Fahrtregler & Motorsteuerung

Der Fahrtregler mit Umpolung (Relais) hat ein Facelift bekommen, ist etwas kleiner geworden und hat ein paar Features hinzugewonnen:

PWM Frequenz 2,5 kHz oder 9 kHz, wählbar durch Jumper
lineare oder exponentielle Gaskurve, wählbar durch Jumper
Versorgung des Relais über den Fahrakku

Die anderen Merkmale wurden vom Vorgänger übernommen:

einfacher Aufbau mit Standard-Bauelementen
Betrieb mit 6 V oder 12 V Fahrakku
Strombelastbarkeit max. ca. 8 A
feinfühlige Steuerung durch 250 Geschwindigkeitstufen pro Fahrtrichtung
Fail Safe: bei Empfangsstörungen wird der Motor abgeschaltet
Anlaufschutz des Motors beim Anklemmen des Akkus
galvanische Trennung von Steuer- und Leistungsteil
Setup Funktion zum Erlernen der Neutral- und Maximalposition

Als Mikrocontroller kommt der schon in den Fahrtreglern mit Brückenschaltung bewährte PIC 16F684 zum Einsatz, das Programm musste für den Betrieb an einem Relais nur leicht modifiziert werden.

Die Belastbarkeit des Relais ist der begrenzende Faktor hinsichtlich des maximalen Stroms, diese liegt bei 8 A, wesentlich darüber hinausgehen sollte man nicht, auch wenn das Relais nur im stromlosen Zusand schaltet. Leider ist ein entprechendes Relais mit 12 A nicht mehr erhältlich, wer mehr Leistung benötigt sollte sich die Regler mit Brückenschaltung ansehen, diese kommen ohne ein Relais zur Umpolung aus.

Schaltungsbeschreibung

Der Regler ist sehr einfach aufgebaut.

Der Empfängerimpuls schaltet über einen Transistor die interne LED des Optokopplers, der Kollektor des internen Transistors wird auf einen Eingang des PIC Mikrocontrollers gelegt.

Ein Ausgang des PIC schaltet über einen Treibertransistor das Umpolrelais. Das Relais wird vom Fahrakku versorgt, daher ist die Spulenspannung an die Spannung des Fahrakkus anzupassen. Es gibt passende Relais sowohl in einer 6 V als auch in einer 12 V Version.

Ein weiterer Ausgang steuert über je einen Vorwiderstand direkt und ohne weitere Treiberschaltung die beiden MOSFETs. Ausserdem gibt es noch zwei Leuchtdioden zur Signalisierung des Betriebszustands.

Setup

Durch ein Setup können die Werte der Neutral- und Maximalposition an die eigene Anlage angepasst werden. Dazu wird der Jumper "SET" gesteckt und die Versorgungsspannung (erst Empfänger, dann Fahrakku) eingeschaltet.

Nach dem Einschalten blinkt die rote LED ca. 5 s lang, in dieser Zeit muss der Steuerknüppel und die Trimmung in die Neutralposition gebracht bzw. dort gehalten werden. Verlischt die LED, wurde der entsprechende Wert im EEPROM des PIC dauerhaft gespeichert. Daraufhin blinkt die grüne LED, der Steuerknüppel muss während dieser Zeit in die Maximalpostion gebracht und dort gehalten werden.

Nach erfolgreichem Setup leuchtet die grüne LED dauerhaft.

Leuchtet dagegen die rote LED dauerhaft, liegt ein Fehler vor. Mögliche Ursachen sind:

kein Unterschied zwischen Neutral- und Maximalposition. Es ist zu prüfen, ob der Fahrtregler am richtigen Empfängerkanal angeschlossen wurde.
die gemessene Impulslänge für die Neutralposition ist größer als die Länge für die Maximalposition. Dann muss am Sender umgesteckt bzw. ein Servo-Reverse für diesen Kanal aktiviert werden.

Im Fehlerfall muss die Ursache behoben und das Setup erneut durchgeführt werden.

Leuchtet die rote LED dauerhaft, nachdem sie geblinkt hat, d.h. die grüne LED blinkt während des Setup gar nicht, werden keine gültigen Empfängerimpulse gemessen. In diesem Fall das Anschlusskabel und die Leiterplatte auf Fehler überprüfen.

Nach Durchführen des Setup muss der Fahrtregler für ca. 30 s von der Versorgungsspannung getrennt werden (die Kondensatoren müssen sich vollständig entladen). Der Jumper wird nun entfernt und die Versorgungsspannung wieder eingeschaltet. Die grüne LED leuchtet für ca. 2 s, in dieser Zeit darf der Knüppel nicht aus der Neutralposition gebracht werden (Anlaufschutz). Verlischt die grüne LED, ist der Motorausgang aktiviert und der Regler betriebsbereit.

Das Setup kann bei Bedarf erneut durchgeführt werden.

Ein Aufleuchten der roten LED im Betriebsmodus (SET Jumper entfernt) signalisiert fehlerhafte Empfängerimpulse und deutet auf Empfangsstörungen oder einen ausgeschalteten Sender.

Firmware

Die Auswertung der Impulslänge, das Schalten des Relais und die Erzeugung des PWM Signals für die Leistungstransistoren erledigt die Firmware des Mikrocontrollers.

Hinsichtlich der PWM Taktfrequenz und der Steuercharakteristik (Gaskurve) gelten die Beschreibungen der Regler mit Brückenschaltung ganz analog.

Firmware-Varianten	Download-Version	Vollversion
PWM Frequenz	2,5 kHz	2,5 kHz oder 9 kHz, wählbar
Steuercharakteristik	linear	linear oder exponentiell, wählbar

Download

Files:

Fahrtregler Relais Rev. 2

Schaltplan
Bestückungsplan
Belichtungsvorlage im Maßstab 1:1
Firmware für den PIC 16F684

private Nutzung Tooltip

06.01.2019

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Fire guns are a popular special function on fire boats, tugs and supply vessels. To switch the water pump, a simple RC switch or a switching channel of a multiswitch decoder is sufficient; depending on the current consumption of the pump, a relay must also be used.

If you want to hit a target with the extinguishing guns, this is not so easy, besides the use of all manoeuvring functions, a regulation of the range of the water jet is very helpful. If you give it a proportional channel (ideally a linear slide), this is achieved with a simple speed controller, as used for controlling propulsion motors.

Of course, the used controller doesn't need a complex polarity reversal feature, which is why the other controllers presented on this site are out of the question. In addition a minimum range should be adjustable, so that the own deck is not flooded when operating the extinguishing cannons. Also a controller with very sensitive behavior at low throttle, as desired for propulsion control, is rather unsuitable.

The pump control module presented here is a speed controller without polarity reversal. In addition, there is the possibility of setting a minimum speed. The reduced value range between the minimum speed and the full power is linearly mapped over the entire stick travel, resulting in a very well adjustable range beyond the minimum power.

This is a simple electronic speed controller (ESC) for brushed motors. The polarity reversal is achieved by employing a relay. The ESC is thus well suited for usage in scale model boats with moderate speed.

Build instructions, the firmware for the microcontroller as well as exposure templates for the printend curcuit board are freely available for personal use.

Features: