|
Her skal jeg fortelle dere alt dere
trenger å vite om elektroniske fartsregulatorer, hvordan de virker, og hva
dere skal se etter når dere skal kjøpe en.
Siden mange synes elektronikk er vanskelig, skal jeg forsøke å forklare
ting så enkelt som mulig. Dere som har en høyere utdannelse på området vil
kanskje synes det ikke er vitenskapelig nok, men denne artikkelen er
uansett ikke beregnet på dere.
For det første så er det ikke motoren i en elektrisk bil som er det
viktigste for ytelsen. En motor er en ting som gjør om elektrisk energi
til mekanisk energi. Jo mere elektrisk energi motoren får, jo mere ytelse/
krefter gir den. Mengden energi som motoren får er avhengig av en
kombinasjon av:
· Batteriladeren (det en lader ikke putter inn i batteriet kan heller ikke
komme ut av det)
· Batteriet ( GP3300 er den mest vanlige)
· Fartsregulator (jo mindre motstand jo bedre)
· Ledninger (kortere og tykkere gir mindre motstand) og plugger
Bare hvis alle disse komponentene i kjeden er gode, kan motoren yte sitt
beste.
I elekrisitet handler allt om motstand, så det
grunnleggende du trenger å vite er:
Enhver motstand hvor det paserer strøm gjennom fører til et tap, og det
tapet fører til varme, så det er alltid viktig å holde motstanden i enhver
del så lav som mulig.
For å begynne med ledningene: motstanden i ledningene er avhengig av
tykkelsen, og lengden. Jo tykkere ledningen er , jo mindre motstand. Men
også kortere ledning gir mindre motstand.
Kontakter/ plugger har også motstand, særlig de standard hvite som følger
med mye utstyr. De blir av og til varme på grunn av motstanden, til og med
så varme at plastikken kan smelte! Så velg en god pluggtype, f.eks.
Corally pluggene som har en veldig lav motstand selv etter tusenvis av
ganger i bruk.
Også et batteri har motstand. Jo lavere indremotstand, jo høyere spenning
kan det levere (volt) Sanyo sin RC type har den laveste motstanden, så
disse fungerer best. Disse cellene har også en veldig lang levetid
(forutsatt at de behandles riktig)
Nå forstår du også at fartsregulatoren må ha så lav indremotstand som
mulig. Uheldigvis betyr dette også en noe høyere pris.
Motstanden i en motor er bla. Avhengig av antallet viklinger (turn) : jo
færre antall viklinger, jo mindre motstand, så mere strøm vil gå gjennom
den. Mere strøm betyr mere dreiemoment, så en motor med færre turn er også
raskere.
En god måte å forklare om elektrisitet er å sammenligne
med vann:
Spenning - uttrykkes I Volt, og kan sammenlignes med vanntrykk
Strøm – uttrykkes I Ampere, og kan sammenlignes med hvor mange liter vann
som renner igjennom en slange på en bestemt tid.
Motstand – uttrykkes i Ohm, og kan sammenlignes med det trangeste punktet
på slangen som gjør at mindre vann kan slippe gjennom.
Slik virker fartsregulatoren:
Mekanisk fartsregulator
De fleste nybegynnerbiler leveres med en mekanisk fartsregulator. Disse
kan brukes med en standard motor for å lære å kjøre (eller for å holde
kostnadene nede)
Prinsippet er veldig enkelt: Energien som ikke trengs til motoren går
gjennom en eller flere motstander som gjør den om til varme! Dette er
selvfølgelig ikke en effektiv regulator. Den har som regel bare tre
forskjellige hastigheter, og kontaktpunktene i regulatoren er ikke egnet
for de større strømstyrkene som en kraftigere motor trenger. Så noe av det
første du må gjøre hvis du vil kjøre raskere er å bytte den ut med en
elektronisk regulator.
Elektronisk fartsregulator
Elektroniske fartsregulatorer fungerer helt annerledes. Disse er utstyrt
med FET¨’er. En Fet (field effect transistor) er en elektronisk bryter som
kan slå av og på mange ganger per sekund, nesten uten tap. Motorens
hastighet reguleres på følgende måte:
Hvis du gir bare litt gass, så gir fartsregulatoren full gass til motoren
en veldig kort periode, så venter den litt, så gir den full gass en stund,
og så en liten pause.
Så hvis du gir bare 10% gass, så gir regulatoren full gass i bare 10% av
tiden, og 90% av tiden gjør den ingenting. Hvis du gir 50% gass så gir den
full gass i 50% av tiden, og ingenting i den resterende 50 % av tiden.
