All dies kann man auch im einschlägigen Handel fertig kaufen, allerdings meist zu eher teuren Preisen. Dabei ist der Aufwand für den Selbstbau eher gering, und man kann die Schaltung an den tatsächlichen Bedarf anpassen. Diese beiden Schaltungen sind also durchaus lohnende Selbstbauprojekte. Für den Aufbau ist auch nur wenig Elektronik-Fachkenntnis nötig, nur ein wenig Übung im Umgang mit dem Lötkolben sollte vorhanden sein.
Akkuweiche
Beginnen wir mit der einfacheren Schaltung, der Akkuweiche. Die Aufgabe einer Akkuweiche ist es, zwei Akkus zur redundanten Stromversorgung der Empfängeranlage voneinander zu entkoppeln. Zum einen teilt sich im Normalbetrieb der Strombedarf des Empfängers und der Servos auf zwei Akkus auf, man erzielt damit also die doppelte Laufzeit, zum anderen kann ein Akku auch alleine die Empfängeranlage versorgen, sollte der andere tatsächlich einmal ausfallen.Diese Beschreibung hört sich erstmal recht schwierig an, die Akkuweiche muß ja schließlich erkennen können, ob ein Akku ausgefallen ist und dann den anderen auf den Empfänger schalten, andererseits sollte sich im Normalbetrieb der Strom gleichmäßig auch beide Akkus aufteilen. Zum Glück gibt es ein elektronisches Bauteil, was ohne zusätzlichen Aufwand diese Aufgabe erfüllen kann: die Diode. Genauer gesagt benötigt eine Akkuweiche zwei (identische) davon.
Die Funktion ist nun mehr als einfach: eine Diode läßt nur Strom in einer Richtung fließen, und zwar wenn die Spannung an der Anode größer als die Spannung an der Kathode ist. Schaltet man nun 2 Akkus mit 2 Dioden zusammen, wie in dem Bild zu sehen,
dann ist die Akkuweiche schon fertig. Die Diode D1 versorgt den Empfänger mit Strom aus Akku 1, wenn die Spannung am Akku 1 höher als am Empfänger ist, ebenso liefert D2 Strom aus Akku 2. Wenn die beiden Akkus geladen und in Ordnung sind, ist deren Spannung ungefähr gleich, so daß der Empfängerstrom aus beiden Akkus geliefert wird. Fällt einer der Akkus aus, ist dessen Spannung üblicherweise deutlich kleiner als die des anderen. Das hat zur Folge, daß nur noch die Diode des anderen Akkus Strom zum Empfänger fließen läßt. Da eine Diode den Strom nur in einer Richtung fließen läßt, hat auch ein Kurzschluß im defekten Akku keine Auswirkung auf den Empfänger.
Einen Haken hat die Sache aber noch: eine typische Silizium-Diode hat einen Spannungsabfall von ca. 0.7V in Durchlaßrichtung. Das heißt, der Empfänger wird mit der Akkuspannung abzüglich 0.7V versorgt. In vielen Fällen ist das nicht unbedingt erstrebenswert. Eine Abhilfe ist der Einsatz von fünfzelligen Empfängerakkus, dann ist die Spannung am Empfänger um ca. 0.5V höher (1.2V mehr durch die fünfte Zelle, davon gehen 0.7V ab für die Diode). Normalerweise entstehen dadurch keine Probleme. Eine andere Möglichkeit, die eigentlich immer empfehlenswert ist, ist der Einsatz von Schottky-Dioden. Diese haben gegenüber den normalen Silizium-Dioden einen geringeren Spannungabfall (ca. 0.3V ... 0.4V). Damit können oft auch vierzellige Akkus ohne allzugroße negative Einflüsse auf die Empfängeranlage verwendet werden.
Noch einige Hinweise zur Auswahl der Dioden:
Für einen kleinen Flieger mit 3 bis 5 einfachen Servos reichen üblicherweise Dioden mit
1A zulässiger Strombelastung (Silizium: 1N4001, Schottky: 1N5817). Bei größeren Anlagen
sollten Dioden mit mindestens 3A (oder mehr) Belastbarkeit eingesetzt werden , ebenso
empfiehlt es sich hier nur noch mit Schotty-Dioden zu arbeiten (z.B. SB340).
Im Bild sieht man die erwähnten Dioden und zusätzlich eine Schottky-Doppeldiode (rechts). Diese enthält zwei Dioden in einem Gehäuse und hat schon die Kathoden verbunden, also genau das, was für eine Akkuweiche benötigt wird. Die Kathode ist bei den einfachen Dioden durch den aufgedruckten Ring markiert, die Doppeldiode hat die gemeinsame Kathode in der Mitte und die beiden Anoden außen.
