Centraline di alimentazione & magia

[mauryr]

Ciao,
da un po' questa cosa mi infastidisce non poco, per cui vorrei aprire una discussione nella speranza che si possa gettare un po' di luce dietro ai vari dogmi e superstizioni che stanno dietro all'uso delle centraline.
Per qualche motivo che non mi e' chiaro, le varie centraline (mi riferisco a emcotec, powerbox, alewings in particolare) utilizzate sui maximodelli non possono in alcun modo essere messe in discussione con l'utente che ne fa uso mediamente.
Per com'e' il mio approccio al lavoro e allo stesso modo all'aeromodellismo, non sono in grado di accettare che una centralina abbia una "protezione ai cortocircuiti" senza capire come funziona e se, realmente, vale la pena di pagare dai 200 ai 500 euro per un'alimentatore che posso benissimo rimpiazzare con sistemi di analoga potenza dal costo di 20/30 euro.
Premesso che sono stato proprietario di una powerbox royal e che la stessa mi e' durata un intero minuto in volo prima che il modello cadesse per [perdita di segnale]/[perdita di alimentazione], vorrei capire con chi e' interessato alla discussione come effettivamente funzionano questi sistemi ed eliminare l'aura di mistero che sembra circondarli.

Partiamo da quanto il modellista medio dichiara:
"Io su un maxi una centralina ce la metto sempre: spendo quello che spendo, ma almeno sono tranquillo e se un servo mi si blocca gli altri continuano a funzionare e quasi sicuramente porto a casa il modello".

L'obiettivo qui e' chiaramente quello di mantenere il piu' possibile controllo sul modello e atterrare.

Ora, proseguiamo con questo video:


Quello che si vede qui e' Emmerich Deutsch, ossia il papa' delle powerbox. La sua dimostrazione consiste nel mostrare come un pb sia costruito talmente bene da sopportare tranquillamente un cortocircuito e, mentre questo avviene, come sia in grado di continuare a dare corrente al resto dell'impianto senza problema alcuno.

Come si vede nel video, il test viene eseguito con un powerbox a cui sono attaccati 2 servi che si muovono. Emmerich prende una spinetta, manda in corto fase e neutro e poi la ficca nel powerbox. Immediatamente si forma una bella nuvoletta di fumo, il cavetto si brucia e, nel mentre, i 2 servi continuano a funzionare. Ottima dimostrazione della qualita' costruttiva del powerbox dico io, certo.

Pero' questo test mette in evidenza quanto segue:
1) powerbox NON contiene ALCUNA protezione contro i cortocircuiti. I servi continuano a funzionare perche' pb non si brucia ma e' in grado di bruciare il filo in corto e avere corrente residua per l'impianto (45A secondo la telemetria del pb)
2) il filo in cortocircuito e' di una sezione non meglio precisata: come chiunque capisca un minimo di elettronica sa, un conto e' bruciare un filo di una sezione molto piccola, un conto e' bruciare un filo di una sezione piu' grande... Gli assorbimenti sarebbero molto diversi nel primo e nel secondo caso. Siamo sicuri che il filo usato nella dimostrazione sia grande abbastanza da essere paragonabile alle prolunghe e ai cavetti dei servi che usiamo sui maximodelli?
3) tra pb e servo avremo come minimo 2 cavi (la prolunga, il cavetto del servo e, eventualmente, una spinetta di connessione) che probabilmente avranno sezioni leggermente diverse. Questo implica che probabilmente uno dei 2 segmenti (quello con > resistenza) brucera', e non entrambi. Quale segmento? Dove sta nel modello? Tutte cose che non sappiamo a priori.
4) che succede se a bruciare e' il cavo della prolunga? Anche un cavo siliconato brucia e spesso (sempre?) facciamo una treccia di cavi per i servi che parte dalla centralina e si dirama nel modello. Magari abbiamo internamente al modello 10 belle prolunghe che gestiscono 10 servi che hanno almeno un metro di percorso comune, prima di diramarsi. Mettiamo che una di queste prolunghe bruci: siamo sicuri che le altre 9 non vadano in corto pure loro, con ovvi risultati?
5) cosa succede se a bruciare e' un pezzo di cavo vicino al serbatoio, o vicino all'uat, o vicino ad un'ala in balsa, un pezzo di rivestimento, un pezzo di composito di poco spessore? Incendio a bordo? Ala squarciata?
6) solo 2 servetti senza alcun carico sono collegati all'impianto. Dimostrato che pb puo' sopportare uno spike di 45A, siamo sicuri che sia in grado di sopportare i 50~55 che ci sarebbero su un modello in volo in condizioni analoghe, con servi reali sotto sforzo?

