Von Silberbüchse bis zum Brushless Kraftwerk

Auf dieser Infoseite möchte ich Dir einige Informationen zu den elektronischen Bestandteilen im RC Boliden geben, der für den RC Rennsport vorgesehen ist. Das ist nicht mein „ureigener“ Bereich, aus diesem Grund habe ich es etwas allgemein gehalten.
Zur Erklärung des Titels, als „Silberbüchse“ bezeichnet man den Tamiya Baukastenmotor Silberbüchse Bürstenmotor Typ 540.

Am besten, wenn Du weißt welche Rennklasse und welche Veranstaltung Du fahren willst, versuchst Du zusätzlich mit aktiven Fahrern in Kontakt zu treten und fragst Sie, soweit es noch offene Fragen gibt.

Brushless / Brushed

Brushed Motoren (Bürstenmotoren)

Bürstensysteme bestehen aus einem Motor und einem Regler, welcher den Motor permanent mit Gleichstrom versorgt. Die Stromübertragung erfolgt hierbei über Kohlestifte auf den Rotor.

Bei diesem Vorgang entsteht durch Reibung sehr viel Hitze und Funkenbildung, was zur Abnutzung von Kollektor und Bürsten und letztendlich auch zum Motorverschleiß führt. Dadurch wiederum kann der Motor sehr schnell überhitzen und verliert an Leistung und Drehmoment.

Bürstenmotoren weisen wenig Vorteile auf, zum Beispiel benötigt man für mehrmotorige Systeme nur einen Regler und Schalteffekte laufen sehr flüssig ab. Durch die einfache Bauweise des Motors ist dieser billig in der Anschaffung und lässt sich ohne Bedenken mühelos reparieren und warten.

Nachteilig ist, aufgrund der ständigen Reibung der Motorbürsten und des Verschleiß der Kohlebürsten im Motorinneren weisen diese eine begrenzte Lebensdauer und Drehzahl auf, und haben im Gegensatz zu bürstenlosen Motoren einen geringeren Leistungsgrad.

Aus diesem Grund ist er kaum noch im RC Rennsport anzutreffen.

Brushless Motoren (Bürstenlose Motoren)

Brushless Motoren oder auch bürstenlose Motoren besitzen keine Kohlebürsten, die im Motor für einen Polwechsel sorgen. Diese Aufgabe übernimmt hier der Brushless-Regler mit drei sogenannten Powerkabeln (A, B und C).

Brushless Motoren haben eine geringere Wärmeentwicklung, da sie keine Kohleborsten im Motorinneren aufweisen, sie sollten aber nicht über 60 bis 80 C° erreichen, aus diesem Grunde werden die Motoren oft zusätzlich via Lüfter oder Kühlkörper gekühlt. Meistens haben Brushless Motoren auch eine sehr hohe Effizienz in Hinsicht auf Akkulaufzeit und Leistung.

Ab und an findet man Angaben wie “Bis zum 31.12.20XX DMC-legal” oder ähnlich. Dieses liegt daran, dass im ORE (1:10) Bereich für manche Klassen – z.B. DMC Klassen – so genannte Homologation / Freigabe Listen für Motoren & Reifen gibt.
Homologation Listen DMC ORE Sparte – Link

-> Wer erst mal nur so fahren möchte und auch für die ersten Freundschaftsrennen spielt dies keine Rolle.

Windungen (Turns)

Elektromotoren für den RC-Betrieb sind erhältlich in unterschiedlichen Windungen.
Für Spezialanwendungen gibt es Motoren mit höheren Windungszahlen, diese Motore sind aber z.B. für Langsamfahrten (Crawler) und Fahrmanöver mit Trucks gedacht.
In manchen Rennserien sind Motoren bestimmter Hersteller und Windungszahl (Turns) vorgeschrieben (LRP Challange), andere Rennserien schreiben die Windungszahl vor, bieten bei den Herstellern aber eine Auswahlliste an. (DMC Stock (Standard) Klassen) Die dritte Kategorie an Rennserien lässt den Fahrer bei der Wahl des Herstellers und Motorserie freien Lauf, hier werden nur Windungszahlen vorgeschrieben. Zu guter Letzt gibt es Rennserien, bei der die Wahl des Motors komplett freigestellt ist (Freie Klassen oder auch „Modified“ genannt).

