Vplyv odberu serv na rušenie

Před časem jsem narazil na velmi pěkné stránky našich slovenských kolegů-modelářů Realistické RC modely se spoustou zajímavých článků. Byť je hlavním zaměřením těchto stránek letecké modelářství, dá se tu najít velké množství článků, jejichž obsah je univerzálně platný a užitečný i pro automodeláře. S provozovateli stránek jsem se dohodl na spolupráci spočívající ve vzájemné výměně článků. Dnes vám tedy nabízím první článek, který mne zaujal - vliv odběru serv na rušení.

Autor: Janko O. - Připravil: Michal Nováček - Originální článek najdete na stránkách Realistické RC modely.

Už dávnejšie vypukla vášnivá diskusia o vplyve odberu serv na rušenie prijímača. Teraz máme na mysli skôr rušenie šírené napájaním palubného systému a nie klasické rušenie do antény RC prijímača. K tejto problematike máme niektoré, možno aj prekvapivé poznatky. Asi pred jeden a pol rokom sme uskutočnili sadu meraní tohoto zamerania ako reakciu na článok v RCR.

Nebudeme popisovať všetky merania, spomenieme len tie, ktoré priniesli kladné výsledky:

- vplyvom plynulého rozbehu alebo spomalovania serv (bežná činnosť serv v modeli počas letu) sme na osciloskope nezaznamenali príliš výrazné špičky v zmysle prekročenia napájacieho napätia 5V (z BECu, pretože ten väčšinou používame, ale merali sme aj na samostatnom napájaní prijímača z NiMh). Napätie malo tendenciu skôr špičkovo poklesávať (teda pod 5V) a to dosť výrazne. Záviselo to od veľkosti, typu serv aj od výrobcu. Najväčšie poklesy vykazovali veľké servá a to až 2,3 Voltu pod normál, a to len jedno servo. Takýto pokles by už mohol resetnúť mikrokontrolér v prijímači.

- odstránenie týchto poklesov pomocou feritových toroidov sa ukázalo ako totálne neúčinné. Zbytočná hmotnosť navyše.

- pomohli elektrolytické kondenzátory veľkých hodnôt. Skúšali sme aj kondenzátory LOW ESR. Žiadna merateľná zmena oproti klasickým elektrolytom, čiže vyhodené peniaze.

Rovnakú "fintu" používajú automobiloví milovníci silného zvuku, keď k napájacím svorkám svojich mnoho-stowattových zosilňovačov (subwooferov) pripájajú niekoľko-Faradové kondenzátory (rozmerov veľkej konzervy pre psy), aby tak kompenzovali odpor prívodných vodičov a vnútorný odpor akumulátora.

- Rozhodujúci vplyv má kapacita kondenzátora a spôsob zapojenia.

- Čím vyššia kapacita, tým lepšie. Kapacita nižšia ako 1000uF nemá význam. Stačia kondenzátory na 6,3Voltu. Je možné, že extrémne vysoké kapacity by mohli spôsobiť pomalý nábeh napájacieho napätia pre prijímač a mikrokontrolér by sa nemusel inicializovať (rozbehnúť). Špeciálne zálohovacie kondenzátory - 1Farad / 5,5 V nie sú vhodné: májú veľký vnútorný odpor (okolo 30 Ohmov).

- Aj pri použití vhodného kondenzátora sa dá všetko pokaziť jeho nesprávnym zapojením. Dlhé vývody kondenzátora podstatným spôsobom degradujú jeho vplyv na potlačenie rušivých špičiek.

- Najlepšie výsledky boli dosiahnuté, keď bol kondenzátor zapojený pri každom serve, a to čo najtesnešie k servu s čo najkratšími vývodmi. Ideálny by bol kondenzátor priamo v serve, ale tam sa nevojde.

Skvelé výsledky priniesol kondenzátor pripojený síce mimo serva, ale čo najbližšie tak, že napájacie vývody serva (čierny a červený) boli 3mm oblankované, pocínované, neprerušené a tak natesno priletované k maximálne skráteným vývodom kondenzátora.

Vzniklo akési dvojité "T" zapojenie (jedno na plusovom a druhé na mínusovom vývode). Ak boli vývody ku kondenzátoru dlhšie ako 1cm, už bolo na prístrojoch vidno zhoršenie.