Quanto visto nel video succede anche nel modo reale: ho visto giusto oggi un post riguardo ad una emcotec che ha fatto la stessa identica cosa su un modello con un servo bloccato, senza peraltro riuscire a mantenere l'impianto alimentato (spinetta prolunga bruciata, modello senza controllo).

Per concludere questo sproloquio:
secondo me utilizzare una centralina senza comprendere questo punto chiave e' [quasi] del tutto inutile, perche' in caso di blocco non si ha nessuna garanzia che la centralina possa contenere l'evento e impedire che diventi catastrofico. Quello che si vede nel video dimostra che la centralina utilizza i cavi dei servi come "fusibili", pertanto dovremmo prevedere una breve parte del cablaggio a sezione minore, in modo da creare una strozzatura, e quindi un punto di rottura che la centralina possa sfruttare, in una posizione del modello in cui ci si possa permettere di avere un cavetto incandescente per qualche secondo.

Ringrazio chi ha avuto tempo e voglia di leggere fino qui e vi chiedo le vostre opinioni su quanto scritto, nonche' il vostro parere e esperienze personali.

Ciao

[merengue]

Il punto è: in quale circuito avviene il corto? Presumibilmente, la pb ha piste molto ampie, e i 22A (pochi, a dire la verità, considerando le batterie attuali) non sono bastati per mettere in crisi quelle piste. I servi sono fuori dal corto, quindi finchè le piste non si danneggiano e le batterie forniscono energia, tutto va.

Questo però non ti dà garanzie a priori: il problema è, a parte l'intensità della corrente, quanto tempo il sistema (tutto, non solo la centralina) sia in grado di sopportare tale corto.
Se, per come si crea il corto, dopo pochi secondi il circuito in corto si apre, allora finisce come nel video, cioè bene, se invece rimane chiuso, anche se la pb è in grado di sopportare il corto non è detto che altri componenti, cioè la batteria principalmente, lo siano.
Un'altra cosa sulle batterie: potrebbe essere meglio usare batterie con una capacità di scarica limitata, questo potrebbe fare la differenza tra un corto da 20A e uno da 200A, con conseguenze ben diverse

La soluzione l'ho vista su una centralina "sperimentale" (non in commercio) fatta da un ragazzo esperto in elettronica: ci ha messo, su ogni linea di ogni servo, un "fusibile riarmabile", cioè un componente passivo che appena avviene un corto apre il circuito, per poi riarmarsi automaticamente quando il corto non c'è più. Nessuna centralina commerciale implementa nulla del genere al momento, che io sappia.
Oppure costruirsi una scatola fusibili standard, uno per ogni servo, da 10A, voilà, magia!

[romoloman]

Originalmente inviato da merengue

La soluzione l'ho vista su una centralina "sperimentale" (non in commercio) fatta da un ragazzo esperto in elettronica: ci ha messo, su ogni linea di ogni servo, un "fusibile riarmabile", cioè un componente passivo che appena avviene un corto apre il circuito, per poi riarmarsi automaticamente quando il corto non c'è più. Nessuna centralina commerciale implementa nulla del genere al momento, che io sappia.
Oppure costruirsi una scatola fusibili standard, uno per ogni servo, da 10A, voilà, magia!

Anche la soluzione con fusibili riprisnabili è tuttavia da valutarsi in termini di affidabilità...
La mia esperienza dice che dopo un certo numero di riarmi la soglia di intervento si abbassa e di molto. In pratica si rischia di trovarsi con dei servi morti semplicemente perché sono andati sotto sforzo.
Inoltre variano la soglia di intervento in base alla temperatura...
Di sicuro rispetto ad una centralina che fa funzionare le prolunghe da fusibili, meglio la soluzione dei fusibili termici ripristinabili.

[Archi]

Premetto che io di queste centraline non ne ho mai usate, però da progettista di elettronica farei per ogni linea servo uno stadio di alimentazione stabilizzato limitato in corrente (e credo che almeno la PB funzioni così).

A questo punto se anche un canale va in corto, la corrente viene limitata ad un massimo (che può essere anche molto alto) ed il resto dell'elettronica può continuare a funzionare.

Dal mio punto di vista questo è il sistema migliore e più sicuro di realizzare la cosa (tra l'altro è anche applicabile per realizzare la ridondanza delle batterie).

Il fatto che il filo bruci nel filmato è, secondo me, solo per far vedere che il canale è comunque in grado di dare tanta corrente, questo però non dice niente riguardo alle capacità di mantenere alimentati gli altri servi e comunque non ha alcuna importanza, quello che conta è proprio che la centralina in limite di corrente su un canale continui a funzionare e ad alimentare tutti gli altri utilizzatori.

Sarebbe comunque auspicabile che l'elettronica disabilitasse il canale in limite di corrente (magari in limite per un certo periodo) onde evitare un surriscaldamento eccessivo nella zona del corto (alla centralina non deve succedere niente comunque).