Motoren blir altså drevet av en ”puls”. Når du gir full gass så gir
regulatoren full gass 100% av tiden, og det er da ikke noen puls
Denne av og på slåingen skjer mange ganger I sekundet. Eldre regulatorer
arbeider med en 50Hz puls ( av og på 50 ganger per sekund) Men motorer og
batterier er nå så mye bedre (raskere) at 50Hzer ikke bra nok lenger.
Moderne regulatorer opererer med 2000-6000 Hz (pulser per sekund), og
enkelte enda raskere.
Motorer som styres av en elektronisk fartsregulator slites mindre(børster
og commutator har en lengre levetid), og motoren og fartsregulatoren blir
ikke like varme. Dette kan jeg ikke forklare , men dere får bare tro meg
på at slik er det...
Hva er forskjellen på forskjellige elektroniske
regulatorer?
Det du forventer av en fartsregulator kan deles inn I 4 ting:
· Ytelse ved full hastighet og akselerasjon
· Gasskontroll og respons
· Bremsevirkning
· Strømforsyning til mottaker/ servo
Ytelse ved full hastighet og akselerasjon:
Er avhengig av den totale motstanden av motor, batteri, ledninger, plugger
og fartsregulator. Jo høyere motstand, jo mindre strøm får motoren.
Motstanden i en regulator er avhengig av motstanden i Fet’ene( jo mindre
motstand , jo dyrere) og antallet. For å minske den totale motstanden I en
regulator så bruker man flere fet’er koblet parallelt med hverandre. Ofte
er det vanlig med 5 fet’er, som betyr at hver fet bare tar seg av en
femtedel av strømmen, og motstanden blir bare en femtedel av en fet.
På denne måten så blir fet’ene mindre oppvarmet, som er nødvendig for å ha
god ytelse også etter noen minutters bruk. Motstanden I en fet øker når
den blir varmere, og når den blir varmere, så øker motstanden enda mere
osv. Denne varmen er ikke bare tapt energi, men det betyr også at
regulatoren får mindre strøm, så den er ikke like rask.
Regulator med eller uten reversj:
De fleste konkuranseregulatorer har ikke revers. Hvorfor?
En regulator uten revers er koblet på følgende måte: Pluss på batteriet er
koblet direkte til pluss på motoren med en ledning til pluss på
regulatoren. Minus på batteriet er koblet til minus på regulatoren, og via
fetene så kommer den ut av regulatoren, og er koblet til motoren. Dette
gir minst mulig motstand.
For å få motoren til å gå motsatt vei må pluss og minus til motoren byttes
om. For å få til dette må både pluss og minus til foroverbruk gå via
regulatoren. Dette er ikke mulig hvis pluss fra batteriet er koblet
direkte til motoren. Så da må det være feter på pluss siden av batteriet
også. Denne andre gruppen med feter har også motstand, og siden disse er
koblet i serie med fetene til pluss siden så må vi legge sammen motstanden
til disse to. Så i dette eksempelet hvor begge sider har 5 feter har
foroverdelen dobbelt så mye motstand som om den ikke hadde hatt revers,
selv om den har dobbelt så mange dyre feter..
Dette gjør en regulator med revers relativt dyr, selv om den har større
motstand. Men for å kutte kostnadene så har ofte revers regulatorer også
færre feter, som igjen gir større motstand.
Dette er ikke nødvendigvis et problem hvis regulatoren bare skal brukes i
en modell for lek og moro, men i en konkuransebil er det helt utelukket
hvis man ønsker å ha det beste.
Desto færre turn en motor har, jo mere strøm trekker den, og strøm ganget
med motstanden i regulatoren fører til et tap som omdannes til varme. Så
jo høyere motstand regulatoren har, jo mindre kraftig motor kan du bruke.
Så for å velge en regulator med eller uten revers må du tenke over hva du
skal bruke den til.
Kort fortalt: Skal du ”leke deg” med en bil med ikke alt for rask motor,
og ikke skal kjøre konkurranse, så kan du kjøpe deg en regulator med
revers hvis du vil ha revers, og hvis du skal kjøre konkurranse så velger
du en regulator uten revers. (Det er dessuten forbudt med revers i flere
av elektroklassene)
Og selv om regulatorer med revers stadig blir bedre, så er fortsatt en
regulator uten revers til samme pris bedre enn en med revers.
Gasskontroll og respons:
Er den viktigste viktig delen av regulatorens funksjon. Regulatorer av
forskjellig merke, men til omtrent samme pris bruker som oftest de samme
fetene, så ytelsen ved full hastighet varierer ikke så mye. Ytelsen fra 0
til 90% gassutslag derimot kan variere mye.
Dette er veldig avhengig av resten av elektronikken som styrer
regulatoren.
