Servo-Rückströme am Futaba R7018SB Empfänger

Servo-Rückströme am Futaba R7018SB Empfänger

Dieser "Effekt" kann an jedem Empfänger jedes Fabrikats vorkommen und ist seit Jahren in den Foren ausreichend beschrieben. Auch dass hier nicht jedes Servo eines jeden Herstellers ohne "Probleme" arbeitet. Das gilt durchaus auch für manche Futaba Servos. Dies macht die betreffenden Servos jedoch nicht grundlegend schlechter.

Grundstätzlich entsteht der „Effekt“ dann, wenn bei Verwendung von Akkuweichen in der Stromversorgung (nur dann) diese "Rückstromenergie" nicht mehr in den Akku gespeist wird, weil die Akkuweiche dies verhindert (verhindern muss). Der Empfänger R7018SB hat eine eingebaute Akkuweiche.

Tritt der Effekt auf, was lediglich kurzzeitig sein kann, dann "bootet" ein prozessor-gesteuerter Empfänger meist und führt einen Neustart durch.

Um die überschüssige Energie aufzunehmen ist ein probates und seit langem bekanntes Hilfsmittel ein zusätzlicher Kondensator (LOW ESR), den man an eine freie Buchse eines Empfängers steckt. Diese Kondensatoren hat jeder Hersteller aus genau diesem Grund seit langem im Programm. Auch Futaba.

Der Grund ist einfach, er muss eine gewisse (Bau) Größe haben um die notwendige Wirkung zu erzeugen, und die passt leider nicht in die heute geforderten, kleinen Empfängergehäuse.

Interessant ist dabei, mehr Servos gleichzeitig am Empfänger reduzieren den "Effekt" erheblich. Der Grund ist einfach, diese haben auch Kondensatoren in der Elektronik und nehmen gegenseitig einen Teil der Energie der anderen Servos auf.

Das zeigen die folgenden Videos

VIDEO 1


Ein Servo mit und ohne Kondensator, niedrige Spannung und hohe Sopannung, bitte die rote LED am Empfänger links neben dem orangen Label beachten. Sobald der Kondensator angeschlossen ist ist der "Effekt" beseitigt.

VIDEO 2


3 oder 4 Servos am Empfänger ohne Kondensator. Bei unterschiedlichen Spannungsquellen ohne Unterschied, die rote LED leuchtet nie, ob mit oder ohne Kondensator.

Unser Zwischenfazit
Uns scheint die Hysterie wegen der (schon immer als Problem vorhandenen) Rückströme etwas übertrieben. Es werden, weil gerade aktuell in der Diskussion, Abstürze diesem Problem zugeordnet, die völlig ungeklärt sind, bisher jedoch ist da kein Nachweis in Richtung Rückströme erbracht. Es wird lediglich spekuliert. Zumal alle anderen, bei diesem Hobby bekannten und möglichen Absturzursachen, die mit diesem Problem sämtlich nichts zu tun haben, weiter bestehen.

Bei vielen starken Servos an einem Empfänger empfehlen wir, wie alle anderen Hersteller auch, generell diesen zusätzlichen Kondensator zu verwenden. Das ist nicht neu und schützt einfach nur vor nicht vorhersehbaren Unwägbarkeiten beim Einsatz von teueren Großmodellen. Das Gute bei Futaba 2,4GHz Empfängern ist grundsätzlich: Die "Rebootzeit" ist so kurz, dass damit kaum ein Absturz entstehen kann...... oft ist lediglich nur die kurzzeitige rot leuchtende LED zu sehen, und das nicht am Boden.........

Anzahl der Servos am R7018SB
Hier geht es um die Belastbarkeit der im Empfänger eingebauten Akkuweiche mit Schalter. Wir wissen, dass Futaba bei technischen Angaben immer sehr zurückhaltende, konservative Grenzwertangaben macht und grundsätzlich hohe Sicherheitsreserven einberechnet. Daher testen wir lieber, anstatt zu spekulieren.

In welchem Zustand benötigt ein Modellbauservo den höchsten Strom?

Hierzu gibt es viele Meinungen, meist wird dann der Blockierstrom genannt. Der Leerlaufstrom ist immer ca. 10% (oder geringer) des Blockierstroms, der Stellstrom unter normaler Last ca. 50% vom Blockierstrom. Den Blockierstrom als Maximalstrom zu nehmen wäre nur dann richtig, wenn es um die Dauerstrombelastung geht. Das ist aber nicht der "Worst case" an Strombedarf.

Dynamischer Stromverbrauch
Dieser Wert wird leider selten angegeben spielt aber bei Betrachtung von tatsächlichen Servoleistungen in der Praxis und dem Spitzen-Strombedarf eine ganz entscheidende Rolle. Ein Servo wird dazu voll beschleunigt in eine Richtung, und dann schlagartig umgepolt. In dieser kurzen (Umpol)Zeit entsteht der "Dynamische Strombedarf".

Ein Servo mit einem Blockierstrom von ca. 6A kann dann kurzzeitig (1-3ms) Ströme entwickeln , auch völlig ohne Last, die um bis zu Faktor 1,5 größer sind als der Blockierstrom. Unter Last erhöht sich dieser Spitzen-Strombedarf nicht wesentlich, die Spitzenstrombedarfszeit jedoch wird länger. S. Zeichnung und die folgenden Videos.

