканеры, позволяющие проанализировать состояние эфира в течение каждого полетного тура, с целью принятия судейской коллегией верного решения в случае какой-либо аварии, произошедшей в полете. Но лично мне, за более чем 10-летний срок участия в самых ответственных российских соревнованиях в статусе Главного судьи или Начальника старта, так и не удалось увидеть подобный прибор. У нас в стране эти устройства недоступны моделистам...

""""Простейшие сканеры, которые есть в Федерации авиамодельного спорта РФ, и еще у нескольких российских областных команд по RC-моделям различных классов - это игрушки для самоуспокоения, позволяющие только "прослушать" эфир на каком-то одном, выбранном канале. Обычно это не дает никаких результатов, т.к. бортовой приемник, установленный на любой модели, при наличии помехи сам отреагирует на нее.

""""Завершая разговор о помехах повторю то, что уже сказал в самом начале:

""""Единственный надежный способ защиты от эфирных помех - просто не летать там, где были зафиксированы хотя бы единичные случаи отказа RC-аппаратуры по внешней причине, выяснить и объяснить которую не удалось.

Электронный выключатель

""""Еще осенью собрал несколько электронных выключателей для моделей, таких, как описывал ранее, но все никак не мог сделать фотографии.

""""На плате размером 35х22 мм разместились: электронный выключатель, способный легко коммутировать ток до 10 Ампер, 8 разъемов для подключения рулевых машинок (9-ый разъем служит для подключения внешнего гнезда подзарядки и выключающей колодочки с сигнальным флажков), фильтр развязки питания приемника и специальный разъем для подключения бортового аккумулятора.

""""Устройство соединяется с приемником 10-жильным ленточным кабелем: 8 жил (8 каналов) - сигналы управления на РМ, и 2 жилы - питание на приемник, подающееся после развязывающего фильтра, предохраняющего от "просадок" бортового напряжения.

""""Каждая из 8-ми бортовых РМ может быть подключена к любому из 8-ми каналов, а выносное гнездо, подключаемое к 9-му разъему выполняет сразу 2 функции:

""""1) при вставлении в него ответной части разъема с "закороткой" выключается питание всего борта;

""""2) к этому же гнезду можно подключать внешнее зарядное устройство, что очень удобно в полевых условиях.

""""Мощный разъем аккумулятора способен без потерь коммутировать ток до 5-8 Ампер.

 

Электронный выключатель. Вид со стороны разъемов и со стороны SMD-монтажа

Источники питания с повышенным напряжением

""""В последнее время среди моделистов ведется немало споров по поводу целесообразности и безопасности эксплуатации бортовых устройств (приемника и рулевых машинок) от источников питания с повышенным напряжением.

""""Думаю, будет не лишним продолжить разговор об отказах RC-аппаратуры, возникающих и по этой причине.

""""Вы решили установить в качестве бортового источника батарею не из четырех, а из пяти-шести стандартных никель-кадмиевых (металлогидридных) элементов, или из двух "липошек", т.е. хотите подать в бортовую сесть не положенные 4,8 вольта, а 6-7 вольт.

""""К каким последствиям это может привести? Давайте разделим возможные негативные последствия на две группы, и проанализируем их в отдельности.

""""К первой группе отнесем так называемые "фатальные" отказы - электрический выход из строя любого элемента схемы, приводящий к необратимым изменениям его параметров ("перегорание" элемента).

""""Ко второй группе отнесем "функциональные" отказы - временную неработоспособность бортового устройства, которая самоустраняется при обратном переходе на питание от штатного источника питания.

""""Сразу оговорюсь: я не буду рассматривать конкретные схемы, случаи отказов и варианты источников питания. Их многообразие не позволит сделать это в короткой заметке. Поэтому ограничусь рассмотрением только наиболее вероятных причин, которые могут привести к отказу аппаратуры, или ее выходу из строя.

""""Прошу учесть, что все мои дальнейшие выводы сделаны на основании не столько многолетнего опыта конструирования, изготовления и эксплуатации разнообразной радиоэлектронной техники (хотя такой опыт есть, и не малый!), сколько на внимательном изучении справочно-технологических параметров применяемых электронных компонентов. Тем не менее, принятие окончательного решения "повышать - не повышать" напряжение бортового питания, я оставляю на ваше усмотрение и под вашу ответственность.