MOSFET-Schalter
Die Motivation für den Einsatz eines solchen MOSFET-Schalters (auch als "Sicherheitsschalter" bekannt) kam bei mir nach einem Absturz, der durch den Ausfall der Empfängeranlage verursacht wurde: An dem Ein/Ausschalter der Anlage hatte sich durch die Vibrationen des Motors ein Anschluß gelöst, die Litze war an der Lötstelle gebrochen. Übliche Schalter, die für Modelle verwendet werden, haben zwar ein Gehäuse um den Schalter und die Lötstellen (um diese zu schützen), aber in meinem Fall war der Schutz wohl nicht ausreichend.Abhilfe schafft hier die redundante Auslegung des Schalters: Der mechanische Schalter wird im eingeschalteten Zustand von einem elektronischen Schalter (hier ein MOSFET) überbrückt. Wenn jetzt im Betrieb das Kabel zum mechanischen Schalter bricht, fließt der Strom weiter über den MOSFET zur Anlage, im umgekehrten Fall (Ausfall oder Kabelbruch am MOSFET) sorgt der mechanische Schalter für die ungestörte Stromzufuhr. Der Bedienungskomfort bleibt dabei erhalten, der MOSFET wird automatisch zusammen mit dem mechanischen Schalter geschaltet.
In dem Schaltbild ist der Schalter im ausgeschalteten Zustand zu sehen. Der mechanische Schalter (es muß ein Schalter mit Umschaltkontakt sein, die meisten gängigen Schalter sind Umschalter) schließt das Gate von T1 mit dem Minuspol des Akkus kurz. Damit ist der MOSFET T1 sicher ausgeschaltet, der Transistor T2 sperrt ebenfalls, da kein Basisstrom fließen kann.
Wenn der Schalter eingeschaltet wird, verbindet zuerst der mechanische Schalter den Minuspol der Anlage mit dem Minuspol des Akkus, das Gate von T1 ist nicht mehr mit dem Akku-Minus verbunden. Die Anlage erhält Strom über den Schalter. Jetzt kann auch über R1 Basisstrom in T2 fließen, dieser Transistor schaltet ein und zieht das Gate von T1 auf Akku-Plus. Dadurch schaltet der MOSFET T1 ein. Der Strom für die Anlage kann jetzt sowohl über den Schalter als auch über den MOSFET fließen. Wenn jetzt eine oder mehrere Adern zum Schalter brechen sollten, bleibt trotzdem der MOSFET eingeschaltet und das Modell kann weiterhin ferngesteuert werden.
Um die Anlage auszuschalten, muß der Schalter wieder ausgeschaltet werden, dadurch wird das Gate von T1 wieder mit Akku-Minus verbunden und der MOSFET schaltet aus. Dadurch, daß jetzt die Stromzufuhr über den MOSFET und den Schalter unterbrochen ist, erhält auch T2 keinen Basisstrom mehr und sperrt.
Zur Auswahl der Bauteile:
Als Schalter kann ein gewöhnlicher, im Modellbau üblicher Schiebeschalter mit Anschlußkabeln
verwendet werden. Allerdings muß das "Innenleben" des Schalters an die Schaltung
angepaßt werden, insbesondere darf der Pluspol des Akkus nicht über den Schalter
geschaltet werden. Für den Transistor T2 kann fast jeder Kleinsignal-PNP-Transistor
verwendet werden, der BC557 ist ein gängiger Typ. Der MOSFET T1 kann an die Stromaufnahme
der Empfängeranlage angepaßt werden, es muß aber ein sogenannter Logic-Level-Typ sein. Nur
bei der Verwendung eines Logic-Level-MOSFETS ist sichergestellt, daß der MOSFET bei
der Akkuspannung voll eingeschaltet ist (Logic-Level-MOSFETS schalten bei Gatespannungen
von weniger als 5V voll ein, Standardtypen brauchen bis zu 10V am Gate).
Wichtig für die sichere Funktion des Schalters ist auch noch eine sinnvolle Verkabelung der Elektronik mit dem mechanischen Schalter. Der MOSFET-Schalter bringt überhaupt keine Sicherheit, wenn z.B. das Kabel vom Akku über den mechanischen Schalter zum Empfänger geführt wird und der MOSFET-Schalter am mechanischen Schalter mit angelötet wird. In diesem Fall kann der Bruch eines Kabels am Schalter zum Ausfall führen. Sinnvollerweise führt man vom Akku ein (zweipoliges) Kabel zum mechanischen Schalter und weiter zum Empfänger. Parallel dazu führt man ein zweites (zweipoliges) Kabel vom Akku zum MOSFET-Schalter und weiter zum Empfänger (evtl. sogar in unterschiedliche Buchsen stecken). Vom mechanischen Schalter wird dann noch eine einzelne Verbindung zum MOSFET-Schalter verlegt.
LiPo-Empfängerstromversorgung
Zum Beginn der Hallenflugsaison ein kleines Problem und eine einfache Lösung dazu:> Hallo Martin, > > ich hätte da gerne mal ein Problem: > > wollt ich mir Hallensegler für Fschlepp in Halle machen. Jetzt find ich > keine leichten Akkus für den Empfänger (kleinste Lips gäbs schon). kannst Du > Dir da eine Lösung vorstellen? es geht um die Versorgung von 1 Empfänger und > zwei 5g Servos. Der Reststrom dürfte auch verbraten werden. Müsste halt > ziemlich leicht sein (unter 10 g möglichst unter 5g ).Mal abgesehen davon, ob ein Hallensegler für F-Schlepp in der Halle sinnvoll ist oder nicht (für Spaß bei den Beteiligten wird es auf jeden Fall sorgen), ist dies ein Problem, das aufgrund der Randbedingungen leicht lösbar ist:
