Zasilanie elektryczne w dużych modelach samolotów i szybowców

Zasilanie i jego specyfika

W ostatnich latach coraz bardziej popularne stają się coraz większe modele latające. Kiedyś za duży model uważano szybowiec o rozpiętości wynoszącej 2 metry, a dziś nikogo już nie zaskakują modele o rozpiętości 4 metry i więcej. Tak samo rośnie i kompleksowość modeli wyposażanych w coraz to więcej elektroniki. Serwa stają się coraz silniejsze by podołać siłom występującym na sterach a i modele potrafią się dużo dłużej utrzymać w powietrzu. Wszystko to, oraz fakt że bezpieczeństwo ludzi i sprzętu w wielkiej mierze zależne jest od niezawodnego funkcjonowania techniki sprawiło, że przywiązujemy coraz większą wagę do poziomu technicznego wyposażenia modeli. Prześledźmy więc kolejno jak powinna wyglądać instalacja zasilania prądem w dużych modelach.

Akumulatory

Pierwszym kryterium doboru akumulatora do modelu jest jego pojemność elektryczna. Ja wychodzę z założenia, że czym większa pojemność tym lepiej i zawsze już wolałem w modelu "wozić" mniej ołowiu a więcej "amperogodzin". Następnym wyjątkowo ważnym i nie zawsze niestety zauważanym kryterium jest niska oporność wewnętrzna ogniw i tym samym ich zdolność do oddawania takiej ilości prądu, jaka w danym momencie jest konieczna bez powodowania szkodliwych i prowadzących do zakłóceń odbioru spadków napięcia. Takie "niskooporowe" akumulatorki rozpoznajemy po wysokim dopuszczalnym prądzie ładowania - czym wyższy tym lepiej. Dobrze zdają egzamin Sanyo typ SCR czy np. Sanyo RC. Ostatnio coraz popularniejsze stają się akumulatorki NiMH. Tu moimi ulubieńcami stały się Sanyo Twicell. Są one do nabycia w różnych wielkościach - moje największe mają 2700 mAh i tworzą pakiet o wymiarach zaledwie 50x34x34mm i wadze ok. 160g. Sukcesywnie będę wymieniał moje pakiety NiCd na wodorkowe a dodatkowym plusem MiMH jest mniejsza ich szkodliwość dla środowiska naturalnego.

Foto: Przykładowe pakiety zasilające. Uwagę zwracają własne etykiety

zakatalogowania pakietów oraz wysokoprądowy system wtyków!

Jak źle, często funkcjonowało zasilanie w moich modelach przekonało mnie zastosowanie wariometru informującego również o napięciu zasilania! Nierzadko wariometr meldował mi chwilowe spadki napięcia do poziomu nawet poniżej 4 V, i to pomimo świeżo naładowanych akumulatorków! Właśnie to skłoniło mnie do przeanalizowania istniejącej sytuacji i do konsekwentnego przebudowania instalacji we wszystkich moich większych modelach. No cóż, wróćmy jednak do naszych akumulatorków. Ja jestem zwolennikiem akumulatorków firmy Sanyo i przez lata nabrałem do nich sporego zaufania, ale i z pewnością inne firmy też wytwarzają rozsądne cele. Moje pakiety konfekcjonuję sam i jak do tej pory używam do wszystkich moich modeli pakietów z czterema celami (nie licząc oczywiście modeli z napędem elektrycznym - ale to już zupełnie inna bajka). W ostatnich latach zauważalna jest tendencja do stosowania pakietów składających się z 5 cel, ale nie wszystkie starsze odbiorniki i serwa wytrzymują napięcie świeżo naładowanego pakietu z 5 celami. Niewątpliwie zaletą pięciu cel jest większa moc i szybkość serw, wadą jednak większy ciężar. Oficjalnie np. Graupner w specyfikacji technicznej odbiorników pisze o napięciu zasilania od 4,8 do 6,0V z zaznaczeniem, że chodzi tu o 4 cele NiCd albo 4 baterie o napięciu 1,5V. Jako, że świeżo odłączony od ładowarki pakiet 5 akumulatorków może mieć nawet i 7V istnieje niebezpieczeństwo powstania uszkodzeń. W praktyce, w rzeczywistości takie uszkodzenia powstają wyjątkowo, ale w razie jakiegoś nieszczęśliwego wypadku z udziałem modelu (odpukać), towarzystwa ubezpieczeniowe w poszukiwaniu możliwości wykręcenia się od płacenia odszkodowania mogą to zakwestionować. Są już jednak na rynku odbiorniki dostosowane nawet do zasilania 4 - 7,5V (4 - 6 cel) - np. pokazany na zdjęciach odbiornik firmy ACT.

Tak więc wiemy już, że czym większa pojemność elektryczna ogniw i czym mniejsza ich oporność wewnętrzna tym lepiej. Wiemy także, że akumulatorki NiMH zdobywają przewagę techniczną nad NiCd. Teraz zastanówmy się co dzieje się z naszym prądem dalej. Normalnie biedne elektrony tłoczą się i cisną, wesoło produkując ciepło przy przeciskaniu się przez normalnie stosowane cieniutkie kabelki i mikroskopijne wtyczki. Jak na powyższym zdjęciu widać, można to rozwiązać inaczej. Ja stosuję przewody o przekroju 1,5 mm² w izolacji silikonowej (odporne na uszkodzenia mechaniczne, wysoką temperaturę oraz wysokoelastyczne) oraz wysokoprądowe wtyki typu Multiplex z potrójnymi pozłacanymi kontaktami.

