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Circuito di eliminazione della batteria

Che cos'è un circuito di eliminazione della batteria?

Che cos'è il circuito eliminatore di batteria?

A Circuito di eliminazione della batteria (BEC) è un dispositivo elettronico utilizzato principalmente nei modelli radiocomandati (RC) per convertire la tensione più alta della batteria principale in una tensione più bassa e stabile adatta ad alimentare l'elettronica di bordo, come il ricevitore e i servi. In questo modo si elimina la necessità di una batteria separata per questi componenti. Assicurando che l'elettronica riceva la tensione corretta, un BEC previene potenziali danni e garantisce un funzionamento affidabile.

Funzioni chiave di un BEC:

  1. Conversione e regolazione della tensione: Un BEC converte la tensione più alta proveniente dal pacco batterie principale in una tensione più bassa e stabile, tipicamente 5 o 6 V, adatta a alimentazione dell'elettronica di bordo come ricevitori e servi. In questo modo si garantisce che i componenti ricevano la tensione corretta per un funzionamento ottimale.
  2. Eliminazione di batterie aggiuntive: Fornendo la tensione necessaria direttamente dalla batteria principale, un BEC elimina la necessità di una batteria separata per l'elettronica, riducendo il peso complessivo e la complessità del modello RC.
  3. Risparmio di spazio: Con la rimozione delle batterie supplementari, il modello dispone di più spazio, consentendo un design più compatto e snello.
  4. Miglioramento dell'efficienza: Un BEC aumenta l'efficienza del sistema di alimentazione semplificando il cablaggio e riducendo lo spreco di energia, poiché tutti i componenti traggono energia da un'unica fonte.
  5. Riduzione del calore: Soprattutto nei BEC a commutazione, il processo di conversione è progettato per ridurre al minimo la generazione di calore, migliorare l'affidabilità e le prestazioni evitando problemi di surriscaldamento.

Come funziona il circuito di eliminazione della batteria?

Esempio di circuito di eliminazione della batteria con LM317

Circuito di eliminazione della batteria

Questo circuito converte in modo efficiente un ingresso ad alta tensione da 230 V CA in un'uscita stabile in corrente continua, ideale per l'alimentazione di varie dispositivi elettronici. La trasformazione inizia con l'abbassamento dell'ingresso CA da parte di un trasformatore a una tensione più bassa, più adatta alle applicazioni elettroniche. Questa tensione ridotta viene quindi immessa in un raddrizzatore a ponte intero, che la converte efficacemente in tensione continua pulsante.

Per stabilizzare questa corrente continua pulsante, viene utilizzato un condensatore da 1000μF, che smussa la tensione per ottenere una corrente continua in uscita costante. Questa corrente continua stabile viene successivamente regolata dal regolatore di tensione LM317 per garantire una tensione di uscita costante. La tensione di uscita dell'LM317 può essere regolata con precisione regolando i valori di due resistenze collegate, in modo da soddisfare esigenze specifiche. Inoltre, un condensatore da 10μF all'uscita del regolatore funge da filtro aggiuntivo per eliminare qualsiasi ondulazione di tensione residua, garantendo una stabilità impeccabile dell'uscita.

Il risultato finale è una tensione continua affidabile e regolata disponibile ai terminali di uscita, pronta per essere utilizzata per vari carichi elettronici.

Come collegare i componenti di un sistema RC? Una guida completa

Cablaggio BEC-Servo
Cablaggio BEC-Ricevitore

In un sistema radiocomandato (RC), il sistema componenti chiave In genere includono trasmettitore, ricevitore, regolatore elettronico di velocità (ESC), motore (brushed, brushless sensorless o brushless sensored), servi, batteria ed eventualmente un circuito di eliminazione della batteria (BEC). Ecco come collegare tutti questi componenti, con dettagli specifici per ogni tipo di motore, collegamenti BEC e canali della ricevente:

1. Trasmettitore

  • Funzione: Il trasmettitore invia i segnali di controllo al ricevitore in modalità wireless.
  • Connessione: Nessun collegamento fisico con altri componenti; comunica in modalità wireless con il ricevitore.

