Brushless Regler Anlaufschutz


Es wird ein System vorgestellt, welches verhindert, dass ein Brushless Motor versehentlich anlaufen kann.

 

Der Unfall!
Ein Kollege testete sein Modellflugzeug im Keller – so wie wir es alle tun. Akku anschließen, Servos testen, Ruder einstellen. Er geriet mit dem Ärmel an den Gashebel des Senders, der Motor lief los und das Flugzeug kam auf ihn zu. Reflexartig schützte er sich mit den Händen und der starke Motor zerschlug ihm mit der Luftschraube die Hände und Sehnen. Es waren sehr ernste Verletzungen mit langwierigen Folgen. Also unterschätzt niemals einen Elektromotor.

Es sind schon zahlreiche Unfälle dieser Art passiert. Die Foren sind voll von Berichten. Mit dieser kleinen Schaltung habt ihr viel Sicherheit für wenig Aufwand.

Die Eigenschaft des elektrischen Antriebes birgt deutlich höhere Gefahren als ein Verbrennungsmotor, der erst gestartet werden muss und der abstellt, falls er blockiert wird. Ein Elektromotor hört nicht auf! Er schlägt alles kurz und klein. Zerfetzt Gegenstände, Finger, Hände, Tiere…

Dieser Link zeigt Verletzungen von Unfällen aus dem Bereich Modellbau und ist nichts für sanfte Gemüter. Nur wer feste Nerven, einen starken Magen hat und ab 18 Jahre alt ist – sollte diesem Link folgen.

Es schockiert, aber kann zum Teil vermieden werden!
Der von mir entwickelte Brushless Regler Anlaufschutz ist eine zusätzliche Sicherheitseinrichtung, die es ermöglicht ein Elektro Flugmodell zum Testen oder während der Startvorbereitungen in Betrieb zu nehmen, ohne die Gefahr das der Regler überhaupt erst scharf schalten – und der Motor anlaufen kann.

 

Was macht ein Regler?
Die modernen BL Regler, insbesondere jene mit BEC, versorgen nach dem Anklemmen des Antriebsakkus die RC Empfangsanlage sofort mit Betriebsspannung. An ihrem Signaleingang erwarten sie nun die Signale des Empfängers. Liegen diese Signalwerte im Nullpunktbereich des Gashebels (also Motor aus), schaltet der Regler ’scharf‘ also Betriebsbereit. Liegen sie außerhalb dieses Bereiches oder es kommen erst gar keine an, bleibt der Regler ohne Funktion. Erst wenn der Gashebel auf ‚Aus‘ steht schaltet der Regler also ’scharf‘ und quittiert es i.d.R. mit Tönen. Moderne BL Regler haben also schon einen gewissen Anlaufschutz.

Das bessere Sicherheitskonzept
Ich stelle Euch eine kleine Schaltung vor, die grundsätzlich verhindert das Regler, insbesondere die mit BEC System, sich überhaupt erst ’scharf‘ schalten können, man aber trotzdem die RC Anlage ohne Gefahr in Betrieb nehmen kann, ja – selbst dann, wenn der Gashebel auf Null steht. Bei RC Anlagen mit Stützakku oder Reglern ohne BEC ist dieses System nicht unbedingt nötig, denn da braucht man ja nur den Antriebsrakku nicht anschließen, bietet aber dennoch eine zusätzliche Sicherheit.

Technischer Teil – Das Signal sperren
Es gilt also zu verhindern, dass der Regler überhaupt ein gültiges Steuersignal erhält. Er soll es erst dann erhalten, wenn wir es bewusst wollen und mit einer kleinen Taste am Flieger, die 4 Sekunden lang zu halten ist, zuschalten.

Technische Funktionsbeschreibung
Auf dem Schaltbild ist zu sehen, dass das Empfängersignal über [R2] zum [Pin6] des PIC-Controllers gelangt. Im Controller passiert es einen Compatator, verlässt es an [Pin5] und wird unverfälscht zum Regler geführt. Der Sicherheitsaspekt ist, dass der Comparator nach jedem Einschalten (Flugakku anklemmen) zunächst inaktiv ist. Das Signal wird im Controller unterbrochen und durchläuft ihn nicht. Der [Pin5] bleibt tot, die rote LED blitzt 3x pro Sekunde. Drückt man nun den Taster [S1] für ca. 4 Sekunden, wird die LED dauerhaft leuchten bis der Comparator aktiviert ist. Das Signal durchläuft ihn jetzt bis zum [PIN5] und die LED wird nun nur noch alle 4 Sekunden kurz blitzen um zu signalisieren, dass der Comparator aktiv ist. Das Signal erreicht jetzt den Regler, dieser wird sich scharf schalten und man kann den Motor in Betrieb nehmen. Die Software ist so geschrieben, dass ein selbstständiges Deaktivieren des Comparators verhindert wird. Drückt man die Taste jedoch erneut kurz, wird das Signal wieder unterbrochen und man kann gefahrlos am Flugzeug arbeiten oder es z.B. zum Startplatz tragen.
Drückt man den Taster [S1] weniger als 4 Sekunden wird der Comparator nicht aktiviert, der PIC-Controller setzt den Timer zurück und wartet erneut auf eine 4 Sekunden Eingabe.