Poi soprattutto in elettronica non esiste l'affidabilità del 100% e quindi può anche succedere che centraline anche blasonate abbiano dei problemi, ma qui puà aiutarci solo la statistica .

Ciao.

[merengue]

l'unica elettronica "in serie" che hanno queste centraline sono due grossi regolatori, che stanno sotto quei due dissipatori blu, uno per ogni batteria.
Non so poi se tali regolatori incorporano anche un "current limit", questo va oltre le mie conoscenze di componentistica .
A valle di questi non ci dovrebbe essere più niente che faccia da limite o fusibile, solo grosse piste e connettori (Il che non è affatto sbagliato, un componente in serie a monte del circuito potrebbe fare anch'esso da fusibile, interrompendo l'alimentazione, quindi non consigliabile).
In pratica, hanno messo componenti potenzialmente pericolosi sulla parte DOPPIA del circuito (le due batt in parallelo) in modo che se se ne brucia uno, il circuito viene comunque alimentato, e poi a valle dove il circuito diventa singolo, non c'è più nulla che si possa bruciare facilmente, solo piastre sovradimensionate. Mi sembra corretto, visto che così è difficile che la rottura di un componente nella centralina provochi la mancata alimentazione. Per fare la centralina perfetta, manca solo la parte finale di cui abbiamo parlato, un ipotetica scatola fusibili dove l'alimentazione viene staccata singolarmente per ogni servo, nel caso ci fosse bisogno.

[CarloRoma63]

Originalmente inviato da merengue

l'unica elettronica "in serie" che hanno queste centraline sono due grossi regolatori, che stanno sotto quei due dissipatori blu, uno per ogni batteria.
Non so poi se tali regolatori incorporano anche un "current limit", questo va oltre le mie conoscenze di componentistica .
A valle di questi non ci dovrebbe essere più niente che faccia da limite o fusibile, solo grosse piste e connettori (Il che non è affatto sbagliato, un componente in serie a monte del circuito potrebbe fare anch'esso da fusibile, interrompendo l'alimentazione, quindi non consigliabile).
In pratica, hanno messo componenti potenzialmente pericolosi sulla parte DOPPIA del circuito (le due batt in parallelo) in modo che se se ne brucia uno, il circuito viene comunque alimentato, e poi a valle dove il circuito diventa singolo, non c'è più nulla che si possa bruciare facilmente, solo piastre sovradimensionate. Mi sembra corretto, visto che così è difficile che la rottura di un componente nella centralina provochi la mancata alimentazione. Per fare la centralina perfetta, manca solo la parte finale di cui abbiamo parlato, un ipotetica scatola fusibili dove l'alimentazione viene staccata singolarmente per ogni servo, nel caso ci fosse bisogno.

200€ solo per due limitatori di corrente e qualche pista sovradimensionata? Se è vero, allora comincio a costruirli io e li vendo a 50€ e ci guadagno ancora alla grande!!!!!!!!!!!!

Cmq, premetto che questi oggetti non li ho mai usati (non mi sono mai serviti) ma da un punto di vista strettamente elettronico concordo con l'impostazione di avere un limitatore di corrente (magari regolabile) per ogni canale alimentato. Se la corrente assorbita da un canale non rientra nella norma entro tot secondi, allora il canale deve essere messo a riposo per evitare che il servo surrriscaldi e fonda, magari implementando un check temporizzato (tipo ogni 30 secondi) per vedere se il problema è rientrato e si può rispristinare il servizio.

Carlo

[mauryr]

Essendo quasi completamente analfabeta in elettronica, non ero a conoscenza dell'esistenza di "limitatori di corrente".
Non so che dimensioni, costi e caratteristiche abbiano questi componenti ma, se possibile, da quanto dite non sarebbe una brutta idea metterne uno per ciascun servo, impostati a 5A (non credo ne servano di piu' durante la normale operazione, nemmeno di spike). In questo modo ogni servo avrebbe sempre 5A di corrente max, sia esso sotto sforzo, a riposo o in corto. Qualora andasse in corto a 5A non si brucerebbe il cavo, non si brucerebbe la centralina, non cederebbero le batterie e si avrebbe il tempo per atterrare. C'e' il rischio pero' che si bruci il servo, con quello che ne consegue (cedimento del linkaggio o della parte mobile).
Forse la cosa piu' adatta e' semplicemente un fusibile da 10A su ciascuna uscita: se la corrente passa i 5A e' a causa di un CC. Il servo viene escluso, il modello forse si salva, il fusibile si cambia.
Sto infatti pensando di fare delle mini "centraline" che non siano altro che schede stampate che prendano l'input di 2 o piu' regolatori, li uniscano con dei diodi (cosa che faccio gia' da tempo con economici regolatori hobbywing 8-15A) e infine gestiscano la corrente dividendola sui vari output, con una voluta strozzatura (di dimensioni da definire) su ciascuna uscita: questa strozzatura farebbe da fusibile.
Pochi costi, si ottiene quello che fanno le centraline, se la pista si brucia me ne frego e ne uso un'altra, se me ne restano troppo poche continuo a fregarmene e butto via la piastra...