""""Итак, фатальные отказы.

""""В абсолютном большинстве случаев можно предотвратить любой фатальный электрический отказ аппаратуры. Для этого просто нужно понимать, что, и в какой ситуации может выйти из строя внутри маленького "черного" ящика, будь то приемник, или рулевая машинка.

""""Любое радиоэлектронное устройство состоит из множества отдельных элементов - полупроводниковых диодов, транзисторов и микросхем, а также конденсаторов, резисторов и индуктивностей.

""""Каждый из этих элементов обязательно характеризуется двумя-тремя параметрами - рабочим напряжением, максимальным током и/или рассеиваемой мощностью. Остальные электрические параметры нас сейчас не интересуют.

""""Полупроводники. Большинство полупроводниковых деталей, применяемых в RC-конструкциях, можно считать элементами со стандартизированными параметрами. Это значит, что никаких особых требований к их параметрам не предъявляется. Максимальное рабочее напряжение транзисторов и диодов, как правило, не менее 15-20 вольт, что существенно больше, чем 5-7 вольт, которые вы хотите на них подать. Следовательно, пробоя "по напряжению" можно не опасаться. То же самое касается и микросхем - в RC-аппаратуре обычно применяются МС стандартных серий, которые изначально рассчитаны для работы в диапазоне питающих напряжений до 15-30 вольт, но уж никак не меньше, чем 10-12 вольт. Так что и здесь все в порядке. Даже специализированные МС, которые чаще всего устанавливаются в рулевые машинки, изготавливаются по стандартным технологиям, и как правило, безболезненно переносят увеличение напряжения питания в полтора-два раза.

""""Если же в конструкции применяется специальная МС, рассчитанная на работу от низкого напряжения (допустим - микроконтроллер, большинство из которых работает от 3,3 вольт), то в схеме обязательно будет встроенный интегральный стабилизатор напряжения, который обеспечит нормальную работу такой МС. Сам же интегральный стабилизатор тоже способен работать в очень широком диапазоне питающих напряжений (обычно до 27-30 вольт).

""""Применяемые в микроэлектронике резисторы обычно рассчитаны на рабочие напряжения не менее 50-150 вольт, и очевидно, также не подвержены пробою "по напряжению".

""""Индуктивности, даже предназначенные для SMD монтажа, не подвержены пробою при напряжениях до 80-150 вольт.

""""Конденсаторы, применяемые RC-устройствах бывают, условно говоря, двух видов: обычные униполярные, и электролитические полярные. Обычные униполярные конденсаторы рассчитаны на работу при напряжениях не менее 100 вольт. Даже миниатюрные многослойные SMD-конденсаторы, предназначенные для печатного монтажа имеют минимальный предел рабочего напряжения не ниже 30-40 вольт, следовательно, тоже не могут выйти из строя по причине повышения напряжения питания до 5-7 вольт.

""""Несколько сложнее обстоят дела с электролитическими емкостями.

""""Во первых, они полярные. Поэтому на их корпусе обязательно маркируется один из выводов - или "+" или "-". И подключаться такие конденсаторы должны с учетом этой маркировки. Кроме того, все электролиты рассчитаны на строго определенное напряжение питания, также указываемое на корпусе. Стандартный ряд питающих напряжений такой: 6,3 вольт, 10 вольт, 16 вольт, 25 вольт и т.д. Естественно, что самые миниатюрные емкости рассчитаны на работу при минимальных напряжениях. Еще меньшие рабочие напряжения могут быть у SMD танталовых электролитов - такие выпускаются и для рабочих напряжений всего 4 вольта. Естественно, что почти двукратное превышение рабочего напряжение почти наверняка приведет к пробою "по напряжению" и выведет такую деталь из строя.

""""Следовательно, прямому выходу из строя по причине повышения напряжения питания с 4,8 до 6-7 вольт теоретически могут быть подвержены только электролитические конденсаторы. Для всех остальных элементов схемы такое повышение напряжения питания, при прочих нормальных условиях эксплуатации, можно считать допустимым, и не приводящим к фатальным отказам.

""""Вы заметили, что я и здесь оговорился - "при прочих нормальных условиях"? Вот о них я расскажу в продолжении.

