Нюанси складання та налаштування коптерів з підключеним обмежувачем струму

У цій статті піде мова про можливі проблеми складання та налаштування квадрокоптерів при подачі живлення через обмежувач струму у вигляді лампочки розжарювання, резистора або подачі живлення від лабораторного блоку живлення.

В інтернеті багато хто радить робити перше підключення коптера через "лампочку", щоб не отримати пожежу або "чарівний дим" у разі короткого замикання, якщо монтаж виконано неакуратно. У результаті використання такого "лайфхака", якщо в схемі є помилка, то струм піде через додатковий опір і його величина обмежиться значенням I = Uпіт/(Rдоп + Rн), при короткому замиканні в схемі живлення регуляторів максимальний струм буде I = Uпіт/Rдоп.Дійсно, перше підключення після нової збірки краще проводити з таким "запобіжником", але часто користувачі, упевнившись, що під час початкового ввімкнення нічого не згоріло, продовжують налаштовувати збірку, залишаючи підключеним цей додатковий опір.

З перевіркою моторів у цьому випадку проблем немає, якщо розкручувати і зупиняти їх плавно, але якщо робити це різко, смикаючи газ, щоб почало працювати активне гальмування, то мотор перетворюється на генератор, який починає віддавати енергію назад у ланцюг живлення. При живленні безпосередньо від акумулятора це не проблема, оскільки внутрішній опір у нього дуже низький і він може поглинути досить великі струми без значного збільшення напруги в ланцюзі. Але в разі під'єднання через обмежувач струму внутрішній опір джерела живлення зростає до значення Rдоп. Що більшим буде опір, то менший струм споживатиме батарея, а отже, більшою буде напруга викиду від моторів. Амплітуда викидів залежить від характеристик двигуна, таких як KV і потужність і від того, наскільки різко гальмувати двигун. При різкому гальмуванні напруга, яку повертають мотори, може бути вдвічі більшою, ніж напруга, що підводиться до регуляторів.

Таким чином, при живленні через обмежувач струму або від блоку живлення під час різкого гальмування відбувається викид енергії моторів у ланцюг живлення коптера, і величина напруги може піднятися до такого рівня, що в ланцюзі коптера можуть не витримати і згоріти регулятори, стабілізатори живлення, камери, передавачі і т.п. Це відбувається через пробій силових ключів або конденсаторів, наприклад за досить потужного викиду можна спалити майже все, що є в коптері. Для демонстрації ефекту ми зібрали тестовий стенд за схемою, наведеною нижче, і записали відео.

Живлення на стенд подається від батареї 3S, яка підключається до регулятора через збірку резисторів із загальним опором 2 Ом. Паралельно резисторам під'єднано перемикач, за допомогою якого можна подати живлення напряму. У схему додано піковий детектор на діоді з конденсатором для фіксації амплітуди викиду, оскільки викид доволі короткий і побачити, якою була напруга за допомогою звичайного мультиметра, неможливо. Працює це так - під час підвищення напруги діод відкривається і заряджає конденсатор до максимальної напруги, коли ж імпульс спадає, діод закривається, і конденсатор залишається зарядженим, унаслідок чого мультиметр встигає зафіксувати значення піку.

У тестовому відео спочатку підключаємо схему безпосередньо до акумулятора, перемикач замкнутий - живлення йде безпосередньо. При плавній зміні обертів мотора викидів напруги не відбувається, при різкому гальмуванні є незначний викид напруги. Потім перемикач розмикається і живлення подається через резистор. При плавній зміні обертів викидів не спостерігається, але при різкому гальмуванні відбувається викид енергії і напруга піднімається вище 20V+, щодо початкових 12.4V. Якби наш регулятор не був розрахований на роботу від 6S акумулятора, він уже міг би вийти з ладу. Ми можемо оцінити, якої потужності був викид - спочатку напруга була 12.4V - це напруга батареї, максимальна напруга викиду була 21.5V, в результаті отримуємо різницю близько 9.1V. При цьому імпульс зворотного струму через резистор був не менше 4.55А, а це вже достатньо для виходу з ладу компонентів схеми коптера. Якщо врахувати, що зазвичай на коптерах 4 мотори, то струм буде ще більшим.

У результаті, така начебто корисна порада, як зберегти своє залізо під час складання іноді допомагає його навпаки спалити. Тому, якщо використовуєте обмежувачі струму, мотори слід крутити тільки плавно, не робити різких змін обертів і взагалі не чіпати тумблер арм/дизарм. За допомогою лампочки тощо можна переконатися, що немає проблем у ланцюзі, в конфігураторі плавно покрутити мотори для перевірки пайки на виходах регуляторів, якщо всі мотори крутяться нормально, то відключити лампочку тощо, і всі налаштування проводити вже з під'єднаним безпосередньо акумулятором.

Також цей ефект може спалити електроніку під час різких фліпів або падінь на коптерах з дуже потужними моторами, якщо не забезпечити досить надійну фільтрацію живлення. У таких випадках навіть з акумулятором, підключеним безпосередньо, викид енергії під час гальмування такий великий, що напруга піднімається до 20-30V навіть без додаткового опору.

Для придушення пульсацій у польоті та під час падінь використовуйте якісні LOW ESR конденсатори в схемі живлення регуляторів.

Будьте уважні під час складання та налаштування.

Поділитися: