BEC – stavba svépomocí …
Autor: NovakO <@>, Téma: Elektronika (nejen) pro modeláře, Vydáno dne: 24. 01. 2011… aneb pročpak nám to nefunguje ?
Používání externího BECu v modelech se nám úspěšně rozmáhá - možná také díky publikování mých článků na toto téma na „hranolu“ a šíření osvěty na Tamiya fóru. Takže se stává, že skoro ani nestíhám BECy vyrábět - také díky nepružnosti obchodů s elektronickými součástkami, které nejsou schopné, nebo ochotné, příslušný stabilizátor mít na prodejně :-( - a proto vítám, že se někteří pouští do stavby BECu vlastními silami. Současně s tím se ale objevují situace, kdy takto postavené BECy nefungují jak mají a nebo vůbec. Je to škoda, zapojení a vlastní stavba je tak jednoduchá, že při troše pečlivosti (která by měla být modeláři vlastní, že …) to musí fungovat napoprvé a lze to brát jako jakousi „vstupní bránu do světa elektroniky“ :-). No, a po poslední, včerejší, opravě jednoho takového nefunkčního BECu (jméno modeláře není podstatné, ale měl štěstí, že jsme oba z ČB :-) ) jsem se rozhodl sepsat pár poznámek, kde a jak hledat možné příčiny nefunkčnosti BECů, ale vlastně elektronických zapojení obecně. Samozřejmě, je-li to v mých silách, pomohu i na dálku – jakže to zní Jiříkovo heslo (když můžu, pomůžu ….. :-) ) – např. i tímto návodem ….
Takže, jak jsme již několikrát zdůrazňoval – základem celého úspěchu je pečlivost, pečlivost a ještě jednou pečlivost :-) – chvátání a chyby se nám vrátí při oživování zapojení. Dále by nemělo chybět alespoň základní vybavení – tedy kromě nějakého toho nářadí – i jednoduchý multimetr (stále tvrdím, že multimetr „za dvě stovky“ by měl být ve výbavě každého dobrého modeláře …) a nejlépe i nějaký ten stabilizovaný zdroj, ideálně s omezením výstupního proudu. Zde malá vsuvka – pokud se chystáte elektronice (alespoň v „modelářské podobě“) trochu věnovat, pořízení nějakého toho zdroje a multimetru vás nemine – zdroj stačí pro začátek jednoduchý, např. „za tři stovky“ s přepínatelným napětí a výstupem 1,5A, multimetr např. zmíněný „za dvě stovky“ … Pokud i přesto nehodláte zdroj pořizovat (bez multimetru se do stavby ani nepouštějte …), doporučuji pro zkoušky používat vybité pohonné aku (nebo podobný „měkký“ zdroj) – v případě nějakého zkratu či poruchy nedají tak velký proud a způsobená škoda není tak velká …
Tak, a teď k možným závadám:
Nejčastější problém – nečistoty nebo drobné kovové pilinky mezi spoji na PCB, případně drobné „nepřerušeniny“ mezi spoji. Tyto maličkosti se obtížně hledají (často bývají bez lupy „neviditelné“) a způsobují podivné, těžko identifikovatelné závady. Pomoc je však jednoduchá – mělo by být pravidlem, že po osazení PCB (pro neznalé – plošný spoj …) jej omyjeme a očistíme od různých zbytků kalafuny apod. a důkladně prohlédneme spoje a především „mezery“ mezi nimi – vyplatí se pod lupou. I když je kalafuna v základu nevodivá, může pod sebou skrývat drobné kovové pilinky, které mohou dělat „neplechu“. Já ještě dělám to, že pokud se mi prostor mezi spoji nějak nezdá, vezmu silnější jehlu (různé kobercové jehly a dratve z galanterky …) a místo jehlou proškrábnu, většinou to dělám i preventivně, před posledním důkladným omytím PCB lihem, vyplatí se to. Pokud jsme neudělali chybu v zapojení a osazení součástek (orientace stabilizátoru a elektrolytů …), nebo nepoužili vadnou součástku (dost malá pravděpodobnost …), mělo by pročištění spojů a mezer závady odstranit.