Es gilt der Grundsatz:
Desto weniger Turns, desto höhere Umdrehungszahl bei höchster Auslastung, desto geringeres Drehmoment des Motors.

Motor-Timing

Bei vielen Motoren lässt sich die hintere Motorabdeckung lösen und dann verdrehen, dadurch stehen die Pole in einem anderen Winkel zu den Magneten – die Anker des Rotors bekommen somit eher Strom und das Magnetfeld wird besser ausgenutzt. Bitte beachtet, dass man das Timing (Hardwareeinstellung) des Motors nicht „unbegrenzt“ erhöhen kann. Ein zu hoch eingestelltes Timing beschädigt bzw. zerstört den Motor.

Folge: der Motor dreht schneller, hat mehr Leistung und verbraucht aber auch mehr Strom. Das Drehmoment sinkt etwas ab.

Sensored Motoren

Brushless Motoren in der ORE (1:10) Klasse sind in der Regel immer „Sensored Motoren“. Hier wird zwischen dem Controller (Regler) ein achtadriges Kabel zum Motor geführt. Durch dieses Sensorkabel wird ein weicheres „Anfahren“ erzeugt und ein „Ruckeln“ des Brushless Motoren vermieden.

Diese Art hat sich im 1:10 Bereich im RC Rennsport zu 99% durchgesetzt, während es im ORE8 (1:8) Bereich auch non-sensored Motor-Regler Kombinationen gibt.

Akkus

Im RC Rennsport haben sich die LiPo (Lithium-Polymer-Akkumulator) durchgesetzt und werden überwiegend gefahren. Sie sind deutlich wartungsärmer und langlebiger als ihre Nickelvorgänger und bei richtiger Behandlung gemäß Herstellerangaben mindestens ebenso sicher. Auf keinen Fall sollte man die Akkus tiefentladen oder bei zu niedriger Spannung oder vollgeladen über längere Zeit liegen lassen. Die meisten Ladegeräte (selbst günstige) bieten dazu ein spezielles Ladeprogramm an, das zumeist mit „Storage“ bezeichnet ist.
In den ORE Klassen (1:10) sind es meist 2s „Hard Case“ mit 4500 bis ca. 6000 mAh Kapazität. Je nach Modell werden die Baugrößen Shorty, Saddle-Pack oder Stick verwendet.

In der OR8E Klasse (1:8) werden dagegen 4s Lipo Akkus verwendet oder auch Kombinationen aus 2x 2s.

LiPo Akkus benötigen ein Ladegerät, dass LiPo Akkus laden kann, hierzu verwendet das Ladegerät ein Balancerkabel und einen Balanceranschluss. Bitte beachtet die Sicherheitshinweise des Herstellers zum Umgang mit den Akkus.
Hier eine weitere gute Info-Zusammenstellung allgemein zum Thema “LipPo”: – Link

Regler

Mit Regler – früher auch Controller genannt – ist im Grunde ein Fahrtenregler benannt, der die Signale des Empfängers so Umsetzt, dass der eingehende Strom aus den Akkus richtig auf die 3 Pole des Motors verteilt wird und dieser je nach Umdrehungszahl und Leistungsgrad mit Strom versorgt wird.
Interessant ist noch, dass manche Regler interne oder abgesetzte Kondensator haben.

Der Hersteller gibt jeweils die tiefstmögliche Turnzahl an, die der Motor haben darf. „No Limit“-Regler vertragen alle Motoren.
An einen Regler „bis 10,5t“ dürfen also nur Motoren mit 10,5t oder MEHR angeschlossen werden, ein 8,5t würde ihn überlasten.

Für unsere Mathematik Profis unter Euch, habe ich hier einmal eine Beispielsrechnung. 😉

Achtung

Ein verändertes Timing und / oder Übersetzung kann die Leistungsdaten gravierend verändern.

Grundsätzlich sollte man a) die Herstellerangaben zwingend als Mindestangabe beachten und b) ggf. den Kauf eines leistungsstärkeren Reglers in Betracht ziehen, so bleibt man bei der Auswahl seiner Motoren etwas flexibel.