[Archi]

Non esiste un componente che sia un limitatore di corrente, si tratta semplicemente di un circuito di alimentazione limitato in corrente (lo sono in generale tutti i sistemi di alimentazione ben fatti).

Il problema è che se tutti i servi sono su un unico bus, quando uno dei canali va in corto abbatte la tensione di alimentazione per tutti gli altri servi e quindi il modello smette di rispondere. A sto punto mi chiedo, e allora la centralina cosa ce la metto a fare?

Poi magari funziona davvero così, magari ci sono delle resistenze in serie all'alimentazione di ogni singolo canale per fare in modo che la tensione di bus non crolli del tutto. In questo caso però 500 € non glieli do davvero, piuttosto me la faccio che mi costa anche molto meno.

Ciao.

[merengue]

la questione del farsela da sè esiste da una vita.
E' vero che queste centraline sono costose ma sono anche vere due cose di cui non abbiamo parlato:
1) la qualità. Seppure elettronicamente semplici, sopra queste centraline c'è una certa quantità di componenti piuttosto costosi, parlo soprattutto dei connettori (a parte lo scatolo ecc). Se è vero che il PCB di per sè non costerebbe tanto (e qui entra in gioco anche il discorso di quanti pezzi ne si fanno - se se ne fanno pochi, non costa poi così poco - e la progettazione: sul disegno del circuito si gioca l'affidabilità e l'efficacia del circuito in condizioni di corto ecc) sopra bisogna metterci una miriade di pin, connettori, regolatori, ecc.. andate a fare la somma.. e da pochi euro vi ritrovate ad averne spesi qualche decina.
Sulla p.box su queste cose non si è badato a spese (c'è connettore e connettore: ad es i multiplex originali e non - e su pb è tutto di qualità) perchè è una caratteristica fondamentale della centralina e del nome che porta.
2) le eventuali funzioni "avanzate". Recentemente ho preso una powerbox competition per un amico. Tale centralina ha un piccolo ma comodo display _grafico_ attraverso il quale si configurano tutti i parametri (oltre a vedere la situazione delle batterie): dal voltaggio in uscita dai regolatori alla regolazione della funzione "matchbox" ovvero finecorsa e centro di ogni singolo servo che viene raddoppiato o triplicato. Se dovessi ipotizzare un "costo" per ogni funzione della centralina, il matchbox probabilmente sarebbe la funzione più costosa.

Per questi due motivi reputo questa centralina un prodotto eccellente, anche se costoso, e giustificabile per maxi modelli di valore.

Rimane comunque vero che un sano, semplice, economico PCB che faccia da distribuzione energia senza altri fronzoli, per modelli grandini ma non enormi, sarebbe comoda e non costerebbe molto ciononostante non se ne trovano a prezzi non esagerati. Anzi se qualcuno ha intenzione di farne qualcuna, mi conti

[mauryr]

Originalmente inviato da merengue

Rimane comunque vero che un sano, semplice, economico PCB che faccia da distribuzione energia senza altri fronzoli, per modelli grandini ma non enormi, sarebbe comoda e non costerebbe molto ciononostante non se ne trovano a prezzi non esagerati.

Come ho scritto nel post originale ho avuto un powerbox royal e l'ho sempre ritenuto un gioiello, a parte per il fatto che un errore di programmazione degli end point dei servi puo' causare una completa perdita di posizione da parte dei servi che diventano "mosci" - pericolosissimo - e che quindi va testato tutto estensivamente (soprattutto le miscelazioni).
Il punto in discussione qui non e' certo il fatto che si tratti di oggetti di qualita' oppure no, ne' si sta discutendo delle utili (fino ad un certo punto) funzionalita' aggiuntive.
Tutto cio' che mi interessava valutare e' la funzionalita' "protezione dai cortocircuiti" che, in teoria, assieme alla qualita' e alla potenza degli alimentatori, e' il principale valore aggiunto dall'installazione di questi oggetti.
Ora, da quanto e' venuto fuori dai vari post, mi sembra che siamo tutti piuttosto d'accordo che se mi usano le prolunghe come fusibili non ci siamo per nulla...
Penso sempre di piu' che l'idea del semplice circuito stampato disegnato propriamente sia la soluzione migliore, dal punto di vista semplicita', costo e sicurezza.

Ciao