Максимальный рабочий ток и рассеиваемая мощность

""""Как мы выяснили выше, электрический пробой "по напряжению" может грозить только одному виду схемных компонентов - электролитическим конденсаторам. Но и остальные детали (особенно полупроводниковые), в принципе могут выйти из строя при увеличении напряжения питания, правда, уже по другой причине - вследствие теплового пробоя, возникающего при увеличении рассеиваемой мощности.

""""Давайте посчитаем, как увеличатся потребляемый ток и рассеиваемая мощность при увеличении питающего напряжения.

""""Прежде всего, нужно задать максимально возможное напряжение питания.

""""Для пяти свежезаряженных никель-кадмиевых (металлогидридных) элементов это напряжение будет равно:

Umax = 5 * 1,45V = 7,25 V,

""""для шести элементов, соответственно:

Umax = 6 * 1,45 V = 8,7 V,

""""и для двух литий-полимерных элементов это напряжение будет порядка:

Umax = 2 * 3,50 V = 7,0 V.

""""Конечно, через несколько минут напряжение даже свежезаряженных батарей снизится до уровня рабочего (~6,0 - ~7,2 V для никель-кадмия и металлогидрида, и ~ 6,2 V для литий-полимера), но в расчетах следует учитывать максимально возможные величины.

""""По закону Ома, ток в цепи постоянного тока (упростим задачу) пропорционален напряжению:

I = U / R,

""""а вот мощность пропорциональна уже квадрату напряжения:

P = U * I = U^2 / R,

""""следовательно, при увеличении напряжения в 1,8 раза (с 4,8 воль до 8,7 вольт), токи во всех цепях увеличатся также в 1,8 раза, а вот потребляемая (и рассеиваемая) мощность возрастет почти в 3,3 раза!

""""Индуктивности в бортовых устройствах - это, прежде всего, ВЧ контура радиоканала. В них протекают очень не большие, да к тому же - переменные токи (при их расчетах применяются другие формулы), поэтому за сохранность контурных индуктивностей можно не опасаться, там все сделано в большим электрическим запасом.

""""Если в схеме имеется фильтрующий дроссель (они иногда устанавливаются как раз в цепях питания), то и за их сохранность можно не бояться - при общем потребляемом токе приемника порядка 5-15 мА, даже при двукратном повышении напряжения питания, ток, протекающий через эту деталь, и рассеиваемая на ней мощность наверняка не превысят допустимых величин.

""""Примерно тоже самое можно сказать и о резисторах. Мощность применяемых в современной RC-аппаратуре SMD резисторов не бывает ниже 0,1 Вт. Это значит, что резистор может длительное время рассеивать указанную мощность, без изменения своих параметров.

""""Простой расчет показывает, что величина сопротивления резистора, при которой на детали начнет рассеиваться такая мощность при напряжении 8,7 вольт будет примерно равна:

R = U^2 / P = 8,7*8,7/0,1 = ~760 Ом,

""""ток при этом должен быть не меньше:

I = U / R = 8,7 / 760 = ~11 мA.

""""Как мы уже установили, ток такого порядка (5-15 мА) протекает сразу по всем цепям приемника, поэтому оснований для беспокойства и здесь нет никаких. Резисторы схемы приемника (да и рулевых машинок тоже) безболезненно перенесут двукратное повышение напряжения питания. Конечно, если не возникнет еще каких-то факторов, способных привести к тепловому пробою резистора. Что же это за факторы?

""""Резисторы - это пассивные элементы, обычно играющие вторые роли, в отличие от полупроводниковых элементов - транзисторов, диодов и интегральных микросхем. Только в случае "перегорания" какого-нибудь "полупровода", может выйти из строя и находящийся в той же цепи резистор, по которому начнет протекать запредельный ток.

""""Насколько же вероятен тепловой пробой полупроводников?

""""Слаботочные цепи (а к ним можно отнести все цепи приемника и цепи обработки канального импульса в РМ) однозначно не выйдут из строя при увеличении напряжения питания не только в 2, но и в 3-4 раза. Для большинства полупроводниковых элементов токи до 0,1 А (100 мА) абсолютно безопасны. А такие токи однозначно не могут возникнуть при простом увеличении напряжения питания. Все цепи микросхем самого приемника, декодера и входных элементов электроники РМ могут надежно работать при напряжениях питания до 10 вольт.