En Elektronisk regulator omtales ofte som trinnløs, men den er ikke helt
proporsjonal. Den har et visst antall steg/ forskjellige trinn. På eldre/
billigere regulatorer så er det så få som 15, mens det på de nyeste er
opptil 512 steg. Dette har mye å si for hvordan motoren reagerer på at man
gir litt mere gass. Frekvensen på regulatoren har også en del å si for
dette, jo høyere frekvens, og flere steg, desto mere og jevnere kontroll
har man.
En annen tin som påvirker responsen er om det fines en “current limiter” ,
og om den brukes. Før jeg forteller mere om dette, så må jeg fortelle litt
om hvordan en elektromotor virker.
En elektromotor trekker mye strøm ved lave hastigheter, og etter hvert som
turtallet stiger så synker strømforbruket. Hvis en motor må akselerere
helt fra stillestående trekker den veldig mye strøm, opp til ca. 140
Ahmpere. Dette er mere energi enn motoren greier å utnytte og gjøre om til
mekanisk energi, så det overflødige blir i steden gjort om til varme.
En “current limiter” kan hjelpe til å bekjempe dette. Current limiteren
kan justeres slik at at bare en begrenset mengde ampere blir sendt til
motoren.. For å justere current limiteren så gir du full gass rett frem
med bilen, og current limmiteren på fullt. Så justerer du den litt ned,
gir full gass igjen, og fortsetter slik helt til du merker at bilen går
tregere, deretter justerer du regulatoren ett hakk opp igjen.
Du har nå full ”power” når du gir full gass, men uten at du kaster bort
unødig energi.
Dette gir tre fordeler:
· Mindre energi går til spille i motoren
· Motoren blir ikke så varm
· Batteriet behøver ikke levere så mye strøm, og holder lenger.
Limiteren kan også brukes for å unngå hjulspinn ved start, eller i
utgangen av glatte svinger. Dette gjøres ved å justere limitteren lavere.
Og bilen blir da lettere å kontrollere, men kan fortsatt oppnå
topphastighet.
BREMSING
En regulator har som regel en eller to feter som kun brukes til å bremse
med. Desto flere feter, jo sterkere brems.
Også her er en høyere frekvens gunstig fordi det gir en jevnere brems, og
er snillere for komutatoren i motoren. For å hjelpe på bremsevirkningen,
og beskytte fetene så er det nødvendig å bruke en såkalt ” Schottky Diode”
mellom pluss og minus på motoren. Noen regulatorer som f.eks. Tekin
regulatorene har denne innebygd.
REGENERERING AV ENERGI FRA BREMSENE:
Bremsene på regulatoren fungerer akkurat som med gassen med en puls, så
lenge du ikke gir full brems. Hver gang bremsepulsen slås på så sendes en
liten mengde energi tilbake til batteriet. Dette kalles ”regenerering”
Denne lille strømmen er alltid den same, uansett om regulatoren er på 50
Hz eller 6000Hz. Og på en 50Hz regulator skjer det 50 ganger i sekundet,
og gjør ingen stor nytte, men på en høyfrekvent regulator så skjer dette
2000-6000 ganger i sekundet, og da blir det merkbart. Noen regulatorer
opererer også med bremser med flere ganger denne hastigheten, og dette
fører til enda mere kjøretid. (hvis man bremser da)
STRØMFORSYNING TIL MOTTAKER/ SERVO
Fartsregulatoren er koblet til mottakeren, og leverer dermed energi til
drift av mottakeren, og styreservoen. Desto høyere spenning den leverer,
jo raskere blir servobevegelsene. Men den må også levere nok strøm,
spesielt til FET servoer for å få fullt utbytte av disse.
Jo raskere bilen din er , jo raskere bør servoen din være for å ha full
kontroll over den.
Det er en annen grunn til at denne strømforsyningen er viktig:
En FET trenger ca. 20 volt med styrestrøm for å fungere med minst mulig
motstand. I de fleste regulatorer er det den stabiliserte strømforsyningen
til mottakeren som brukes som grunnlag for step-up systemet som produserer
20 volt til FETene.
Så hvis servoen trekker mere strøm enn det regulatorens strømforsyning kan
levere, så fører dette til at spenningen til FETene synker, som igjen
fører til at motstanden i FETene øker. Dette fører til at de blir varme,
og fører igjen til at motstanden blir enda større.
Dette kan virke som om batteriene går tomme tidligere enn normalt, mens
det faktisk er fartsregulatoren som svikter deg.
Noen servoer har en ekstra ledning som kobles direkte til batteriet, og da
er det ikke like viktig med en kraftig strømforsyning i regulatoren.
Jeg håper dette ikke var alt for rotete skrevet.
Artikkelen er oversatt med tillatelse, og delvis endret fra originalen som
er herfra: www.pkracing.nl
|