Groundloops - Ein ernstes Thema

Noch ein paar Worten zur Übersetzung/ Zusammenfassung der Seite FPV-Japan.com zum Thema Erdschleife/Groundloop: Es hat mich viele Stunden gekostet, den Text zu übersetzen und zusammen zufassen. Also seid mir nicht böse, wenn es ein paar Schreibfehler hat oder etwas technisches Falsch ge- oder beschrieben ist! Danke! Alle Texte und Bilder sind von FPV-Japan.com

Hier noch ein paar Übersetzungen/Erklärung damits für alle klar ist:

ESC = Electronic Speed Controller = Fahrtenregler
BEC = Battery Eliminator Circuit = Batterie eliminierungs Schaltkreis = wandelt den Strom auf 5 - 6V
ESC/ BEC = Fahrtenregler mit BEC
UBEC = Ultimate BEC
RX = Receiver = Empfänger, in diesem Fall steht es für den RC Empfänger
OSD = On Screen Display = Auf dem Bildschirm Anzeige, schleift diverse Werte in den Bildschirm ein
RTH = Return To Home = System das bei Funkausfall der RC anlage automatisch zum Startpunkt zurück fliegt
Ground = Minus Pol, auch Masse oder Erde genannt.
Groundloop = Erdschleife

[size=large]FPV/UAV Stromversorgung – Verhindern einer Erdschleife [/size]

In diversen Foren bin ich darauf gestossen, dass diverse Leute bei ihren FPV Energieversorgunssystem über verbrannte Leiterbahnen oder über sehr heisse Kabel im nieder Spannungsbereich (5 bis 6 Volt) klagten. Der Fehler ist ein zu einer Schleife geschlossene Erdverbindung der Verkabelung ihrer Stromversorgung. Oft bezeichnet als Erdschleife oder auf englisch Groundloop. Bei Audioleuten auch Brummschleife genannt.

In Hochstromsystemen erlaubt eine Erdschleife, dass der Strom durch Teile fliesst, die definitiv nicht dafür enwickelt wurden. Nicht nur ist die Benutzung einer Erdschleife schlechte Anwendung, viel mehr entsteht ein hohes Risiko Systemkomponenten physikalisch zu schaden (verbrannte Leiterbahnen) oder es kann zu Spannungsabfall führen (teil Neustart von RX oder OSD), auch Brownouts genannt.


Schauen wir uns das also genauer an, denn die Entdeckung, dass in fast allen Anfänger FPV/ UAV System Erdschleifen bestehen, war alamierend:

Es sind zwei Systemkomponenten welche kombiniert eine Erdschleife ermöglichen, nähmlich Stromsensoren und ESC mit internem BEC. Beide sind wesentliche Bestandteile in fast allen FPV/UAV Systemen. Diese fundamentale Fehlerstelle in hauptsächlich zu hause gebauten FPV Systemen kommt von den billigen ready to fly & play Modellen, welche nicht wirklich für FPV gedacht sind. Systeme welche keine elektrischen Antriebe benötigen, sind hauptsächlich immun gegen dieses Risiko. Für Leute die ein ESC mit internem BEC für ihre Stromversorgung nutzen ist das sofortige und simple Heilmittel, das Erdungskabel (Schwarz, Braun) vom ESC zum Empfänger zu kappen und es mit Schrumpfschlauch oder Klebeband zu isolieren.

Der seriöse Modellbauer sollte über ein externes BEC (min. 5A) als Stromversorung nachdenken. Meine Meinung ist, dass kein seriöses FPV/UAV System ein ESC/BEC als wichtige Stromversorungsquelle nutzen sollte. Normale ESC/BEC geben max 2A, was definitiv zu wenig für ein typisches 4 – 6 Servo – Empfänger und OSD System ist. Überhitzt der ESC, bedeutet das totale Energieverlust und kein RTH kann dann retten.

In populären Foren wurde dieses Problem als Designfehler bezeichnet. Es ist jedoch kein Fehler des OSD oder des ESC/BEC Herstelllers. Das ist ein klassischer Fall von Pilotenfehler. Es gibt tonnenweise Information in der FPV Welt, das Phenomen Erdschleife wurde nicht nur übersehen, sondern schlechte und ungeprüfte Berichte wurden weiterhin verbreitet.

Lasst uns nun ganz genau anschauen was eine Edschleife ist und wieso man sie nicht in seiner Stromversorgung will:


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Ich les das bereits seit mehreren Wochen bei RCGROUPS und FPVLABS mit. Meines Verständnisses nach wird die Masse selbstverständlich benötigt, jedoch muss man eben darauf achten das man diese nicht in Form eines Kreises verbindet. Sprich, und das ist mir soweit auch klar von der Logik her, die Masse darf quasi immer nur ein "One Way Ticket" vom Startpunkt (Akku / Current Sensor) sein aber niemals eine geschlossene Verbindung darstellen.