Wyłączniki

W mniejszych modelach stosuję zasilanie pojedynczym pakietem, ale prąd od gniazda w modelu gdzie podłączam tenże pakiet, doprowadzam do odbiornika dwoma oddzielnymi przewodami o przekroju przynajmniej 0,25 mm², do dwóch oddzielnych wejść w odbiorniku. Gdy nie mam wolnego wtyku, stosuję "v-kabel" pozwalający na podłączenie zarówno serwa jak i dodatkowego kabla zasilającego.

Foto: Doprowadzenie prądu podwójnym przewodem

do odbiornika w modelu szybowca "Zefir"

Jak na załączonym przykładzie widać, nie stosuję w takim przypadku żadnego wyłącznika! Wyłącznik, jak sama nazwa wskazuje służy do wyłączania prądu i najgorzej gdy takie wyłączenie nastąpi samoczynnie i w najmniej przez nas oczekiwanym momencie. Niestety nawet solidnie wyglądające wyłączniki mają sporą oporność złączy i starzejąc się stanowią spore zagrożenie dla modelu! Najlepszym wyłącznikem jest dla mnie solidny wtyk, a jeżeli już z jakiś względów chcę czy muszę zastosować wyłącznik, to montuję wyłącznik elektroniczny którego styki dają jedynie impuls do przełączenia elektroniki. Na poniższym zdjęciu prezentuję zbliżenie takiego wyłącznika produkowanego przez firmę ACT. Włączenie następuje poprzez naciśnięcie przycisku, mała dioda sygnalizuje włączenie napięcia. Wyłączenie następuje poprzez naciśnięcie drugiego przycisku i dioda przestaje się świecić. Obydwa przyciski mają styki zwierane tylko chwilowo podczas przyciskania. Tak więc skorodowane czy zabrudzone kontakty nie mogą przerwać połączenia. Wyłącznik ma funkcję samopodtrzymywania i przerwa w zasilaniu trwająca do 2 minut nie powoduje samoczynnego wyłączenia urządzenia.

Foto: Wyłącznik "Safety Power Switch 15" firmy ACT

Tu jeszcze na koniec trzeba zaznaczyć konieczność stosowania jak najkrótszych kabli. Czym kabel krótszy tym mniejszy spadek napięcia zasilającego. Także kable do serw np. w płatach powinny być z plecionki o żyłach co najmniej 3x0,25 mm². W naprawdę dużch modelach stosuję 3x0,5 mm².

Manager akumulatorów

Naturalnie jeszcze bezpieczniej jest stosować podwójne zasilanie całego układu. Wpierw napisałem "najbezpieczniej" ale poprawiłem na "bezpieczniej", gdyż w bardzo drogich dużych modelach (np. "TOC" czy duże modele z napędem turbinowym) stosuje się nawet dwa odbiorniki. Każdy z nich pracuje na tej samej częstotliwości i obsługuje "połowę" modelu czyli np. odbiornik "lewy" - lewę lotkę, serwo gazu, jedno z serw steru wysokości (w dużych modelach stosuje się nawet kilka sprzężonych razem serw wysokości) i jedno z serw steru kierunku. Prawa połówka podobnie, tylko np. zamiast serw gazu serwa podwozia. W każdym razie w takich "hi end" modelach każdy z odbiornikąw zasilany jest podwójnie. Mamy więc 4 pakiety! W razie zepsucia nawet całego odbiornika, "połowa" modelu funkcjonuje nadal i daje pilotowi szansę na bezpieczne wylądowanie. Ale myślę że takie rozwiązania niewielu z nas na razie "grożą" więc wróćmy do podwójnego zasilania pojedynczego odbiornika. Pod spodem zamieściłem dwa zdjęcia przykładowych managerów.

Foto: Manager akumulatorków firmy Simprop                                Foto: Manager akumulatorków firmy ACT współpracujący z odbiornikem typu Smart Scan

Zakończenie

Na następnym zdjęciu uwidoczniłem kompletne zasilanie, na przykładzie mojej znajdującej się jeszcze w budowie "Wilgi". Jak widać dwa solidne pakiety, połączone elektronicznymi wyłącznikami z managerem zakładanym bezpośrednio na odbiornik.

1. Odbiornik z widoczną anteną.  2. Wyłączniki elektroniczne. 3. Wtyki do ładowania pakietów bez wyjmowania ich z modelu. 4. Pakiety akumulatorków. Tu na zdjęciu 1700 mAh, ale do "Wilgi" zastosowane zostaną 2400 mAh. 5. Przycisk programowania nadajnika (temat na inny artykuł ;-)

Mam nadzieję że udało mi się znowu przekazać Wam trochę moich własnych doświadczeń modelarskich. Nie trzeba, ale można je kopiować. Najważniejsze jest jednak to, by artykuł ten pomógł inaczej spojrzeć na pewne sprawy i by każdy mógł we własnym zakresie przeanalizować jakie ma możliwości poprawienia techniki w swoich modelach a zarazem poprawienia bezpieczeństwa eksploatacji modeli. Z uwag i opinii na temat moich artykułów bardzo bym się cieszył. Uwagi te dopomogą w dopasowaniu poziomu tematów artykułów do potrzeb. Na koniec życzę Wam wielu udanych i bezpiecznych lotów. Pamiętajcie - już bracia Wright zauważyli że w lataniu niebezpieczna jest tylko ziemia ;-)

Piotr Piechowski

19.12.2002