Brownout bei der Topsky 3.0 Disser

Unsere Topsky 3.0 Disser soll diese Saison etwas mehr zum Einsatz kommen. Letztes Jahr war sie wegen allerlei technischen Problemen in den Ruf einer „Lämpe-Chischte“ (Schweizerdeutsch: Lämpe=Ärger, Chischte=Kiste oder in diesem Fall Fahr- oder Flugzeug) gekommen. Also raus aus dem Hangar zu einem kurzen Testflug hinter dem Haus. Aber schon in der Vorflugkontrolle bleiben wir wieder hängen.

Die Querruder gehen nicht richtig. Sie folgen nur kurz den Steuerbefehlen. Dann bleiben sie irgendwo stehen. Bei Steuerhebel zurück in Normallage kehren sie irgendwann, in einem oder mehreren Schritten, auch wieder in die Normallage zurück. Zuerst scheinen Höhe und Seite noch normal zu funktionieren. Ausführlichere Tests zeigen aber schnell, dass auch sie blockiert sind, während die Querruder still stehen.

Die Querruder lassen uns den Empfänger einfrieren? – Wie soll das gehen?

Um nach möglichen Kurzschlüssen und Wackelkontakten zu suchen, ziehen wir den Empfänger, einen 6-Kanal Lemon RX, aus dem Rumpf. Finden lässt sich nichts. Für die weiteren Tests baumelt er lose aus dem Rumpf. Erst jetzt fällt auf: Jedes Mal kurz nach dem Betätigen der Querruder erlöscht die Power-Leuchtdiode am Empfänger. Zu wenig Saft! Brownout! Kaum ist der Steuerhebel wieder in Normalposition leuchtet sie erneut. Die Minimalspannung des Empfängers beträgt 3.45 Volt. Die Servos hätten gerne mindestens 3.60 Volt. Der Akku gibt unbelastet zur Zeit 4.80 Volt, also genau Nennspannung. Nach den Regeln der Milchmädchenrechnung müsste das doch reichen.

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Dann schauen wir uns doch mal den Akku etwas genauer an. Es ist ein 4-zelliger NiMH mit 300mAh wie er vor allem in der Libelle und der Alula eingesetzt wird. Wir haben drei davon. Alle drei kommen ungeladen aus der Winterpause. Sie haben eine Spannung zwischen 4.80 und 4.98 Volt. Bei einem schnellen Durchtesten in der Disser versagt derjenige mit 4.80 Volt, die zwei anderen mit höherer Spannung funktionieren. Wir erfreuen uns noch ein wenig an diesem einfach reproduzierbaren Brownout. Beim Betätigen der Querruder taucht der Empfänger immer sofort weg. Nach ca. 2 bis 3 Sekunden funktioniert er wieder, da sich der Akku etwas erholt hat. Sind die Querruder aber immer noch eingeschlagen, verabschiedet sich der Empfänger nach einem kurzen Ruckeln der Servos sofort wieder.

Nun wollen wir es aber genau wissen. Die Akkus werden reihum auf dem Test-Gestell an den AR8010T angeschlossen und mit Servoarbeit belastet. Den Spannungsverlauf verfolgen wir per Telemetrie auf der DX9. Der AR8010T-Empfänger verbraucht natürlich nicht zuletzt wegen der Sendeleistung der Telemetrie bedeutend mehr Strom als der Lemon RX. Wir wollen aber nicht die Disser nachbauen, sondern das Verhalten der Akkus unter Last beurteilen.

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Was kommt ist nicht unerwartet, erstaunt aber in seiner Deutlichkeit. Alle drei Akkus lassen sich mit ein paar grosszügigen Ruderbewegungen auf Spannungen von 3.2 Volt und weniger drücken. Beim AR8010T ist offiziell bei 3.5 Volt fertig, die Servos kriegen epileptische Anfälle. Fies ist zudem, dass die Akkus nur wenige Sekunden nachdem man sie vom Empfänger gelöst hat, am Voltmeter wieder 4.8 und mehr anzeigen.

Wäre nicht schon die Vorflugkontrolle gescheitert und wäre es wie geplant zu einem DLG-Start gekommen, hätte das Desaster unausweichlich seinen Lauf genommen. Das mit der Robustheit und Langlebigkeit der Niedervolt-Setups stimmt wohl nur, wenn die Akkus ordentlich geladen werden.

Spannend bleibt trotzdem noch die Frage, warum es Höhe und Seite gleichzeitig vertragen hat, nicht aber die beiden Querruder. Erstens sind die Servos nicht vom selben Typ:

  • Quer: Dymond D60 mit 20 Ncm
  • Höhe und Seite: Dymond D47 mit 11 Ncm

Die unterschiedlich hohen Stellkräfte bedeuten eine unterschiedliche Stromaufnahme. Zweitens werden die beiden Querruder zwar über unterschiedliche Kanäle, jedoch im Gegensatz zu Höhe und Seite vom selben Geber gesteuert. Das heisst, dass Spitzenbelastungen immer auf beiden Querrudern gleichzeitig auftreten und sich damit verdoppeln. Im aktuellen Ladezustand wird der Akku mit den kleinen Servos noch fertig, mit den grossen aber nicht mehr.

Was ist denn nun schiefgelaufen:

  1. Für den spontanen kurzen Testflug wollen wir nicht noch eine Akku-Ladung abwarten (NiMH dauert ewig!). Wir nehmen einen aus dem Lager, messen 4.8 Volt. Das wird reichen. – Wir vergessen aber, dass NiMH-Akkus im Gegensatz zu den von uns häufiger verwendeten Lipos ihre Spannung nicht linear zur schwindenden Kapazität abbauen. NiMH hält die Spannung relativ konstant und bricht erst am Ende ein. Deshalb kann die Restkapazität eines NiMH-Akkus nicht anhand seiner Spannung beurteilt werden.
  2. Wir gehen mit 4.80 Volt ins Rennen, wissen aber, dass bei 3.45 Volt der Empfänger seinen Dienst versagt. Wir wollen ja nicht lange fliegen. 4.80 Volt unbelastet und ungeregelt, wohlgemerkt. Spätestens seit wir Telemetrie einsetzen wissen wir aber nur zu gut, welches Feuerwerk an Spannungsschwankungen abgeht, wenn im Flug die verschiedenen Verbraucher am Akku herumzerren. Da bleibt nicht viel Luft.

Vielleicht hätte man sich diesen ganzen Blog-Beitrag sparen können. Ein Tweet hätte auch gereicht: „Habe versucht mit #leeremAkku zu fliegen. #GehtNicht!“.

 

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