""""Другое дело - силовые цепи рулевых машинок, где даже в штатном режиме, при полной нагрузке на валу, токи могут достигать нескольких ампер! Очевидно, что увеличенное почти в 2 раза напряжение питания вызовет такое же увеличение тока, и более чем трехкратное увеличение коммутируемой мощности. Здесь ситуация усугубляется еще и тем, что нагрузкой коммутирующих ключей РМ являются обмотки статора или якоря электродвигателя, имеющие довольно большую индуктивность. А при коммутации индуктивности, как известно, возникает значительная противо-ЭДС, величина которой часто может во много раз превышать напряжение питания, в отдельных случаях - до 10 раз. (Посчитайте, сколько это будет при 8,7 вольта!?). Поэтому можно утверждать, что эти цепи наиболее подвержены выходу из строя по причине теплового пробоя. А так как обычно в РМ стоит единственная микросхема, содержащая как цепи обработки канального импульса, так и силовые цепи, управляющие работой электромотора, то вероятность ее отказа вследствие теплового пробоя резко возрастает.

""""Строго говоря, бывает 2 вида выхода из строя полупроводника - его пробой, приводящий к короткому замыканию, с лавинообразным отказом других элементов, включенных последовательно полупроводнику (прежде всего это другие полупроводники и резисторы), и обрыв - менее опасный отказ, который обычно не влечет за собой повреждение других элементов схемы. Правда, и в том, и в другом случае устройство в целом перестает работать.

""""Здесь было бы уместно сказать несколько слов и о самом электромоторе.

""""Но мы еще вернемся к этому в следующей части, когда будем рассматривать не только второй вид отказов - "функциональные отказы", но и попробуем проанализировать саму целесообразность увеличения напряжения бортового питания.

Функциональные отказы бортового оборудования при увеличении напряжения питания

""""Функциональными отказами аппаратуры я называю любые периодические отклонения от нормального режима ее работы, вызванные каким-либо внешним нештатным воздействием. Функциональные отказы прекращаются, и аппаратура восстанавливает свою работоспособность, после прекращения внешнего нештатного воздействия. Но к сожалению, это происходит не всегда. Хотя можно уверенно сказать, что любому фатальному отказу обычно предшествует функциональный отказ, длящийся какое-то время.

""""В нашем случае причиной (внешним воздействием), вызывающей функциональный отказ, будет повышенное напряжение питания.

""""Возникновение функционального отказа означает только одно - какой-то (или какие-то) элементы радиоэлектронного устройства был выведен из рабочего режима. Разумеется, речь может идти только об активном полупроводниковом элементе: транзисторе, микросхеме или (в редких случаях) о диоде. Резисторы, индуктивности и конденсаторы, как пассивные элементы, не подвержены выходу из рабочего режима при изменении напряжения питания (вариант фатального отказа мы уже рассмотрели), поэтому функциональный отказ не может возникнуть из-за этих элементов.

""""Одним из самых типичных и довольно часто возникающих функциональных отказов является рассогласование уровней сигнала между отдельными каскадами аппаратуры. Такое рассогласование, в принципе, может возникнуть как внутри самого приемника (допустим, между микросхемой радиоприемного тракта и микросхемой декодера), так и между приемником и рулевой машинкой.

""""Не нужно объяснять, что любое радиоэлектронное устройство при разработке оптимизируется для работы от определенного напряжения питания. Наилучшие электрические параметры схема будет иметь только в том случае, если напряжение питания будет равно или близко к расчетному. Но так как RC-аппаратура предназначена для работы от аккумуляторной батареи, ЭДС которой довольно сильно изменяется во времени, абсолютное большинство радиоприемных устройств имеет встроенный стабилизатор напряжения.. Это устройство поддерживает напряжение в цепях питания приемника на каком-то определенном уровне, заведомо меньшем, чем напряжение заряженного аккумулятора. Обычно на выходе стабилизатора напряжения равно 3,3 вольта. Этот уровень напряжения будет стабильным до тех пор, пока ЭДС аккумулятора не станет меньше примерно 4-х вольт. И даже если вы добавите в аккумулятор несколько банок, увеличив тем самым его напряжение до 7-10 вольт, встроенный в приемник стабилизатор все равно будет подавать на схему те же самые 3,3 вольта. С одной стороны это стабилизирует все рабочие режимы схемы, гарантируя нормальную их работоспособность, а с другой стороны еще и защищает от возникновения фатального отказа приемника.

