MINI VEVŐAKKUMULÁTOR
REPÜLŐGÉPMODELLEKHEZ
|
Tartalom |
A repülőgép modellek tervezése és építése során az egyik legfontosabb szempont a szerkezet tömege, valamint a hordfelület és tömeg aránya, azaz a felületi terhelés mértéke. A felületi terhelés közvetlen hatással van a gép pályamenti sebességére, és így merülősebességére is. Az R/C modellek ebből a szempontból időnként különösen nehéz feladat elé állítják a modell tervezőjét, mivel a sárkányszerkezet tömegén kívül a távirányítás alkatelemeit is be kell építenünk, amik további tömegnövekedést okoznak.
Ma már a rendelkezésre álló igen könnyű R/C elemek lehetővé teszik, hogy egészen kisméretű távirányítható modelleket építsünk. A rendelkezésre álló, és megfizethető 5 grammos szervók, 8-10 grammos vevők szinte megkerülhetetlenné teszik a kisebb siklómodellek, CO2 motoros modellek, vagy akár gumimotoros gépek átalakítását. Egyetlen R/C alkatelem van ami nehézségeket okozhat, ez pedig a vevőtelep. A szokványos 4-5 cellás NiMh, vagy NiCd cellákból felépített vevőakkumulátorok túlságosan nehezek az ilyen kicsi gépekbe való beépítésre. Erre kínál egy lehetséges megoldást az alábbi írás.
A vevőtelep lehetséges tömege.
Mekkora is lehet a vevőtelep tömege? Induljunk ki abból, hogy a már említett sikló-, CO2 motoros-, és gumimotoros-modelleknek a felületi terhelése általában 10-15 gramm/dm2 között van, jellemzően 12 gramm/dm2. Ez a relatív kicsi felületi terhelés biztosítja a lassú repülést, ami a vitorlázóknál a kis merülősebesség miatt szükséges, motoros modelleknél, pedig a beépített hajtómű (CO2 motor, gumimotor) alacsony teljesítménye miatt követelmény. A kis méretekből következik továbbá, hogy a modellek hordfelülete 10-15 dm2 közötti. Ennél nagyobb hordfelületű repülőgép-modellek már hagyományos vevőakkumulátorokat is elbírnak.
A fentiek alapján megállapíthat, hogy a kisméretű repülőgép modellek össztömege 100-225 gramm közötti határok között mozog. 100 gramm alatt, már csak igen speciális és drága eszközökkel oldható meg a távirányítás, 225 gramm felett pedig már a teljesen kommersz R/C elemek is felhasználhatóak, így ott nincs értelme különleges vevőtelepek beépítésének.
Végezzük el egy 10 dm2 hordfelületü 13 gramm/dm2 felületi terhelésű R/C vitorlázó-repülőgépmodell előzetes tömegkalkulációját.
|
Megnevezés |
Tömeg [gramm] |
|
Sárkányszerkezet |
60 |
|
Rádióvevő |
10 |
|
2 db. Szervo |
12 |
|
Rudazatok, kábelek |
15 |
|
Összesen |
97 |
A modell a tömeg és felületi terhelés ismeretében 130 gramm körüli össztömegű lehet, így a vevőakkumulátorra 33 gramm-nyi tömeg marad. Az akkumulátor tömege még így is az össztömeg 25%-a körül van. Ez rávilágít arra is, hogy a modell beállítása során célszerű az akkumulátor pozíciójának változtatásával a súlypontot beállítani, mert az akkumulátor pozíciója nagyban befolyásolja a rendszersúlypont helyzetét. A kapott 30 gramm körüli akkumulátor tömeget tekintsük irányadónak a továbbiakban.
Az előzőekben már megfogalmaztuk a vevőtelep kívánt tömegét. További szempont a terhelhetőség, és a kapocsfeszültség. A rádióvevő-berendezések és a szervók üzemi feszültsége 4,8-6 V közötti, ami meg is határozza a vevőtelep szükséges cellaszámát, ami 4-5 cellát jelent akkumulátorcsomagonként. Az irányadó 30 grammos tömeget elosztva a cellaszámmal azt kapjuk, hogy 6-7 gramm-os cellákból kell felépítenünk az akkumulátorcsomagot. Nézzük meg a kereskedelemben kapható akkumulátorcellák tömegadatait:
|
Típus |
Tömeg [gramm] |
|
SANYO NiMh 1.2V AAA 900 mAh |
11 |
|
UNIROSS NiMh 1.2 V AA 1300 mAh |
24 |
|
SANYO NiMh 1.2 V AAA 2500 mAh |
28 |
|
KAN NiMh 1.2 V AA2/3 650 mAh |
14 |
Mint látható az átlagos cellákból nem alakítható ki a kívánt vevőtelep, ráadásul az egyes cellák tömegén felül még számolnunk kell az összekötések, vezetékek stb.. tömegével is. Megoldás lehet a speciális back-up, vagy vezeték nélküli telefon akkumulátorok alkalmazása, de ezeknél is oda kell figyelni a tömegadatokra, mert a kis méret nem feltétlenül jelent kis tömeget is!
