Αντικατάσταση του On/Off διακόπτη

Αντικατάσταση του On/Off διακόπτη με σταθεροποιητή τάσης

Η αντικατάσταση του διακόπτη ρεύματος από την μπαταρία στον δέκτη με έναν άλλο ηλεκτρονικού τύπου, στο αερομοντέλο δεν μπορώ να πω ότι είναι προϋπόθεση. Αλλά σε μεγάλα Giant  είναι οπωσδήποτε απαραίτητη.

Ο κυριότερος λόγος της αντικατάστασης είναι η διασφάλιση της κατάστασης (on), πράγμα που ο γνωστός συρταρωτός διακόπτης το επιτυγχάνει σε ένα μεγάλο ποσοστό.

Χωρίς όμως να μπούμε σε βαρετές θεωρίες, οι μηχανικοί διακόπτες στα αερομοντέλα γενικά, παρουσιάζουν σοβαρά προβλήματα όταν διακόπτουν ρεύματα μάλλον υψηλά με τόσο μικρή τάση των 4.8 volts έως και 6 volts.

Ο λόγος είναι ότι τα ηλεκτρόνια δυσκολεύονται να πηδήσουν την επαφή του διακόπτη λόγω της χαμηλής τάσης. Θα σας δώσω το παράδειγμα της ηλεκτρικής πόντας. Η διαφορά τάσης των ηλεκτροδίων της είναι κάτω από 10 volt και όμως ενώ βραχυκυκλώνουν μέσω της λαμαρίνας που συγκολλούν τα ηλεκτρόδια παραμένουν κρύα ενώ η λαμαρίνα κοκκινίζει μέχρι τήξης.

Αυτό σημαίνει ότι η τάση παραμένει στα άκρα των ηλεκτροδίων και από το πολύ υψηλό ρεύμα που διαρέεται αποβάλλετε μεγάλη ενέργεια επί της επαφής (λαμαρίνας) διότι αυτή πλέον λειτουργεί σαν αντίσταση.

Για τον ίδιο λόγο που περιγράψαμε παραπάνω είναι ότι κατά την στιγμή των μετωπικών υψηλών  ρευμάτων που απορροφούν τα servo, κατά την διάρκεια των ακροβατικών ο συνωστισμός των ηλεκτρονίων στις επαφές του διακόπτη δημιουργεί αντίσταση με καταστροφικά αποτελέσματα για την απρόσκοπτη γενική λειτουργία. Δηλαδή πτώση της ισχύος των servo και τρελή αντίδραση των κινήσεων. Το πρόβλημα δε επιδεινώνετε και από την μικρή διατομή των καλωδίων του διακόπτη.

Τα πράγματα βέβαια δεν είναι τραγικά σε περιπτώσεις αερομοντέλων με 4 εως 5 servo των 3kg.

Σε αυτή την περίπτωση ο ηλεκτρονικός διακόπτης είναι υπερβολή και ο μηχανικός συρταρωτός διακόπτης είναι υπεραρκετός.

Ενώ σε Giant αερομοντέλα 2 μέτρων και πάνω με 15 kg servo και διπλά servo στο rudder των 25kg ή και παραπάνω κιλών, η τοποθέτηση ηλεκτρονικού διακόπτη είναι προϋπόθεση υποχρεωτική. Διότι το συνολικό ρεύμα που απορροφούν από την μπαταρία είναι πολύ υψηλό.

Μεγάλες εταιρίες π.χ. Emcotec, Powerbox και πολλές άλλες, κατασκευάζουν διακόπτες ηλεκτρονικού τύπου υψηλής ποιότητας.

Ο λόγος της χρήσης των είναι ότι πρώτον δεν υπάρχει μηχανική επαφή σύνδεσης, δεύτερον τα καλώδια είναι σε μήκος κοντά, αφού δεν ταξιδεύουν έως τον διακόπτη και πάλι πίσω στον δέκτη και τρίτον η αντίσταση σε κατάσταση (on) είναι αρκετά μικρότερη από πενήντα mΩ, ίσως και είκοσι. Δηλαδή με ένα ρεύμα 20 αμπέρ θα κάνει μια πτώση τάσεως μόνο 0.6 volt .

Παράλληλα μπορούν με ένα περιφερειακό κύκλωμα να ανιχνεύουν το επίπεδο της ασφαλούς λειτουργίας στην χαμηλότερη τάση της μπαταρίας και να δίνουν ανάλογο alarm οπτικό ή ηχητικό.

Ακόμη μπορούν να συνδέουν δύο μπαταρίες για την ασφαλή παροχή ισχύος στο αερομοντέλο χωρίς να τις παραλληλίζουν διότι αυτό δεν είναι σωστό να κυκλοφορούν ρεύματα από την μια μπαταρία στην άλλη.

