Stromversorgung fuer den Sender
Der Widerstand wurde bewußt klein gewählt, um keine Verluste hinzunehmen, die den Flugbetrieb stören könnten. In der Praxis konnte ich bis 50A keinen Unterschied mit und ohne Widerstand feststellen, mehr Strom hatte ich noch nicht gehabt :-)
Der Widerstand liefert nun genau 1mV pro A. Die Auflösung, die ich mit vorgestellt hatte war etwa 0,1 A Auflösung bei einem Messbereich von -100 bis +100 A. Somit muß die Meßspannung möglichst offsetfrei um den Faktor 20 verstärkt werden. Ein guter OP bringt aber nur minimal 1mV Offsetspannung zustande, die zudem heftig Temperaturabhängig ist. Daher verwende ich hier einen Chopperstabilisierten OP, der glücklicherweise von außen wie ein normaler OP geschaltet wird. Hier kommt der LTC1050 zum Einsatz. Das IC kommt von LINEAR Technology .
Der OP ist als gewöhnlicher invertierender Verstärker geschaltet, der mit einem Rückkopplungskondensator und einigen Parallelkondensatoren langsam gemacht wurde. Dadurch entsteht eine integrierende Komponente, die erforderlich ist, wenn der Motor von einem Regler getaktet wird. Dabei fließen Stöme in beide Richtungen, die hier aufintegriert werden und somit präzise erfaßt werden können.
Der gesamte Schaltungsaufbau ist mit einem fliegenden Nullpunkt ausgeführt, der durch einen OP TL071 hergestellt wird. Somit kann der Stromfluß in beide Richtungen gleichermaßen erfaßt werden.
Der Spannungsbereich umfaßt somit eine Eingangsspannung des AD Wandlers von +/- 2,5V daraus ergibt sich ein Meßbereich von +/- 125A.
Der AD Wandler hat zwei Eingänge, wovon einer das Ausgangsignal des OP zugeführt bekommt, und der andere auf der Referenzspannung liegt. Hierdurch wird eine optimale Störunterdrückung gewähleistet, da eine Messung immer eine Drifferenzbildung zwischen Referenz und Meßspannung darstellt.
Beim AD Wandler verwendete ich den LTC1298, der zwei Meßeingänge besitzt, und in einem 8pin Gehäuse geliefert wird. Außerdem kommt er mit einfacher 5V Versorgung aus, und benötigt außerordentlich wenig Strom.
Der AD Wanderl wird mit drei Leitungen vom Microcontroller angesteuert. Damit wäre die Arbeitsweise des Analogteils schon vollständig beschrieben.
Da ich aber oft vergessen hab den Akku
zu laden, und außerdem das zusätzlich Gewicht nicht besonders
attraktiv fand baute ich eine Version auf, die sich die Versorgung aus
dem Flugakku holt. Dazu ist ein Vorregler eingebaut, der die Spannung des
Akkus von 30-100V auf ca 24V bringt. Hier müssen unbedingt spannungsfeste
Bauteile zu Einsatz kommen. Die 24V Spannung wird mit einem Schaltwandlermodul
von Conrad auf +/- 12V gebracht, wobei nur der +12V Zweig benutzt wird.
Der Wandler stellt zudem eine galvanische Trennung vom Akku her. Das ist
zwingend notwendig, denn die glvanische Verbindung besteht ja schon im
Meßwiderstand !! Die 12V versorgen den Sender direkt und den Rest
der Schaltung über einen 78L05 5V Regler.
Ein Wort zur Taktfrequenz des Microcontrollers:
Es hat sich gezeigt, daß bestimmte Taktfrequenzen sich sehr negativ
auf die Übertragungssicherheit des Systems auswirken. So sind z.B.
die 12,0592 Mhz, die gerne zum Erzeugen von Baudraten verwendet werden
sehr schlecht geeignet. offenbar ist irgendeine Oberwelle mit der Sendefrequenz
identisch, was die Reichweite des Systems ziemlich stark einschränkt.
Ich habe die besten Erfahrungen mit genau 8Mhz gemacht.
Die Reichweite des Systems beträgt bei Verwendung einer guten Empfangsantenne ca 300m auf dem Flugplatz. Daher hat man bei einem Flächenmodell nicht immer eine saubere Verbindung. Da aber das errechnen der Akkukapazität im Sender erfolgt, geht hierbei nichts verloren. Wenn man die Stromaufnahme in bestimmten Flugsituationen ermitteln will, muß man einfach in der Nähe des Empfängers bleiben. Im Normalbetrieb kommt man außerdem ab und zu in Bodennähe vorbei, und ein einziges Telegramm genügt ja bereits für die Übermittlung beider Werte (Übertragungsdauer ca 100ms).