2. Ricevitore

  • Funzione: Il ricevitore interpreta i segnali provenienti dal trasmettitore e li indirizza ai componenti appropriati (ESC, servi) attraverso i suoi canali.
  • Connessione:
    • Canale 1 (CH1): Tipicamente utilizzato per lo sterzo (nelle automobili) o per il controllo degli alettoni (negli aerei).
      • Collegare il servo dello sterzo (per le auto) o il servo dell'alettone (per gli aerei) a questo canale.
    • Canale 2 (CH2): Tipicamente utilizzato per il controllo dell'acceleratore.
      • Collegare il cavo di segnale del regolatore (ESC) a questo canale per controllare la velocità del motore.
    • Canale 3 (CH3): Spesso utilizzato per funzioni ausiliarie, come luci o servi aggiuntivi.
      • Collegare eventuali servi o dispositivi aggiuntivi che svolgono funzioni secondarie a questo canale.
    • Canale 4 (CH4): Tipicamente utilizzato per il controllo del timone (negli aerei) o del retrotreno (nelle auto con quattro ruote sterzanti).
      • Collegare il servo del timone (per gli aerei) o il servo dello sterzo posteriore (per le auto) a questo canale.
    • Canali aggiuntivi (CH5, CH6, ecc.): Utilizzato per funzioni più complesse come la regolazione dei flap, il controllo del carrello di atterraggio o altri accessori.
      • Collegare altri dispositivi come i flap, i servi del carrello di atterraggio o altri componenti ausiliari a questi canali.

3. Controllore elettronico di velocità (ESC)

  • Funzione: Il CES controlla la velocità e la direzione del motore in base ai segnali provenienti dal ricevitore.
  • Connessione:
    • Fili del motore (motore a spazzole): Se si utilizza un motore a spazzole, l'ESC avrà due fili di uscita:
      • Rosso: Collegare al filo positivo (+) del motore.
      • Nero: Collegarlo al filo negativo (-) del motore.
      • Nota: Se il motore funziona nella direzione sbagliata, scambiare questi due fili.
    • Fili del motore (motore senza spazzole - senza sensore): Se si utilizza un motore brushless senza sensori, l'ESC avrà tre fili di uscita:
      • Tipicamente blu, giallo e arancione (o simili). Questi si collegano ai tre fili del motore brushless. Se il motore gira nella direzione sbagliata, scambiare due di questi fili.
    • Fili del motore (motore senza spazzole - Sensored): Se si utilizza un motore brushless con sensore, il regolatore (ESC) avrà tre fili di uscita della potenza principale più un cavo del sensore:
      • Tre fili di alimentazione: I fili blu, giallo e arancione (o simili) si collegano ai fili corrispondenti del motore. Scambiarne due se il motore gira nella direzione sbagliata.
      • Cavo del sensore: Il cavo del sensore (un connettore a più fili) proveniente dal motore si collega alla porta dedicata del sensore sull'ESC, fornendo un feedback sulla posizione del rotore per un controllo più fluido e preciso.
    • Collegamento della batteria: Collegare il pacco batteria principale ai cavi di ingresso dell'alimentazione del regolatore (ESC):
      • Rosso: Positivo (+)
      • Nero: Negativo (-)
    • Collegamento del ricevitore: Collegare il cavo di segnale dell'ESC a Canale 2 (CH2) sul ricevitore per il controllo dell'acceleratore.

4. Motore

  • Motore a spazzole:
    • Fili: Due fili, in genere:
      • Rosso: Positivo (+)
      • Nero: Negativo (-)
    • Connessione: Collegare il motore al regolatore (ESC) utilizzando questi due fili. Se il motore gira nella direzione sbagliata, scambiare i fili.
  • Motore senza spazzole (senza sensore):
    • Fili: Tre fili, in genere:
      • Blu, giallo e arancione (o simile)
    • Connessione: Collegare il motore al regolatore (ESC) utilizzando questi tre fili. Se il motore gira nella direzione sbagliata, scambiare due fili qualsiasi.
  • Motore senza spazzole (sensore):
    • Fili: Quattro o più fili:
      • Tre fili di alimentazione: Blu, Giallo e Arancione (o simili), collegati ai fili di uscita corrispondenti dell'ESC.
      • Cavo del sensore: Un cavo del sensore a più fili che si collega alla porta del sensore sull'ESC.