""""Казалось бы - все должно быть нормально. Но борт "вдруг" перестает работать, как только вы добавляете лишний элемент в аккумулятор. Рулевые машинки или перестают работать вообще, или хаотически дергаются, только изредка пытаясь следовать за ручкой управления. В чем же тут дело?

""""А дело как раз в том, что после увеличения напряжения питания, где-то произошло рассогласование уровней. Я уже говорил, что есть два наиболее вероятных места такого рассогласования.

""""Первое - это рассогласование уровней сигнала между микросхемой радиоприемника и микросхемой декодера, и второе - между выходом декодера и рулевой машинкой. Механизм рассогласования и в том и в другом случае одинаков, поэтому я расскажу о нем на примере первого варианта.

""""Для того, чтобы понять, почему происходит такое рассогласование, нужно вспомнить, как работают цифровые микросхемы - неотъемлемые составляющие декодера и входных цепей рулевых машинок.

""""Образно говоря, цифровая микросхема это выключатель, который управляется под воздействием входного сигнала (или нескольких сигналов). В цифровых микросхемах уровень выходного сигнала может иметь только два значения - уровень логической единицы, или уровень логического нуля. Уровень единицы близок к уровню напряжения питания микросхемы (обычно он чуть меньше, примерно на 0,3-0,7 вольта), а уровень нуля на такую же величину больше потенциала общего провода (массы).

""""Входные сигналы для управления цифровой микросхемой также могут иметь два значения. Но здесь обычно говорят о пороге срабатывания, т.е. о напряжении на входе микросхемы, при котором ее выходной уровень изменяется на противоположный. У большинства цифровых (логических) микросхем это напряжение (порог срабатывания) близко к половине питающего напряжения.

""""А вот теперь давайте рассмотрим такую ситуацию. Микросхема радиоприемника питается от встроенного стабилизатора напряжения 3,3 вольта. Очевидно, что в этом случае выходной сигнал приемника не может быть выше 3,0-3,3 вольт. А на микросхему декодера питание подается непосредственно от аккумуляторной батареи. Если напряжение аккумулятора стандартное, т.е. равно 4,8 вольта, то порог срабатывания входной логики декодера будет равен ~ 2,4 вольта, т.е. уровня выходного каскада приемника (~3,0 вольта) достаточно для того, чтобы микросхема декодера "переключилась". Но как только мы увеличим напряжение питания до 6,0 вольт, до 3,0 вольт возрастет и уровень срабатывания входной логики декодера, и уровня выходного сигнала приемника скорее всего окажется уже не достаточно для гарантированного переключения входной логики декодера. Как говорится - приехали...

""""Если же весь приемник, включая декодер, питается через стабилизатор напряжения, то между собой они конфликтовать не будут, их работоспособность гарантирована при очень больших отклонениях напряжения питания. Но тогда конфликт обязательно возникнет уже в другом месте - на входе логики рулевой машинки. Ведь теперь уровень выходного сигнала декодера будет всего 3,0 вольта!

""""Конечно, есть специальные способы (кстати - достаточно простые), позволяющие обеспечить согласование каскадов при разной величине питающего напряжения, но далеко не факт, что фирмы производители сервомеханизмов для радиоуправляемых моделей предусмотрели, что кто-то из вас захочет поиздеваться над их изделием, загоняя его в непредусмотренный режим работы...

""""Ну и в заключение проанализируем, что же побуждает нас увеличивать количество элементов в аккумуляторе, и что мы будем иметь, реализовав эту задумку.

""""Что побуждает?

""""1) Желание увеличить время работы борта от аккумулятора;

""""2) Желание увеличить усилие и быстродействие стандартных рулевых машинок.

""""Других причин, по которым стоило бы увеличивать напряжение аккумулятора я не вижу...

""""А будем ли мы это иметь, и если да, то какой ценой?