Kolísání napětí na výstupu BECu – nejčastější příčinou bývá použití silného, obvykle digitálního serva, v kombinaci s malými kapacitami na výstupu BECu. Čím větší, především kolísavý, odběr proudu z BECu, tím vyšší hodnotu výstupního elektrolytu musíme použít – v doporučených zapojeních jsou velikosti elektrolytů vhodné pro stejný odběr, impulzní zatížení (typicky pohyb serva) potřebuje hodnoty vyšší – klidně G5 až 1G (tj. 1000mikroF) – pozor na velikost povoleného napětí použitého ellytu. Výměna ellytu by měla problém vyřešit, zapojení s více stabilizátory teprve připravuji, třebas mě někdo předběhne …. :-)
Podivné ohřívání BECu, případně výpadky výstupního napětí BECu – opět nastává většinou díky použití silnějšího serva, především digitálního – v tomto případě ani tak z důvodů velkého odběru, ale vysokého rušení ze serva, hlavně levné „digitály“ dokáží divy – měl jsem na stole „Savoxe“ a co se z něj „linulo“, byla docela síla (stálo by za změření na oscáku …), dokázal totálně zblbnout můj servotester, který poté odmítal s tímto servem vůbec pracovat – asi budu muset udělat spec. „Savox filtr“ :-). Tady většinou pomůžou keramické kondenzátory (TK, 100nF) co nejblíže vývodům ze stabilizátoru – v origo a mém zapojení jsou – většinu těchto nehezkých rušivých špiček dokáží spolehlivě „odchytat“, pokud by to přesto nepomohlo, stálo by za kontrolu servo, případně trochu měření …
Podivné ohřívání serva (nebo i ostatních zařízení), včetně ohřevu BECu – normálně by mě tato závada nenapadla, ale v praxi jsem se s ní setkal a proto ji zde zmiňuji. Příčina této závady byla poměrně jednoduchá (odhalená „prvním pohledem“), elektronici tomu říkají „perou se ti tam země“ – z výstupu BECu bylo využito pouze napájení „plusu“, „minus“ (nebo jinak „zem“) byla použita odjinud, asi z Rx nebo reglu. Ač se zdá, že je „zem“ jako „zem“, není tomu tak, různé přechoďáky a záludnosti zapojení jednotlivých komponentů dokáží divy a pak se „země perou“ a problémy se vyskytují. Takže, řešení jednoduché – použijte „všechny potřebné dráty“, ať to té elektrice nekomplikujeme :-). Prostě, koupím hotový servokablík a zapojím co mohu, minimálně plus a minus. Jo, a doporučuji i volný signálový konec někam zapojit (nějaká volná, nezapojená ploška) – už jsem se osobně setkal s rušením od indukce v nezapojeném kablíku !
Zapojení typu „vrabčí hnízdo“ – i když jednoduché zapojení BECu k tomu přímo svádí, nemám ho osobně rád (že by „profesionální deformace“ ?) a nemohu ho s klidným svědomím doporučit. Vývody součástek je stejně potřeba izolovat (takové nachytané bahno dokáže být slušně vodivá potvora … ) a když už máme pečlivost věnovat tomuto, je jednodušší to všechno „nacpat“ např. na univerzální PCB (viz můj druhý článek) – neméně důležitá je i mechanická pevnost celého zapojení (u „vrabčího hnízda“ nic moc …), vibrace v modelu dokáží nadělat dost problémů. I když se mě instalace zapojení do vhodného chladiče jeví jako použitelná (viz naposledy opravovaný BEC), stejně nakonec provedené úpravy to celé změnily a původní výhody se ztratily. Takže moje rada zní – „vrabčí hnízdo“ nedělat …. :-)
Snad je to z možných závad zatím všechno, pokud mě paměť neklame, jsou to zatím všechny, se kterými jsem se setkal – pokud se ještě něco objeví, článek doplním ….