Erre jó példa a Yellowstone NiMh 4.8 V 280 mAh akkumulátorcsomag.
Ez egy kisméretű un. Gomb-cellákból álló akkumulátor, ennek ellenére szerelt össztömege 48 gramm. Egyszerű AAA-s cellákból ( Protech NiMh 1.2V 700 mAh), akkumulátortartóval, vezetékkel együtt 58 grammos vevőtelep alakítható ki, ami csak 10 grammal nehezebb, viszont lényegesen nagyobb kapacitású.
A gombcellák másik véglete a nagyon kicsi cellák alkalmazása. Erre példa a KINETIC 2.4 V 60 mAh cella, ahol a 4 cellás pakk összesen 12 grammot nyom a mérlegen. További jó tulajdonsága, hogy gyárilag forrfülekkel van ellátva, így nagyon könnyű szerelni.
Mielőtt azt hihetnénk, hogy megvan a megoldás egy újabb problémával kell szembenézni. Ez pedig a vevőtelep terhelhetősége. Egy átlagos szervo nyugalmi áramfelvétele 5 mA körül van, viszont teljes terhelésen 0,5 A áramot is képes felvenni. Általánosságban elmondható, hogy minél nagyobb és erősebb egy szervo annál magasabbak ezek az értékek. Szerencsére kisméretű modellünkhöz elegendőek a kisméretű (5-9 grammos) szervok is, viszont arról ne feledkezzünk el, hogy minimum 2, de bizonyos esetekben akár 3 szervora is szükségünk lehet. Nagyon durva közelítéssel micro- és nano-méretű szervok esetén kb. 100 mAh vevőakkumulátor kapacitást kell számolnunk szervonként. További követelmény, hogy amennyire csak lehet tehermentesítsük a szervokat. A kormánylapok zsanérjai és rudazatai könnyen, a lehető legkisebb ellenállással mozogjanak, és a kormánylapokon keletkező légerők se legyenek nagyok. A könnyen mozgó kormánylapok természetesen nem „lóghatnak”, lötyöghetnek.
A példában taglalt vitorlázó modellnek 2 szervora lesz szüksége, amikkel a magassági-kormányt és az oldalkormányt fogjuk vezérelni. Így már pontosan meghatározható, hogy egy 4,8 V kapocsfeszültségű 200 mAh kapacitású 30 gramm tömegű vevőtelepre van szükségünk.
A kívánt kondíciókkal rendelkező vevőtelepet magunknak kell elkészíteni. A kiindulási alapot egy 9V-os elem méretű ANSMAN NiMh 8,4 V 200 mAh akkumulátor adja. Ezek az akkumulátorok lényegében kisméretű cellákból vannak összeállítva, típustól függetlenül nagyjából azonos kialakításúak. Először a külső zsugorfóliás burkolatot távolítjuk el.
Ezt követi a kemény műanyag burkolat lefejtése. Célszerű snicerrel, modellező szikével óvatosan a sarkoknál megbontani a burkolatot, majd az élek mentén végigvágni. Arra figyelni kell, hogy a belül lévő akkucellák borítását ne károsítsuk. Amikor már lejön a burkolat a csatlakozó fém szalagjait is vágjuk le oldalcsípő fogóval. Itt ügyeljünk arra, hogy a levágott csatlakozón is maradjanak kis szalagdarabok, forrfülek gyanánt, mert a csatlakozóra még szükségünk lehet.