""""Что касается существенного увеличения времени работы от одного аккумулятора, то вряд ли... Давайте считать:

""""Увеличив количество банок, без изменения их емкости, мы прежде всего начнем терять энергию на тепловых потерях в стабилизаторе напряжения - ведь для того, чтобы подать положенные 3,3 вольта на приемник, стабилизатору придется "гасить" на себе лишние 2-3 вольта. Это - прямые потери, как говорится - "деньги на ветер".

""""Что касается выигрыша по времени, он все-таки будет, но очень не значительный. Объясню. Казалось бы, добавив в аккумулятор лишнюю банку-две, мы пропорционально продлеваем время работы приемника (в целом) за счет стабилизатора - он дольше сможет "высасывать" энергию из батареи. Но это - самообман. До тех пор, пока каждая банка аккумулятора выдает стабильные 1,2 вольта (длительный рабочий режим), "лишнее" напряжение будет греть воздух. Время этого периода работы практически не увеличится, а как станет ясно дальше, может даже и сократиться! И только когда аккумулятор отдаст примерно 80-90% запасенной энергии, и напряжение на нем начнет резко снижаться, мы сможем получить какой-то временной выигрыш - действительно, аккумулятор из пяти, а тем более из шести банок, сможет НА НЕСКОЛЬКО МИНУТ дольше четырехбаночного аккумулятора развивать суммарную ЭДС на уровне 4,0 вольт, необходимых для нормальной работы стабилизатора. Но это будет работа, что называется, "на грани фола", и никто не сможет гарантировать стабильности этого режима. Это касается приемника.

""""С рулевой машинкой дела будут обстоять еще хуже. Эти устройства обычно не имеют внутреннего стабилизатора напряжения. Следовательно, увеличение напряжения питания однозначно вызовет пропорциональное увеличение тока во всех ее цепях, и квадратичное увеличение потребляемой мощности. А это, в свою очередь, приведет к ускоренному разряду аккумулятора!

""""Конечно, выигрыш в усилии, развиваемом РМ будет налицо, да и ее "скорострельность" увеличится, но все знают, что бесплатный сыр бывает только в мышеловке. Двух-трехкратное увеличение снимаемой с двигателя мощности еще больше ускорит разряд аккумулятора, увеличит износ щеток и коллектора электромотора, износ осей и зубьев шестерен редуктора и увеличение люфтов. Повышенное искрение коллекторного узла электромотора будет дополнительно провоцировать выход из строя силовых ключей управляющей микросхемы РМ. Ресурс всего устройства сократится однозначно, и довольно сильно. К тому же не исключена и простая механическая поломка любой детали редуктора (ведь детали не рассчитаны на передачу повышенных усилий!), качалки, тяг, или даже рулей самой модели.

""""Думаю, дальше сгущать краски не имеет смысла...

Выводы

""""Теперь можно подвести итоги, и сделать некоторые выводы. Итак, в результате увеличения количества элементов в аккумуляторе, максимальное/рабочее напряжение бортовой сети возрастет:

""""до 7,25/6,0 вольт для 5 банок,

""""до 8,7/7,2 вольта для 6 банок,

""""до 7,0/6,2 вольта для 2 LiPo элементов.

""""В результате такой модернизации потенциально могут выйти из строя только электролитические конденсаторы в приемнике и в рулевых машинках, если их рабочее напряжение меньше 10,0 вольт. Прямой опасности для остальных деталей и элементов схемы нет.

""""Косвенно (в результате теплового пробоя) могут быть повреждены, прежде всего, микросхемы рулевых машинок. Кроме того, наверняка в целом сократится ресурс работы этих устройств, вследствие резкого увеличения потребляемой мощности и повышения механического износа.

""""Надежность работы бортовых устройств может снизиться, в результате рассогласования уровней межкаскадных сигналов (не факт, но исключать этого я бы не стал). В наибольшей степени это касается 6-баночного варианта аккумулятора.

""""Время работы борта от аккумулятора с бОльшим уровнем напряжения при прочих равных условиях (прежде всего - емкости акку) не только не увеличится, но может даже и сократиться, за счет полуторо-двукратного увеличения потребляемого тока.

""""Повышенная токоотдача аккумулятора может сократить срок работы аккумулятора.