Oživování BECu – jak jsem již psal, pro oživování použijeme zdroj (nejlépe s omezením výstupního proudu) nebo v nouzi vybitý pohonný akupack. Na zdroji nastavíme 7,2V (jmenovité napětí šestičlánku Nixx / dvoučlánku Lixx) – pro první zkoušku stačí, změny napětí apod. uděláme případně až po základním oživení – na výstup BECu připojíme voltmetr a žádnou zátěž (Rx, LED apod.). Ideální je, pokud měříme i vstupní proud do BECu – to vyžaduje ještě jeden „měřák“ nebo přehazovat jeden multimetr – POZOR na zapojení voltmetru a ampérmetru !!! Po připojení napájecího napětí bychom měli na výstupu BECu naměřit 5V – L4940V05 dává „naprázdno“ něco málo přes 5V – a měříme-li vstupní proud, měla by se hodnota pohybovat v řádu mA. Pokud se naměřené hodnoty výrazně liší, je někde něco špatně, raději ihned odpojíme napájení a jdeme hledat závadu – obvykle jsme v odstavci „nejčastější problém“ :-) .
Naměřené hodnoty a možné závady:
- napětí nižší než 5V – zkrat či přechoďák na výstupu BECu – stabilizátor příliš zatížený, zpravidla doprovázené ohříváním stabilizátoru – hledejme nějaký spoj na výstupu „navíc“, většinou opět viz odstavec „nejčastější problém“.
- napětí vyšší než 5V (zpravidla napětí stejné jako napájecí) – proražený stabilizátor – malá pravděpodobnost, většinou zapomenutý či nechtěný spoj mezi vstupem (IN, levý pin IO) a výstupem (OUT, pravý pin IO) stabilizátoru, většinou opět viz odstavec „nejčastější problém“.
- vysoký vstupní proud BECu naprázdno – obvykle stejný problém jako u „napětí nižší než 5V“, většinou opět viz odstavec „nejčastější problém“.
- žádné napětí na výstupu – buď špatný kontakt (nebo podobný problém) ve vstupním napájení (typ „nejde nám tam šťáva“ …. ) a nebo někde přerušený spoj – trochu analogická závada k odstavci „nejčastější problém“, jen hledáme trhlinku či přerušení ve spojích. Výjimečně vadný či přerušený stabilizátor. V případě zvýšené teploty stabilizátoru může být zkrat na výstupu a IO se „prostě odpojil“ :-) .
Doufám, že jsem si vzpomenul na vše, co nás může potkat nebo s čím jsem se setkal, pokud se ještě něco vyskytne, doplním do článku – nechávám jej tedy jako „otevřený“ …..
A na závěr pár příkladů, jak mohou popsané případy vypadat:
- zapojení typu „vrabčí hnízdo“
- chybějící minusový vodič na výstupu BECu
- doplnění chybějících keramických kondenzátorů ke stabilizátoru
- zkouška odstranění kolísání výstupního napětí při velkém impulzním odběru (majitel si konečný stav zapojení musí upravit sám ….)
- měření parametrů
Jo, vlastně abych nezapomněl – nezapomínejte na správné dimenzování všech vodičů, laicky řečeno – „správně tlustý dráty“. Malá vsuvka – důležitý je průřez vodiče („drátu“), ne průměr izolace, někdy je izolace silnější, než vlastní vodič uvnitř ! Je to zdánlivá maličkost, ale její podcenění může také přinést záhadné chování celého „palubního systému“ – o správném dimenzování vodičů pohonné baterie se snad ani zmiňovat nemusím …. Použijeme-li na vodiče „palubního systému“ malý průřez, větší délku a např. servo s větším odběrem (např. digitál), bude ve vodičích při proudových špičkách odběru serva vznikat úbytek napětí, který nejen že může dělat problémy ostatním zařízením (Rx apod.), ale v nepříznivých podmínkách může vznikat i rušení – a máme tu záhadné chování „systému“, které se jen obtížně hledá. V BECu, který dodávám, používám origo silný servokabel, který odpovídá max. proudu servokonektorů a popsané potíže nenastávají, použité vodiče na fotkách se sice zdají silné, ale to je jen izolace, vlastní vodič je podstatně slabší. Takže moje rada – nešetřete na drátech :-).