5. Servi

  • Funzione: Controllare il movimento di parti come lo sterzo (nelle automobili) o le superfici di controllo (negli aerei).
  • Connessione:
    • Canale 1 (CH1):
      • Servo sterzo (per auto): Collegarsi a questo canale.
      • Servo alettoni (per aerei): Collegarsi a questo canale.
    • Canale 4 (CH4):
      • Servo del timone (per aerei): Collegarsi a questo canale.
      • Servo sterzo posteriore (per auto con quattro ruote sterzanti): Collegarsi a questo canale.
    • Colori dei fili:
      • Rosso: Positivo (+)
      • Nero/marrone: Negativo (-)
      • Bianco/giallo/arancio: Filo di segnale.

6. Batteria

  • Funzione: Fornisce l'alimentazione al regolatore (ESC) e, di conseguenza, al motore, alla ricevente e ai servi.
  • Connessione:
    • Colori dei fili:
      • Rosso: Positivo (+)
      • Nero: Negativo (-)
    • Collegare la batteria al regolatore (ESC) utilizzando questi fili. Assicurarsi che la polarità sia corretta.

7. Circuito di eliminazione della batteria (BEC)

  • Funzione: Regola la tensione e fornisce l'alimentazione al ricevitore e/o ai servi, eliminando la necessità di un pacco batterie separato.
  • Collegamento al ricevitore:
    • Colori dei fili:
      • Fili di ingresso:
        • Rosso: Si collega al terminale positivo della batteria.
        • Nero: Si collega al terminale negativo della batteria.
      • Fili di uscita:
        • Rosso: Positivo (+) al ricevitore.
        • Nero/marrone: Negativo (-) al ricevitore.
      • Collegare il connettore di uscita del BEC a qualsiasi canale disponibile del ricevitore per alimentarlo.
  • Collegamento ai servi:
    • Colori dei fili:
      • Rosso: Positivo (+)
      • Nero/marrone: Negativo (-)
    • Collegare i fili di uscita del BEC alle barre di alimentazione dei servi se si desidera che il BEC alimenti direttamente i servi, assicurando che questi ultimi ricevano una tensione stabile.

8. Componenti aggiuntivi (se applicabile)

  • Gyros: Stabilizzare il volo di aerei o elicotteri.
    • In genere è collegato tra il ricevitore e il servo della superficie di controllo. Il cablaggio è simile a quello dei servi (rosso, nero/marrone e bianco/giallo/arancione).
  • Attrezzatura FPV: Telecamere e trasmettitori video.
    • Di solito è alimentato dalla batteria principale o da un piccolo pacco batteria separato, con Rosso per il positivo (+) e Nero per il negativo (-).

Controlli finali:

  • Polarità: Assicurarsi che tutti i collegamenti rispettino la corretta polarità (rosso = +, nero = -).
  • Gestione dei fili: Fissare tutti i cavi per evitare che interferiscano con le parti in movimento.
  • Test: Prima di finalizzare, eseguire un test funzionale accendendo il sistema e controllando ciascun controllo.
componenti elettronici rc

Tipi di circuito di eliminazione della batteria

BEC lineare

Vantaggi:

  • Design semplice: Facile da implementare e conveniente.
  • Bassa EMI: Produce un'interferenza elettromagnetica molto bassa, ideale per l'elettronica sensibile.

Svantaggi:

  • Meno efficiente: Generazione di calore significativa, soprattutto con tensioni di ingresso più elevate.
  • Capacità corrente limitata: In genere supporta correnti inferiori (1,5A - 3A).
  • Tensione di uscita fissa: Di solito offre una tensione di uscita fissa con possibilità di regolazione limitata.