""""Примерно в 1,5 раза возрастет быстродействие рулевых машинок и развиваемое ими усилие на валу. Правда при резком сокращении их ресурса и эксплуатационной надежности. (Очевидно это единственный, но довольно спорный аргумент "за"...)

""""На мой взгляд гораздо полезнее (как с технической, так и с экономической точки зрения) будет увеличение не напряжения бортовой батареи, а ее емкости - именно эта величина определяет время работы всех бортовых устройств. В том случае, если вам необходима бОльшая скорость работы (или мощность) рулевой машинки, то целесообразнее будет просто заменить ее на другую, фирменную, и с соответствующими параметрами, чем "выжимать" последние усилия из дешевой ширпотребной "китаянки". В настоящее время многие фирмы выпускают РМ, специально рассчитанные на работу от источника с повышенным напряжением, и такие машинки наверняка имеют цепи, согласующие уровни сигналов.

""""Если же вы, руководствуясь какими-то сиюминутными мотивами все же решите использовать в нештатном режиме стандартную РМ, примите меры по предотвращению функциональных отказов по описанной выше причине.

""""Проще всего сделать дополнительное согласующее устройство на обычной логической КМОП микросхеме, содержащей 4-6 элементов, лучше - НЕинвертирующих, еще лучше - с открытым выходом. В случае использования, допустим одной микросхемы 564ПУ6 вы сможете согласовать сразу 6 рулевых машинок. Эта микросхема содержит 6 неинвертирующих преобразователя уровня, и 2 контакта питания - низкий (со стабилизатора приемника) и высокий (непосредственно от аккумулятора). В крайнем случае можно использовать две последовательно-поэлементно включенные микросхемы, содержащие 4 любых логических элемента (ЛА, ЛР) с инвертирующим выходом, или 6 инвертирующих повторителей (ЛН, ПУ). Первая микросхема должна запитываться от цепей питания приемника, а вторая - от аккумулятора. Выбор микросхем сейчас очень велик, поэтому каждый сможет подобрать для себя оптимальный вариант.

""""Ну а окончательные выводы из моих рассуждений предлагаю вам сделать самостоятельно.

Авторам опубликованных статей предоставляются скидки в нашем магазине

Эта статья была опубликована 08 October 2013 г..
Число отзывов: 0
Написать отзыв
box_bg_r.gif.
Корзина Перейти
Корзина пуста
Вход
E-Mail:
Пароль:
Регистрация
Отложенные товары Перейти
Нет отложенных товаров.
Отзывы Перейти
Бальза листовая 2*102*915 мм
Отличная бальза! Заказ доставили быстро. Упакован был очень ..
5 из 5 звёзд!
Рекомендуемые Перейти
Ветроуказатель УВ 1.2
Ветроуказатель УВ 1.2
399.0 руб.
Лучшие товары Перейти
01. Смола эпоксидная LARIT, 100 г.
02. Бальза листовая 2*102*915 мм
03. Бальза листовая 1.5*102*915 мм
04. Трос стальной, многожильный, d. 0.5 мм, 1 м.
05. Бальза листовая 3*102*915 мм
06. Бальза листовая 1*102*915 мм
07. Бальза листовая 1.5*75*930 мм
08. Бальза листовая 1*75*930 мм
09. Отвердитель L-285 (Германия) средний, 100 г.
10. Лавсан прозрачный для обтяжки моделей, 23 мкм, 1 п.м.
11. Бальза листовая 2.5*75*930 мм
12. Бальза листовая 2*75*930 мм
13. Бальза листовая 4*104*935 мм
14. Ламинат ЛСО 0,35/38-Ш(2), Ступино, 1 п.м.
15. Эпоксидная смола низкой вязкости «L», 100 г.
16. Ламинат ЛСО 0,35/50-Ш(2), Ступино, 1 п.м.
17. Бальза листовая 3*75*930 мм
18. Отвердитель L-286 (Германия) медленный, 100 г.
19. Бальза листовая 5*104*935 мм
20. Бальза листовая 5*75*930 мм
21. Стеклоткань 0,05 мм (КНР, “Aeroglass”), 1 кв.м.
Яндекс.Метрика
© 2003-2017, shop.Aviamodelka.ru - Материалы для моделистов