Používání externího BECu v modelech se nám úspěšně rozmáhá - možná také díky publikování mých článků na toto téma na „hranolu“ a šíření osvěty na Tamiya fóru. Takže se stává, že skoro ani nestíhám BECy vyrábět - také díky nepružnosti obchodů s elektronickými součástkami, které nejsou schopné, nebo ochotné, příslušný stabilizátor mít na prodejně :-( - a proto vítám, že se někteří pouští do stavby BECu vlastními silami. Současně s tím se ale objevují situace, kdy takto postavené BECy nefungují jak mají a nebo vůbec. Je to škoda, zapojení a vlastní stavba je tak jednoduchá, že při troše pečlivosti (která by měla být modeláři vlastní, že …) to musí fungovat napoprvé a lze to brát jako jakousi „vstupní bránu do světa elektroniky“ :-). No, a po poslední, včerejší, opravě jednoho takového nefunkčního BECu (jméno modeláře není podstatné, ale měl štěstí, že jsme oba z ČB :-) ) jsem se rozhodl sepsat pár poznámek, kde a jak hledat možné příčiny nefunkčnosti BECů, ale vlastně elektronických zapojení obecně. Samozřejmě, je-li to v mých silách, pomohu i na dálku – jakže to zní Jiříkovo heslo (když můžu, pomůžu ….. :-) ) – např. i tímto návodem ….
Takže, jak jsme již několikrát zdůrazňoval – základem celého úspěchu je pečlivost, pečlivost a ještě jednou pečlivost :-) – chvátání a chyby se nám vrátí při oživování zapojení. Dále by nemělo chybět alespoň základní vybavení – tedy kromě nějakého toho nářadí – i jednoduchý multimetr (stále tvrdím, že multimetr „za dvě stovky“ by měl být ve výbavě každého dobrého modeláře …) a nejlépe i nějaký ten stabilizovaný zdroj, ideálně s omezením výstupního proudu. Zde malá vsuvka – pokud se chystáte elektronice (alespoň v „modelářské podobě“) trochu věnovat, pořízení nějakého toho zdroje a multimetru vás nemine – zdroj stačí pro začátek jednoduchý, např. „za tři stovky“ s přepínatelným napětí a výstupem 1,5A, multimetr např. zmíněný „za dvě stovky“ … Pokud i přesto nehodláte zdroj pořizovat (bez multimetru se do stavby ani nepouštějte …), doporučuji pro zkoušky používat vybité pohonné aku (nebo podobný „měkký“ zdroj) – v případě nějakého zkratu či poruchy nedají tak velký proud a způsobená škoda není tak velká …
Tak, a teď k možným závadám:
Nejčastější problém – nečistoty nebo drobné kovové pilinky mezi spoji na PCB, případně drobné „nepřerušeniny“ mezi spoji. Tyto maličkosti se obtížně hledají (často bývají bez lupy „neviditelné“) a způsobují podivné, těžko identifikovatelné závady. Pomoc je však jednoduchá – mělo by být pravidlem, že po osazení PCB (pro neznalé – plošný spoj …) jej omyjeme a očistíme od různých zbytků kalafuny apod. a důkladně prohlédneme spoje a především „mezery“ mezi nimi – vyplatí se pod lupou. I když je kalafuna v základu nevodivá, může pod sebou skrývat drobné kovové pilinky, které mohou dělat „neplechu“. Já ještě dělám to, že pokud se mi prostor mezi spoji nějak nezdá, vezmu silnější jehlu (různé kobercové jehly a dratve z galanterky …) a místo jehlou proškrábnu, většinou to dělám i preventivně, před posledním důkladným omytím PCB lihem, vyplatí se to. Pokud jsme neudělali chybu v zapojení a osazení součástek (orientace stabilizátoru a elektrolytů …), nebo nepoužili vadnou součástku (dost malá pravděpodobnost …), mělo by pročištění spojů a mezer závady odstranit.