Az akkumulátor szétbontása után látható, hogy 7 cellát tartalmaz. Ha lemérjük a kibontott cellákat 35 grammos értéket kapunk, ami lehetőséget ad arra, hogy a vevőtelepünk 5 cellával is a kívánt tömeghatáron belül maradjon. Ez azért nagyon hasznos, mert ezzel is kímélhető a vevőakkumulátor, hiszen a nagyobb kapocsfeszültség kisebb áramfelvételt eredményez a működés során, így kisebb akkumulátorterheléssel, hosszabb ideig marad üzemképes a modell.
Mivel két cellát leválasztunk a csomagról elveszik az egyik forrfül is, így az akkumulátor vezetékét a megmaradt szalagdarabra, és közvetlenül az egyik cellára kell forrasztanunk. Célszerű úgy szétválasztani az akkumulátorcsomagot, hogy a (+) póluson maradjon meg a szalagdarab, mert a forrasztásra a (+) pólusnál érzékenyebb a cella. A pozitív pólust kis körbefutó bemélyedés jelöli.
A negatív pólusnál közvetlenül a cellára kell forrasztani a vezetéket. Ehhez nagyteljesítményű pákát használjunk, ami hirtelen melegíti fel a munkadarabot. A kisteljesítményű pákát sokáig kell a forrasztandó felületen tartani, ez idő alatt felmelegszik a cella belseje is, és felforrhat az elektrolit benne, ami biztos tönkremenetelt okoz. Minimum 80-100 Watt-os pákát használjunk és annál is várjuk meg míg teljesen bemelegszik. Először a cellára vigyünk fel egy kis óncseppet, majd ónozzuk be a vezetékvéget, és ezt követően hozzuk létre a kötést. Forrasztás előtt a felületet zsírtalanítsuk, és enyhén csiszoljuk is meg. Törekedjünk arra (a cella védelme érdekében), hogy a lehető legrövidebb ideig tartson a forrasztás (ez maximum 2-3 másodpercet jelent). A (+) pólusnál a kis szalagdarabra sokkal könnyebb felforrasztani a vezetéket, de azért itt is próbáljunk meg gyors munkát végezni.
A vezeték felforrasztása után zsugorfóliázzuk be új vevőakkumulátorunk. A zsugorfólia a mellett, hogy esztétikus, védi az akkumulátort a sérülésektől is, valamit nem engedi elmozdulni a cellákat egymástól.
A kész vevőakkumulátor a mérlegen 25 grammot mutat, ami bőven megfelel igényeinknek. Már csak fel kell tölteni és használatba is lehet venni.
Most nem akarok különösebben belemenni az akkumulátorok töltésének világába, csak az esetünkben fontos szempontokra térek ki. Az akkumulátorok normál töltése a névleges kapacitás (C) tizedrészével való töltést jelenti 14-16 órán keresztül. 200 mAh-s telepünk esetén ez 20 mA-t jelentene. Az átlagos modellező töltők legkisebb beállítható töltőárama viszont 100 mA körüli szokott lenni, ami túl sok a normál töltéshez, jól kondicionált akkumulátornál esetleg gyorsított normál töltésre (0,5C töltőáram) vagy gyorstöltésre (1-2 C töltőáram) használható. A kívánt 20 mA-es töltőáramot különféle módokon állíthatjuk elő. A legegyszerűbb módszer, ha egy 24 V-os izzóval sorbakötjük az akkumulátort és így kapcsolunk rá 12V stabilizált egyenfeszültséget (vagy akkumulátort használunk). Ebben az esetben mindenképp iktassunk egy árammérőt az áramkörbe, hogy ellenőrizni lehessen a töltőáramot. Egyszerű és biztonságos módszer a 9V-os akkumulátorokhoz használható dugasztáp is, amennyiben 15-20 mA töltőáramot biztosít. Itt jut szerephez az akkumulátor bontásakor leválasztott csatlakozó. Erre forraszthatunk megfelelő vezetékdarabot, valamint akkumulátor csatlakozót és ennek segítségével köthető össze a vevőtelep a dugaszolható töltőkészülékkel. Én ezt a megoldást választottam, és jól bevált, igaz a töltési idő is elég hosszú.
További lehetőség megfelelő célelektronika építése. Az alábbiakban néhány egyszerű áramgenerátor kapcsolás látható amik töltőkészülék építésénél felhasználhatóak. A bemutatott kapcsolások mind 12 V-os stabilizált tápfeszültséggel alkalmasak az akkucsomag töltésére.
Áramgenerátorok tranzisztorral
Áramgenerátor stabilizátor IC-vel.
SRY MODELL 2006. április 9.