VIDEO 3


Betrieb mit 12 Servos hoher Stellkraft und/oder sehr schneller Anlaufzeiten

Alle 12 Servos werden gleichzeitig betätigt und ständig umgepolt. Das ergab kurzzeitige Strom-Spitzen von bis zu 70A. Der Empfänger steigt dabei keine einziges mal aus, er war ständig synchron mit dem Sender. Dies ist auch ein Beleg dafür, dass die sog. Rückströme hier, bei dieser Servomischung, keinerlei Wirkung zeigen, auch völlig ohne zusätzlichen Kondensator.

Servotest 90° Rotation, Brushless Servo
Stellkraft 30kp, Stellzeit 0,06sec/60Grad, Spannung 6V



Dauerstrombelastung
Um die Dauerstrombelastung des R 7018SB zu testen, wurde der Empfänger (ohne Gehäuse) an eine Stromsenke (Anzeige am PC) angeschlossen, der Vorgang im Video festgehalten. Als Akku wurden 2xA123/2600mAh mit ca. 6V Betriebs-Spannung verwendet, diese können ohne Probleme bis zu je 60A Dauerstrom abgeben. Damit keine Stecker- und Servokabelverluste auftreten, wurde die Stromsenke mit 4mm Kabel direkt an den Plus/minus Leiterbahnen des R7018SB angeschlossen. 2 Voltmeter zeigen den Unterschied von Eingangsspannung (vor der Akkuweiche) zur Ausgangsspannung an der Stromsenke.

Eine Stromzange zeigt den Strom eines Akkus zum Empfänger. Eingestellt sind 13A Dauerstrom zur Stromsenke, daher wird der halbe Strom (6,5A) am Zangenamperemeter angezeigt (Zum Schluss steigt der Strom auf bis zu 14A, da die Spannung sinkt). Gleichzeitig läuft noch ein Servo mit im Servotestbetrieb.

Von Zeit zu Zeit wird noch die Temperaturentwicklung am MOSFET Schalter gemessen. Auch hier werden die Akkus entladen bis zur Abschaltspannung, entnommene Kapazität 4800mAh, Laufzeit ca. 22min. Auch diese Tortur hat der Empfänger problemlos überstanden, die max. Betriebstemperatur der MOSFET-Bausteine wurde nie überschritten (80Grad C).

VIDEO 4


zeigt den Test, gekürzt auf ca. 1,5Min.

Ein weiterer Test mit ca. doppelt so hohem Strom wurde ebenfalls durchgeführt, bei den Tests für die Kameraeinstellungen wurde aber nach kurzer Zeit unsere Stromsenke zerstört. Ein Ausfall der Stromversorgung konnte dabei nicht festgestellt werden.

Fazit der beiden Tests
Die Angaben von Futaba: 12 A Dauerstrom, 20 A kurzzeitig, sind zu konservativ. Das wären bei 8,4V/20A ca. 160W kurzzeitig. Unsere Belastungstests kurzzeitig erfolgten mit ca. 420W, was ohne Probleme gemeistert wurde. Der nicht abgeschlossene Dauerstromtest mit ca. 160W ebenfalls.

Das zeigt, dass in der Praxis jederzeit 10-12 starke Servos bei gleichzeitigem Betätigen eingesetzt werden können. Das wird in der Praxis kaum vorkommen, zumal so viele starke Servos selten gleichzeitig anlaufen müssen, daher ist der Empfänger für normale Großmodelle und Jets jederzeit einsetzbar.

Leichte Einschränkungen sehen wir nur bei 3m Kunstflug-Motormodellen, wenn bis zu 13St. starke Servos eingesetzt werden (3-Seitenruder, 4x Höhenruder, 6x Querruder), und diese ständig und gleichzeitig betätigt werden.

In Kürze wird es eine Version dieses Empfängers geben, die dann eine bis zu 1300W starke Stromversorgung mit der selben Funktionalität bietet.

Dass ein Hersteller niemals Gewährleistung übernehmen kann für eine Funktionskette, die der Kunde aus Teilen unterschiedlicher Hersteller zusammenstellt, ist nicht wirklich neu. Es ist immer derjenige verantwortlich, welcher die Funktionskette zusammenstellt.

Weiter zu beachten:
Der Betrieb des Empfängers über die eingebauten Hochstromkabel mit einer vorgeschalteten Spannungsreduzierung (von Lipo 7,4V auf 6V oder weniger) bei Verwendung von vielen Servos gleichzeitig ist generell nicht zu empfehlen. Diese Regelungen sind meistens zu "langsam" im Regelprozess, die Auswirkungen sind ähnlich wie die Verwendung von Akkus mit hohem Innenwiderstand (Die Ausgangsspannung bricht kurzzeitig zusammen, der Empfänger rebootet).

Zusatz zur Anleitung
Hier gibt es leichte Kritik an Futaba. Die Anleitung beinhaltet, vor allem in englisch, zu wenige Infos. Dort werden die möglichen Ströme des R7018SB nicht angegeben. Wer hier nur blind übersetzt hat dann am Ende u.U. Probleme. In der deutschen Anleitung haben wir schon immer die Ströme mit angegeben.

Den Kondensator haben auch wir nicht extra erwähnt, da dessen Einsatz immer empfohlen wird und u.E. allgemein bekannt ist bei Verwendung vieler Servos, das war u.U. eine Fehleinschätzung.

Wir werden Teile dieser Info in Zukunft als Beiblatt allen Futaba Empfängern dazu legen.

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