Vereinfacht dargestellt:

Falsch:


Richtig:



http://www.rcgroups.com/forums/showpost.php?p=18147809&postcount=11143

Vielleicht habe ich das falsch ausgedrückt, natürlich wird die Masse benötigt. Ich meinte nur, das ein paar Massenkabel nicht benötigt werden, weil die Masse schon verbunden ist.

Ich hatte mich halt selbst immer nur gewundert warum jeder meint vom ESC nur das + Kabel kappen zu müssen wenn ein seperates UBEC angeschlossen ist und alle immer darauf bestehen das das - Kabel notwendig sei. Keiner konnte erklären warum, aber es müsse so sein. Das widersprach sämtlichen Erfahrungen die ich in anderen Elektronikbereichen die Jahre zuvor gemacht habe (zB. Audioanlage ins Auto einbauen und Masse an Karosse usw.).

update im 1. post. Unbedingt lesen. Könnte informativ sein.

Sehr interessant! Danke für den Bericht!

und wie siehts mit 2 Akkus aus ?


hatte erst alles an einem Akku ( Motor/Empfänger über ESC )



hab jetzt 3000/3200mah 3S + zusatzakku für sender/cam ( längere Flugzeiten ) ein akku also 5000mah 3s oder so bekomm ich nicht unter

wie schliess ich das am besten an ?
passts so wie im Bild unten ?

wollte erst noch masse vom empfänger zum ESC neben dem signal mitführen...kann ich mir sparen, oder ?

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Hallo,

erst mal generell - eine Masseverbindung zwischen oben und unten muss es schon geben. Sonst hängt Deine Signalleitung vom ESC in der Luft. Es muss einen Bezugspunkt geben.

Den Stromsensor würde ich zwischen Akku_oben und ESC setzen. Du willst ja wissen, wann Du zurückkommen musst. Und da der Flugakku wohl eher schneller leer ist als der Zweitakku, musst Du diesen Verbrauch messen.

Gruß.

Onkel_JF

Danke für die schnelle antwort

Stromsensor ist auch verbaut ( schon vor mittag so wie Du vorgeschlagen hast )
muss jetzt nur noch motor/Regler an Stromsensor anstecken ( bzw. vom Regler zum Motor noch löten )
Masse/Signal vom Empfänger gehen zum Regler

der untere Teil ist komplett fertig ( bis auf videosender )

joa, will schon noch wissen wielang ich motorlaufzeit hab
osd/cam usw. seh ich ja die spannung ( FY21AP+117OSD)
- da heist es jetzt testen
3000mah 3S reichte mir für 45min fliegen, als noch Servos, Empfänger usw. übern ESC liefen

werd jetzt erst mal kurz mit nem 500mah-800mah 3S zusatzakku fliegen
später dann wahrscheinlich mit grösserem um genug reserven zu haben

mal schauen ob ich in den nächsten Tagen 1 std. FPV am stück schaffe ( hoffe thermik hilft ein bischen )



FPV Cam ist komplett übers OSD angeschlossen
Sender auch direkt anschliessen ?

sorry - Doppelpost
( kann gelöscht werden )

hi,
wollte da auch schon mal was drüber schreiben. find ich super das du dir die mühe gemacht hast um auf eine solche fehlerquelle hinzuweisen.

im prinzip alles richtig. ich würde es aber was anders erklären(ist schwer das einfach zu erklären).

einfach gesagt ist das problem bei einer masseschleife (ganz ungeschickte bauen sowas auch in andere leitungen ein) ist folgende:

eine wechselndes magnetfeld induziert in alle leitenden materialen eine spannung. haben wir eine schleife gelegt wird in einen teil der schleife immer ein anderes magnetfeld induziert als in den anderen teil. magnetfeld induzieren heisst das ein teil der leitung eine spannung erzeugt wie ein trafo (im prinzip haben wir das hier). da die andere seite aber kurzgeschlossen ist fliessen selbst bei geringsten spannungen sehr sehr hohe ströme. also haben wir spannungen (sehr klein aber trotzdem vorhanden), ströme in leitungen die wir selbst erzeugen in leitungen die wir dafür nicht ausgelegt haben und die keinen nutzen haben. wir könnten den fehler rausbrennen

das ganze wechselt noch mit last und drehzahl des motors was das ganze unberechenbar macht.