Parametri tipici:

  • Tensione di ingresso: 5V - 8,4V (fino a 2S LiPo)
  • Tensione di uscita: 5V o 6V (fisso)
  • Corrente massima: 1,5A - 3A
  • Efficienza: 50% – 70%
  • Dimensione: 30 mm x 15 mm x 5 mm
  • Dissipazione del calore: Alto, può richiedere dissipatori di calore

BEC a commutazione (SBEC)

Vantaggi:

  • Alta efficienza: Mantiene l'efficienza (80% - 90%) anche con grandi differenze di tensione in ingresso e in uscita.
  • Tensione di uscita regolabile: Flessibilità nell'impostare diverse tensioni di uscita (ad esempio, 5 V, 6 V, 7,4 V).
  • Maggiore capacità di corrente: Può gestire configurazioni più impegnative (5A continui, 10A di picco).

Svantaggi:

  • Più complesso: Più componenti e circuiti, con conseguente aumento dei costi.
  • Potenziale di EMI: Interferenze elettromagnetiche più elevate, che potrebbero richiedere un filtraggio aggiuntivo.

Parametri tipici:

  • Tensione di ingresso: 7,4V - 26V (2S - 6S LiPo)
  • Tensione di uscita: 5V / 6V / 7,4V (regolabile)
  • Corrente massima: 5A continui, 10A di picco
  • Efficienza: 80% – 90%
  • Dimensione: 40 mm x 25 mm x 8 mm
  • Dissipazione del calore: Basso, richiede un raffreddamento minimo
  • Considerazioni sulle EMI: Può richiedere un filtraggio per gestire le interferenze
UBEC

La classificazione dei BEC può essere piuttosto confusa. In origine, UBEC (Ultimate BEC) era il nome commerciale di uno dei primi BEC aggiuntivi, sviluppato da Kool Flight (Jeff Myers, l'organizzatore del SEFF). Questo dispositivo consentiva ai modelli RC di utilizzare più servi con tensioni della batteria più elevate. Nel corso del tempo, il termine "UBEC" si è evoluto ed è ora comunemente indicato come "Universal BEC", soprattutto in riferimento a molti BEC indipendenti prodotti da vari produttori, in particolare cinesi.

D'altra parte, SBEC sta per Commutazione BEC. Questo tipo di BEC è più efficiente dei BEC lineari integrati, che in genere si limitavano a gestire 3 o 4 servi e potevano supportare solo 3 o 4 celle LiPo. I moderni BEC a commutazione, come l'UBEC originale, sono ora spesso integrati direttamente negli ESC (regolatori elettronici di velocità), offrendo i vantaggi di un UBEC indipendente senza la necessità di un sistema separato.

BEC integrati negli ESC

Molti ESC (regolatori elettronici di velocità) sono dotati di un BEC (Battery Eliminator Circuit) integrato. Questa caratteristica consente all'ESC non solo di controllare il motore, ma anche di fornire una tensione regolata per alimentare la ricevente e i servi. Questi BEC integrati possono essere lineare o commutazione tipi.

I BEC integrati semplificano il cablaggio e riducono la necessità di componenti aggiuntivi, rendendoli ideali per modelli RC compatti e leggeri. Tuttavia, nelle applicazioni ad alta potenza, potrebbe essere necessario un BEC esterno indipendente se il BEC integrato non è in grado di fornire una potenza sufficiente.

ESC BEC incorporato
ESC con BEC incorporato

Conclusione

Il circuito eliminatore di batterie (BEC) svolge un ruolo fondamentale nell'elettronica moderna fornendo un'alimentazione stabile e affidabile, eliminando così la necessità di utilizzare più batterie. La scelta tra un BEC lineare, a commutazione o universale dipende da diversi fattori, tra cui i requisiti di tensione di ingresso e di uscita, l'efficienza, la dissipazione del calore e il rumore. tolleranza. La comprensione di questi parametri consente di selezionare il BEC più adatto per l'applicazione specifica, ottimizzando le prestazioni e l'affidabilità.

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