„Blinky“ Mod

In manchen Rennserien / Klassen wird zusätzlich zu Motor Turns die Akku Ladekapazität benannt und beim Regler von einem „Blinky“ Mod gesprochen.
Im Regler gibt es noch verschiedene Einstellungsmöglichkeiten, darunter auch zum Motortiming und Turbo Timing. Mit diesen beiden Einstellungsmöglichkeiten lassen sich die Leistung Charakteristika der Leistungskurve optimal auf den Fahrer einstellen.  Im „Blinky“ Mod werden Motortiming auf 0° und Turbo Timing 0° eingestellt. Der Regler sollte – in der Regel – auf einen Blinkenden Modus seines beleuchteten „An / Aus“ Schalters oder einer anderen Leuchtdiode umstellen.
Der „Blinky“ Mod ist somit ein Rennklassen / Verbands übergreifender Begriff und im Normalfall sollte die meisten Hersteller von Reglern für den RC Rennsport diesen unterstützen.

Plus Minus / Minus Plus

Alle Regler reagieren auf einen Fehler denn wahrscheinlich fast alle RC Rennfahrer im elektronischen Bereich mindestens einmal begonnen haben gleich, mit einem unwiderruflichen Defekt.
„Verpolt“ nennt man es im RC Rennfahrerkreis, wenn ein Fahrer beim Einsetzen seines frisch geladenen Akkus die Steckkontakte von Plus und Minus vertauscht hat.
Man kann bei allem mehr oder weniger gelassen sein, aber in diesen 3 bis 5 Sekunden muss man sich konzentrieren. Hat man einmal den Regler mit der entgegen gesetzten Stromrichtung „kurzgeschlossen“, ist dieser meistens zerstört oder höchst wahrscheinlich beschädigt. Mir ist es einmal in Langenfeld passiert, es war lediglich ein kleiner Funken bei den Kontakten für die Programmier-Box, es reichte aber um den Regler in das technische Nirvana zu überführen.

Programmier Box / WiFi Modul

Eine Programmier Box wird zur Einrichtung und Anpassung des Reglers benötigt. Klassisch ist die Programmier Box, diese wird dann über ein Servo Kabel an eine Buchse im Regler angeschlossen. Manche Regler bieten auch eine WiFi Modul an und eine Handy App.
Man braucht dieses, um z.B. den „Blinky“ Mod einstellen zu können oder eben Programmier Box / WiFi Modul die Bremswirkung oder das freie „Rollen“ im Regler einstellen zu können. Hier ist immer darauf zu achten, dass man zum entsprechenden Regler das passende Equipment holt.
Vereinzelt gibt es Regler, die diese Einstellung über LED Lichtsignal und Piepstöne mit Listen in der Beschreibung ermöglichen.
Zu Beginn benötigt man nicht zwingend eine eigene Programmier Box, man kann z.B. den Händler oder andere Fahrer im Fahrerfeld fragen, ob diese einen hier unterstützen können.  

Stecker

In der ORE Klasse (1:10) haben sich bei den Hard Case Lipo Akkus Steckkontakte übermäßig durchgesetzt. Meist wird hier zwischen 4 mm und 5 mm Gold-Stecker unterschieden. Die Goldstecker werden dann an das Kabel direkt angelötet.

Aber es gibt auch Dean, EC5 und XT90 Steckverbindungen. Hier einige Übersichten der im RC Modellbau üblichen Stecker:

Stecker Übersicht von www.drone-zone.de
Stecker Übersicht von www.ledprofishop.de
Stecker Übersicht von www.johp.de

Allgemeine Links zu elektronischen Bestandteilen

Elektronikkomponenten im RC-Car von der Homepage des NRW Offroad CUP
– “Hacker Kolumne” Fragen aus der Praxis mit Elektro-Antrieben – ist aus dem RC Flugzeugmodellbau, lässt sich aber auch auf RC Cars anwenden –
– Homologation Listen DMC ORE Sparte – Link

 


Hier fehlt doch… !
Also sollte in dieser kleinen Auflistung an Tipps und Hinweisen eine bestimmte, Dir bekannten Punkt oder ein wichtiger Hinweis fehlen, dann schreib mir über „Kontakt“ einfach. Leider kenne ich nicht alles, trage es aber in der Liste nach. Teile mir auch mit, wenn sich hier ein toter Link eingeschlichen hat!

 

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