Als beispiel audioanwendungen.

wir haben eine signal leitung für rechts, eine für links und 2 masse leitungen die z.b. am mischpult und am power amp von den lautsprechern verbunden sind. das kabel ist auch noch viel zu lang und unter der bühne verstaut, da wo auch die stromleitungen für die 8 kleinen scheinwerfer hingehen. insgesammt 2400W scheinwerfer, macht läpsche 10A (lachhaft, soviel strom zieht der motor in meinem 80cm warbird). der strom reich aber trotzdem aus um ein geringe spannung in die schleife zu induzieren. der verstärker verstärkt das was an seinem eingang anliegt. da ist nun zwischem dem masse und dem lautsprecher rechts z.b. 0,05V bei 100Hz schöner sinus und das selbe bei linkem signal eingang.

ist schon mal scheisse, aber man hört es nicht so stark..
wenn wir nun via DMX die scheinwerfer auf halbe leistung dimmen hören wir richtig die spitzen raus. durch den phasen anschnitt werden jedesmal schnell wechselnde ströme erzeugt was meist stärkere spitzen erzeugt als die 50Hz sinus kurve. schwer zu erklären wie es sich anhört, aber ein mal drauf hingewiesen hört man es immer wieder deutlich raus und kann auch hören wie sich das geräusch je nach dimmereinstellung mal stärker mal schwächer anhört. PC bei präsentation an audio anlage anschliessen bringt meist durch die verkabelung eine monster mega brumschleife über audio masse und zurück durch den PE. die ganz harten veranstaltungs techniker unterbrechen den PE vom PC/laptop.(nicht empfehlenswert, gefährlich, betrieb nicht zulässig, aber das brummen ist weg ).

beim aufbau einer audio anlage hört man sowas raus und kann es beheben. wenn aber unsere umherschwingenden leitungen mitten im flug mal den empfänger spinnen lassen und wir den flieger ausbuddeln müssen haben wir nacher keinen schimmer woran es lag.

fazit:
brummschleifen im audio = ärgerlich
masseschleifen im flieger = ganz großer mist. umbedingt vermeiden!

Jetzt mal eine Frage zum letzten Bild, ist das keine Masseschleife:
Zwischen OSD und VTx zum einen sind sie ueber Versorgungs Masse verbunden und zum zweiten ueber die Videomasse Leitung.

Cam wird über OSD versorgt
und Videosender direkt übern akku

habs jetzt aber umgebaut und cam und sender über osd

kann mich nicht entscheiden:
-cam und sender über osd
oder cam und sender direckt vom akku versorgen

Danke für die Erklärungen, bin eben meine Modelle durchgegangen und habe bei einem Hovercraft auch gleich eine Schleife gefunden, da die Masse von 2 ESCs auf einen Empfänger ging. Hatte zwar nie Probleme damit aber sicher ist sicher.

LG Timbergrey

Eine Verkabelung des Twinstars II mit UBEC und ohne Groundloop sähe demnach so aus:

sofern das deine komplette Verkabelung ist, passt das.

Bei evtl. Einbindung eines Stromsensors musst du nochmal aufpassen^^

Moin,
bin gerade dabei einen Plan von der Verkabelung an meiner Twinstar zu zeichnen. Das nötigste ist schon drin.
Könntet ihr euch das mal ansehen und mir ein paar Tips geben, was geändert werden muss/soll
Wenn jemand Lust hat drin rum zu malen, kann ich das Bild auch gerne per Mail zukommen lassen.

Ich hoffe, dass ich nicht zu viele Fehler drin hab, Hab die ganze Elektronik jetzt schon 4 mal aus und wieder eingebaut...

EDIT: Hier gibt`s das Bild etwas größer ;-)



Gruß
Ronny

Hi,
ich bin mir nicht sicher, aber ich hab mal auf deinem Plan eingezeichnet, wo es Masseschleifen (Blaue- und orange Linie) geben könnte. (Ich hoffe, es ist nicht totaler Quatsch, was ich da gemacht habe )

Sehe ich das dann richtig das ich bei meinem Twinstar auch eine Masseschleife besteht?
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Hier ein Link zum Thema: http://fpv-japan.com/technical-info/fpv-uav-system-power-considerations-avoiding-multiple-ground-return-paths/lang/en/

Das BEC ist leider nur bedingt für die Spannungsversurogung bei FPV geeignet. Immerhin wurde es ja ursprünglich für Parkyler ausgelegt und nicht für so komplexe Systeme.
Mit einem klaren Erdungspunkt für alle GND-Anschlüsse hat man das Problem der Erdschleifen garnicht erst.