|
Помехи и отказы в работе RC-аппаратуры
Помехи от ходового двигателя и контроллера
Ходовой двигатель и управляющий им контроллер - самые мощные источники активных бортовых помех, даже в том случае, если они исправны, и работают в штатном (нормальном) режиме.
Двигатель постоянного тока со статором из постоянных магнитов, работает благодаря вращающемуся магнитному полю, которое создается при коммутации обмоток ротора. Узел коммутации - пресловутые "коллектор-щетки" - и есть место возникновения широкополосных импульсных радиопомех, аналогичных помехам любой искрящей цепи, будь то молния, электросварка, или просто любой электрический размыкатель (наибольшее искрение возникает именно при размыкании токовой цепи). Этот источник соединен как с обмотками мотора, так и с внешними питающими цепями. И все эти цепи являются своеобразными антеннами, благодаря которым высокочастотные колебания, возникающие при искрении, и имеющими достаточно высокую мощность и амплитуду, излучаются в пространство, не только наводя в антенне приемника весьма сильную и широкополосную помеху, но и попадая в приемник по цепям питания.
Следует иметь в виду, что любой электрический мотор постоянного тока всегда искрит, и чем больше изношены щетки и коллектор, тем это искрение больше. Способов борьбы с этим видом помех не много, и все они достаточно просты и эффективны. Прежде всего необходимо постоянно следить за состоянием щеток и коллектора, и при необходимости заменять щетки и протачивать поверхность коллектора. Эти операции неоднократно описаны, и, в принципе, могут быть выполнены большинством моделистов самостоятельно. Корпус модельных электродвигателей обычно выполнен из металла, и общий провод питания (электрическая "масса") бортового оборудования обязательно должен быть соединен с корпусом двигателя. Эта простая мера в значительной мере снизит уровень помех от двигателя.
Провода питания, идущие к двигателю от контроллера, должны быть шунтированы между собой керамическим конденсатором (электролит здесь работать не будет) емкостью 1.0-10.0nF на входных клеммах электромотора. Кроме того, каждая входная клемма должна быть зашунтирована таким же конденсатором на массу (на корпус двигателя). Всего шунтирующих конденсаторов должно быть три для реверсируемых двигателей (авто- и судомодели), или два для двигателей авиамодели, которые работают без реверса. В последнем случае одна из подводящих клемм должна иметь надежный электрический контакт с корпусом двигателя. Соответственно, к двигателю авто- и судомодели должно подходить три провода, а для авиамодельного мотора достаточно двух проводов. Все силовые провода обязательно должны быть медными, многожильными и достаточного сечения, которое посчитать очень просто: на один квадратный миллиметр сечения провода должно приходиться не более 5-7 ампер тока. Так, для питания двигателя, потребляющего при максимальной нагрузке ток в 25 ампер, следует использовать провод сечением 25/5=5 кв.мм. Разумеется, провод должен иметь хорошую изоляцию, способную выдерживать нагрев до температуры не менее 150 градусов, т.к. мощные двигатели могут очень сильно нагреваться в процессе работы. Очень надежны провода из очищенной безкислородной меди в силиконовой изоляции. Подробнее о проводах поговорим позже.
Дополнительное шунтирование мощного ходового электродвигателя электролитическим конденсатором, даже большой емкости (2.000-5.000uF), с целью устранения "просадок" по цепям питания, на мощных двигателях обычно не приносит ожидаемых результатов, т.к., во-первых, при реверсивном режиме работы приходится применять редкие, дорогие и большие по размеру и весу униполярные электролиты (обычный электролит просто взорвется при изменении полярности напряжения), применение которых обязательно снижает динамику двигателя при реверсировании, а во-вторых, современная аккумуляторная батарея сама эквивалентна конденсатору с емкостью гораздо большей, чем выше указанные номиналы, что все-таки, не спасает от "просадок" напряжения питания при бросках тока. И только в редких случаях, дополнительное шунтирование цепи питания нереверсируемого электродвигателя позволяет в некоторой мере снизить такие "просадки", которые у маломощного мотора и без того достаточно малы. О борьбе с таким видом помех, как "просадки" напряжения, так же поговорим чуть позже.
Контроллер ходового двигателя является источником высокочастотных электромагнитных помех, причем спектр и уровень этих помех часто не постоянен, и может изменяться при регулировке пилотом режима работы ходового двигателя. В связи с этим, помеха от работающего контроллера может проявляться только в отдельные моменты, при работе электромотора на определенных режимах или оборотах.
Современные контроллеры регулируют обороты двигателя посредством подачи на него импульсного напряжения с регулируемой скважностью (режим ШИМ). Этого достигается путем изменения частоты импульсов неизменной длительности, или, при неизменной частоте, изменением длительность каждого импульса. Но и в том, и в другом случае, в силовых цепях контроллера и двигателя возникают высокочастотные "всплески" с резкими фронтами и с амплитудой, равной напряжению питания. Кроме того, может возникнуть ситуация, когда какие-либо соединительные цепи борта входят в электрический резонанс с частотой работы контроллера (или одной из гармоник этой частоты), что приведет к резкому увеличению уровня вторичных излучений. В некоторой степени эти излучения можно снизить, зашунтировав входные и выходные клеммы контроллера высокочастотными керамическими конденсаторами емкостью порядка 10.0-30.0nF. Кроме того, некоторое снижение уровня наводок от цепей регулировки и питания двигателя можно достичь, тщательно заэкранировав все провода и сам контроллер. Провода можно поместить в экранирующий "чулок", а контроллер просто обернуть медной фольгой (при этом не надо забывать, что эта простая мера может ухудшить тепловой режим работы контроллера), или мелкоячеистой медной сеткой. Все экранирующие цепи не должны быть силовыми (по ним не должны протекать большие токи), лучше всего, если все экраны будут присоединены к "массе" в одной точке, например, в точке подачи напряжения питания на контроллер. Желательно, также, чтобы провода от контроллера к двигателю были минимальной длины.
Пассивные помехи контроллера выявляются и устраняются также, как и в бортовом приемнике.
Все права на статьи принадлежат И.В. Карпунину (aka Glider).
|