- Avšak ešte lepším - komplikovanejším riešením, by bolo zablokovanie špičiek napájacieho napätia kondenzátorom 1 Farad / 5,5 V čo najtesnejšie k prijímaču a jeho napájanie z BECu cez oddelovací obvod. Samozrejme rozvod napájania pre servá by bol mimo prijímača, na akejsi pomocnej doštičke. Ale to už silno zaváňa Power Boxom z veľkých modelov. Blokovanie každého serva kondenzátorom je nevyhnutné aj v tejto verzii.

Zdá sa Vám to zložité? Chápeme. V jednoduchosti je krása, v zložitosti dokonalosť.

Aký je vplyv dĺžky vývodov kondenzátora (alebo prívodného káblika)? S narastajúcou dĺžkou vývodov narastá aj amplitúda (veľkosť) poklesajúcich špičiek. Ale hlavne sa mení ich tvar. Dlhé prívody blokovacieho kondenzátora (desiatky cm) spôsobujú špičky väčšie a dlhšie. Krátke vývody obmedzujú veľkosť aj trvanie špičiek. A keďže signálové a dekódovacie obvody (mikrokontrolér) prijímača sú napájané cez filtračný RC člen, kratšie a menšie špičky majú menšiu šancu "zblbnúť" prijímač. Takže, aj kondenzátor na 20 cm kábliku situáciu trochu vylepší. Ale ak ho môžeme skrátiť, skráťme.

Ale aj kondenzátor na 20 cm drôte je lepší ako nič. Lepší je elektrolyt s čo najkratšími vývodmi. Stále predpokladáme, že je zapojený do voľného kanálového konektora na prijímači. Ale najlepšie sú kondenzátory s čo najkratšími vývodmi pri každom serve. Efekt je taký, že rozbiehajúce servo si "cucne" nadmernú spotrebu prúdu z kondenzátora, ktorý má najbližšie a nie z kondenzátora "pichnutého" do konektora v prijímači. Súčasne sa tým zvýši rýchlosť rozbehu serva - jeho akcelerácia.

Tento článok popisuje rušenie od serv šírené napájaním a nie klasické vysokofekvenčné rušenie do antény prijímača. Dôvod? Rušenie šírené napájaním je aktuálne aj pre prijímače pracujúce v pásme 2,4 GHz. A problematika rušenia prijímačov v pásmach 35 a 40 MHz je úplne "iná káva", ktorej sa teraz nebudeme venovať.

--- Konec originálního článku ---

Komentář (Michal Nováček)

Mohlo by se zdát, že elektronika RC letadel s mnoha servy a velkou spotřebou je tak trochu vzdálená naší autíčkářské problematice. Ovšem jen zdánlivě. I v našich autech osazených obvykle jedním servem občas narážíme na poruchy, které zdánlivě vypadají jako problém RC soupravy či následek nějakého vnějšího zarušení. Přitom však může jít právě o problém v článku popisovaný, způsobený špičkovými odběry serva (či serv).

Je třeba mít na paměti, že v našich expedičních kárách používáme běžně na řízení silná serva, která si musí poradit s rozličně náročným terénem - vodou, bahnem, pískem, kamením... Jízda často není plynulá, zvláště pak v těžkém terénu dochází při hledání nejlepší stopy opakovaně k mnoha korekcím směru v průběhu krátké chvíle. Právě v těchto i dalších podobných momentech servo špičkově zatěžuje společný napájecí rozvod.

Kvalita tohoto rozvodu je samozřejmě dána jeho rozvržením a zapojenými prvky - kvalitou konektorů, průřezem a délkou použitých vodičů a v neposlední řadě i kvalitou a zatížitelností BEC obvodu regulátoru. Bývá častou chybou, že důraz je kladen pouze na papírovou zatížitelnost BEC obvodu a chybou ještě větší, když prvky rozvodu neřešíme vůbec - "nějak to zapojíme a ono to dopadne".

Mnohé často používané regulátory mají 5V BEC s celkem nedostatečnou zatížitelností 1A, o špičkové nemluvě. Pokud na takovýto BEC připojíme přijímač, silnější servo, k tomu ještě nějaký světelný modul a další věci, může být na problém zaděláno. Zvlášť když ani rozvržení napájecího rozvodu či ostatní jeho prvky nejsou zcela v pořádku.

Nechť je tedy článek slovenských kolegů inspirací a návodem, jak lze některým nepříjemnostem předcházet nebo jak je řešit, když už nastanou.

- Zdroj: Realistické RC modely -