Sehr geringe Baugröße
Voraussetzung für so ein System ist eine geringe Baugröße und möglichst wenig Gewicht. Deswegen habe ich diese kleine SMD Platine entworfen.

Prototyp

Die Bestückung
Es sind nur 5 Bauteile aufzubringen was ist in wenigen Minuten erledigt ist. Vorher ist natürlich der PIC mit der Software zu programmieren.

Anschluss und Installation
Die Schaltung wird schlicht und Einfach zwischen Regler und Empfänger gesetzt. Betriebsspannung und Masse wird einfach nur durchgeleitet. Das kann man auf dem Bild schon so erkennen. In meinem Beispiel wird ein Taster mit interner LED benutzt. Selbstverständlich kann man das auch getrennt voneinander installieren. Es empfiehlt sich eine Ultrahelle LED in blauer Farbe. Diese lässt sich auch bei hellen Lichtverhältnissen sehr gut erkennen. Der Taster sollte von außen zugänglich, aber nicht so positioniert sein, dass man ihn bei einem Handstart versehentlich drücken kann.

Software und Layout
Für alle, die es gerne selber bauen möctne hier die nötigen Dinge.

Aus Versehen
Unfälle geschehen zumeist aus Versehen. Niemand von uns ist vor einer kurzen Unkonzentriertheit sicher. Ein versehentliches Anlaufen des Motors ist somit ausgeschlossen und man kann beruhigt am Modell arbeiten und testen. Auch ein kurzes, versehentliches Drücken der Taste aktiviert den Regler nicht. Vier Sekunden eine Taste zu drücken muss schon ganz bewusst geschehen. Wenn man den Taster leicht versenkt installiert, dass man das Flugzeug auch nicht drauflegen kann oder etwas dagegen kippt um ihn zu drücken, ist es sogar besonders sicher.

Fazit
Eine zuverlässige und kleine Sicherheitseinrichtung die nicht viel kostet. Das Anklemmen des Akkus am Regler kann nun bedenkenlos erfolgen um am Modell Tests durchzuführen. Auch auf dem Flugplatz, wenn man vielleicht mal abgelenkt wird, kann so nichts mehr passieren und der Regler erst kurz vor dem Start freigeschaltet wird. Eine versehentliche Bewegung gegen den Gashebel, ein Sender, der einem entgleitet oder gar herunterfällt, ein versehentlich nicht abgeschaltetes Modell und ein Kind bewegt den Gashebel – eine 2m Maschine rauscht zwischen die Leute. Das kann alles verhindert werden. Sicherheit darf nicht verschenkt werden.

Bedienungsanleitung

Die Schaltung wird mit ihrem Stecker in den Empfängerport gesteckt wo der Drehzahlsteller angeschlossen werden soll. An der Buchse der Schaltung wird der Drehzahlsteller angeschlossen. Falls der Steller ein BEC hat wird die Betriebsspannung einfach durchgeleitet. Sobald man den Empfänger einschaltet, ob über RX-Akku oder Flugakku und BEC geht die Schaltung in Betrieb und die LED leuchtet für 1 Sekunde (Selbsttest) und danach blitzt sie schnell (3-4 mal pro Sekunde).

Der Steller soll und darf sich jetzt nicht scharfschalten, die Anlaufschutz-Funktion ist also sofort aktiv. Wenn der Steller in Betrieb genommen werden soll, dann muss die Taste mindestens 4 Sekunden lang gedrückt gehalten werden. Während des Drückens leuchtet die LED dauerhaft. Sobald die Schaltung den Steller freigibt erlischt die LED und Blitzt nur noch ganz langsam (alle 4-5 Sekunden). Der Steller soll nun scharfschalten und mit den herstellerbedingten Quittungstönen bestätigen.

Der Motor kann nun betrieben werden Bitte äußerste Vorsicht walten lassen.

Möchte man den Steller außer Betrieb nehmen, die Taste nur einmal kurz drücken. Die Schaltung sperrt sofort das Ansteuersignal für den Steller, welcher, sofern er ein Vernünftiges Produkt ist, sofort außer Betrieb gehen sollte.

Möchte man den Motor abermals in Betrieb nehmen, die Taste wieder 4 Sekunden drücken bis der Steller erneut in Betrieb geht. So kann man das wiederholend durchführen.

Schaltet man die Betriebsspannung ab, (Flugakku abziehen, RX Akku abklemmen oder abschalten) wird die Schaltung sofort zurückgesetzt und bei erneutem Einschalten ist stets die Schutzfunktion aktiv.

Achtung!
Ein Regler für Brushlessmotoren, der unkontrolliert den Motor zum Laufen bringt selbst wenn er keine Signale am Eingang erhält, gehört definitiv nicht in ein Flugmodell sondern in die Tonne! Sei er für Hubschrauber oder Flugzeuge. Diese Geräte sind sehr gefährlich und können keinerlei Sicherheit bieten – auch mit dieser Schaltung nicht.

Ausdrücklich weise ich darauf hin, dass Brushlessmotoren und Regler kein Spielzeug sind und ich eine Haftung für Verletzungen, Tod und Schäden in Verbindung mit dieser hier beschriebenen Schaltung ausschließe.