Kolísání napětí na výstupu BECu – nejčastější příčinou bývá použití silného, obvykle digitálního serva, v kombinaci s malými kapacitami na výstupu BECu. Čím větší, především kolísavý, odběr proudu z BECu, tím vyšší hodnotu výstupního elektrolytu musíme použít – v doporučených zapojeních jsou velikosti elektrolytů vhodné pro stejný odběr, impulzní zatížení (typicky pohyb serva) potřebuje hodnoty vyšší – klidně G5 až 1G (tj. 1000mikroF) – pozor na velikost povoleného napětí použitého ellytu. Výměna ellytu by měla problém vyřešit, zapojení s více stabilizátory teprve připravuji, třebas mě někdo předběhne …. :-)
Podivné ohřívání BECu, případně výpadky výstupního napětí BECu – opět nastává většinou díky použití silnějšího serva, především digitálního – v tomto případě ani tak z důvodů velkého odběru, ale vysokého rušení ze serva, hlavně levné „digitály“ dokáží divy – měl jsem na stole „Savoxe“ a co se z něj „linulo“, byla docela síla (stálo by za změření na oscáku …), dokázal totálně zblbnout můj servotester, který poté odmítal s tímto servem vůbec pracovat – asi budu muset udělat spec. „Savox filtr“ :-). Tady většinou pomůžou keramické kondenzátory (TK, 100nF) co nejblíže vývodům ze stabilizátoru – v origo a mém zapojení jsou – většinu těchto nehezkých rušivých špiček dokáží spolehlivě „odchytat“, pokud by to přesto nepomohlo, stálo by za kontrolu servo, případně trochu měření …
Podivné ohřívání serva (nebo i ostatních zařízení), včetně ohřevu BECu – normálně by mě tato závada nenapadla, ale v praxi jsem se s ní setkal a proto ji zde zmiňuji. Příčina této závady byla poměrně jednoduchá (odhalená „prvním pohledem“), elektronici tomu říkají „perou se ti tam země“ – z výstupu BECu bylo využito pouze napájení „plusu“, „minus“ (nebo jinak „zem“) byla použita odjinud, asi z Rx nebo reglu. Ač se zdá, že je „zem“ jako „zem“, není tomu tak, různé přechoďáky a záludnosti zapojení jednotlivých komponentů dokáží divy a pak se „země perou“ a problémy se vyskytují. Takže, řešení jednoduché – použijte „všechny potřebné dráty“, ať to té elektrice nekomplikujeme :-). Prostě, koupím hotový servokablík a zapojím co mohu, minimálně plus a minus. Jo, a doporučuji i volný signálový konec někam zapojit (nějaká volná, nezapojená ploška) – už jsem se osobně setkal s rušením od indukce v nezapojeném kablíku !
Zapojení typu „vrabčí hnízdo“ – i když jednoduché zapojení BECu k tomu přímo svádí, nemám ho osobně rád (že by „profesionální deformace“ ?) a nemohu ho s klidným svědomím doporučit. Vývody součástek je stejně potřeba izolovat (takové nachytané bahno dokáže být slušně vodivá potvora … ) a když už máme pečlivost věnovat tomuto, je jednodušší to všechno „nacpat“ např. na univerzální PCB (viz můj druhý článek) – neméně důležitá je i mechanická pevnost celého zapojení (u „vrabčího hnízda“ nic moc …), vibrace v modelu dokáží nadělat dost problémů. I když se mě instalace zapojení do vhodného chladiče jeví jako použitelná (viz naposledy opravovaný BEC), stejně nakonec provedené úpravy to celé změnily a původní výhody se ztratily. Takže moje rada zní – „vrabčí hnízdo“ nedělat …. :-)
Snad je to z možných závad zatím všechno, pokud mě paměť neklame, jsou to zatím všechny, se kterými jsem se setkal – pokud se ještě něco objeví, článek doplním ….