Επί πλέον αυτές μπορούν να είναι μεγαλύτερης τάσης διότι υπάρχει  εσωτερικά του διακόπτη  κατάλληλο σταθεροποιητικό κύκλωμα που κρατεί την τάση εξόδου του διακόπτη συνήθως στα 5,9 volt, έως τα 6,2 volt.

Οι μπαταρίες που συνήθως που χρησιμοποιούνται είναι οι Lipo των δύο στοιχείων δηλαδή 7,4 volt. Το μεγάλο πλεονέκτημα των μπαταριών Lipo είναι η μεγάλη πυκνότητα ρεύματος με χαμηλό βάρος

Και μειονέκτημα την ανάφλεξή, την οποία αποφεύγουμε με την κατάλληλη προσοχή που θα διαθέσουμε για αυτές. (Βλέπε άρθρα σε forum)

Όλα αυτά τα προηγούμενα επιτευχθήκαν μετά την εμφάνιση και βελτίωση των transistors Mosfet, διότι η αντίσταση διαγωγημότητος τους εξαρτάται από την τάση και όχι από το ρεύμα της πόλωσης όπως τα συμβατικά διπολικά transistors. Αυτά για αυτούς που ξέρουν.

Ο σκοπός του άρθρου τούτου είναι εκπαιδευτικός. Όμως δεν έχει να ζηλέψει απολύτως τίποτε σε στιβαρότητα και αξιοπιστία η κατασκευή αυτή από τις αντίστοιχες του εμπορίου. Μπορώ δε να σας διαβεβαιώσω ότι μπορεί να συγκριθεί σε απόδοση μόνο με τις top της αγοράς.

Το κύκλωμα που θα σας παρουσιάσω είναι απλό και πολύ σίγουρο στην λειτουργία του στην κατάσταση (on), τόσο σίγουρο που μετά από κατάλληλο test με παλμό εκατοντάδων Volts σε γειτνίαση ακόμη και με γαλβανική ένωση με το κύκλωμα δεν του άλλαξε κατάσταση από on σε off και το αντίθετο.

Πολύ σημαντική παράμετρος είναι, ότι επειδή το ολοκληρωμένο κύκλωμα χρησιμοποιεί τεχνολογία cmos η κατανάλωση του κυκλώματος  σε  κατάσταση (off), είναι μηδενική, δεν καταναλώνει απολύτως καμιά ενέργεια.

Στα test που έκανα με κατάλληλο όργανο δεν μπόρεσα να μετρήσω κανένα απολύτως ρεύμα σε αυτήν την κατάσταση.

Επομένως η μπαταρία δύναται να είναι συνδεδεμένη επ΄αόριστον στο συγκεκριμένο κύκλωμα. Χωρίς ποτέ να εκφορτίζεται η μπαταρία από αυτό.

Και για την φόρτιση της μπορούμε να χρησιμοποιούμε το φις του balancer.

Το κύκλωμα χρησιμοποιεί τον γνωστό αντιστροφέα CD4069.

Ο λόγος που επιλέχθηκε το συγκεκριμένο IC είναι ότι έχει πολύ χαμηλή πυκνότητα εσωτερικών εξαρτημάτων, δεν έχει pull up εσωτερικές αντιστάσεις και σε κατάσταση ηλεκτρικής ακινησίας δεν καταναλώνει καμιά απολύτως ενέργεια.

Με ένα μικρό τέχνασμα το μετατρέπουμε σε bistable Flip-Flop και εύκολα μετά οδηγούμε ένα  Mosfet ισχύος που μέσα από αυτό θα περάσουν χωρίς καμία δυσκολία όσα Amperes χρειάζονται τα servo.

Παράλληλα το Mosfet που στο κύκλωμά μας είναι δύο αλλά λειτουργούν σαν ένα, σταθεροποιούν την τάση εξόδου στα 6,2 volt με τριάντα μόλις mΩ σε πλήρη αγωγιμότητα.

Πράγμα που σημαίνει ακόμη και 20 Amperes είναι εύκολα διαθέσιμα.

Και με το υπάρχον σχετικά μεγάλο ψυγείο μπορούν να ρέουν συνέχεια για μεγάλο χρόνο.

Με ένα απλό μπουτόν ανοικτής επαφής χειριζόμεθα τον ηλεκτρονικό διακόπτη χωρίς το μήκος του καλωδίου του να παίζει κανένα ρόλο.

Επί πλέον με ένα απλό watch-volt  που τοποθετούμε σε ελεύθερο κανάλι του δέκτη ελέγχουμε την τάση εξόδου κάθε στιγμή.

Το κύκλωμα φθάνει στα όρια της γελιότητος για την απλότητα της σχεδίασης.

Όμως  είναι πραγματικά πολύ αποτελεσματικό και πολύ σίγουρο στην κατάσταση που το αφήνουμε on ή off, κυριολεκτικά αλεξίσφαιρο από ετερογενείς παράγοντες.

Βενζινομηχανές, igniters και άλλα το αφήνουν παντελώς αδιάφορο.

Δημήτρης Τζανής