Oživování BECu – jak jsem již psal, pro oživování použijeme zdroj (nejlépe s omezením výstupního proudu) nebo v nouzi vybitý pohonný akupack. Na zdroji nastavíme 7,2V (jmenovité napětí šestičlánku Nixx / dvoučlánku Lixx) – pro první zkoušku stačí, změny napětí apod. uděláme případně až po základním oživení – na výstup BECu připojíme voltmetr a žádnou zátěž (Rx, LED apod.). Ideální je, pokud měříme i vstupní proud do BECu – to vyžaduje ještě jeden „měřák“ nebo přehazovat jeden multimetr – POZOR na zapojení voltmetru a ampérmetru !!! Po připojení napájecího napětí bychom měli na výstupu BECu naměřit 5V – L4940V05 dává „naprázdno“ něco málo přes 5V – a měříme-li vstupní proud, měla by se hodnota pohybovat v řádu mA. Pokud se naměřené hodnoty výrazně liší, je někde něco špatně, raději ihned odpojíme napájení a jdeme hledat závadu – obvykle jsme v odstavci „nejčastější problém“ :-) .
Naměřené hodnoty a možné závady:
- napětí nižší než 5V – zkrat či přechoďák na výstupu BECu – stabilizátor příliš zatížený, zpravidla doprovázené ohříváním stabilizátoru – hledejme nějaký spoj na výstupu „navíc“, většinou opět viz odstavec „nejčastější problém“.
- napětí vyšší než 5V (zpravidla napětí stejné jako napájecí) – proražený stabilizátor – malá pravděpodobnost, většinou zapomenutý či nechtěný spoj mezi vstupem (IN, levý pin IO) a výstupem (OUT, pravý pin IO) stabilizátoru, většinou opět viz odstavec „nejčastější problém“.
- vysoký vstupní proud BECu naprázdno – obvykle stejný problém jako u „napětí nižší než 5V“, většinou opět viz odstavec „nejčastější problém“.
- žádné napětí na výstupu – buď špatný kontakt (nebo podobný problém) ve vstupním napájení (typ „nejde nám tam šťáva“ …. ) a nebo někde přerušený spoj – trochu analogická závada k odstavci „nejčastější problém“, jen hledáme trhlinku či přerušení ve spojích. Výjimečně vadný či přerušený stabilizátor. V případě zvýšené teploty stabilizátoru může být zkrat na výstupu a IO se „prostě odpojil“ :-) .
Doufám, že jsem si vzpomenul na vše, co nás může potkat nebo s čím jsem se setkal, pokud se ještě něco vyskytne, doplním do článku – nechávám jej tedy jako „otevřený“ …..
A na závěr pár příkladů, jak mohou popsané případy vypadat:
- zapojení typu „vrabčí hnízdo“
- chybějící minusový vodič na výstupu BECu
- doplnění chybějících keramických kondenzátorů ke stabilizátoru
- zkouška odstranění kolísání výstupního napětí při velkém impulzním odběru (majitel si konečný stav zapojení musí upravit sám ….)
- měření parametrů
Jo, vlastně abych nezapomněl – nezapomínejte na správné dimenzování všech vodičů, laicky řečeno – „správně tlustý dráty“. Malá vsuvka – důležitý je průřez vodiče („drátu“), ne průměr izolace, někdy je izolace silnější, než vlastní vodič uvnitř ! Je to zdánlivá maličkost, ale její podcenění může také přinést záhadné chování celého „palubního systému“ – o správném dimenzování vodičů pohonné baterie se snad ani zmiňovat nemusím …. Použijeme-li na vodiče „palubního systému“ malý průřez, větší délku a např. servo s větším odběrem (např. digitál), bude ve vodičích při proudových špičkách odběru serva vznikat úbytek napětí, který nejen že může dělat problémy ostatním zařízením (Rx apod.), ale v nepříznivých podmínkách může vznikat i rušení – a máme tu záhadné chování „systému“, které se jen obtížně hledá. V BECu, který dodávám, používám origo silný servokabel, který odpovídá max. proudu servokonektorů a popsané potíže nenastávají, použité vodiče na fotkách se sice zdají silné, ale to je jen izolace, vlastní vodič je podstatně slabší. Takže moje rada – nešetřete na drátech :-).