Akkuweichen

Im Modellbau machen viele Gerüchte die Runde, die wenigsten Modellbauer haben die Möglichkeit alles nachzuprüfen. Bestes Beispiel sind die LiPoly Akkus, deren schnelle Einführung durch  furchterregende Gerüchte weit hinausgezögert wurde.

Hier soll es aber um Gerüchte zu Akkuweichen gehen. Es kursieren Behauptungen, dass durch Akkuweichen begünstigte Spannungsspitzen zum Ausfall oder sogar zur Zerstörung von Empfängerkomponenten führen sollen.

Ich finde dieses Thema interessant genug, um der Sache durch technisch nachprüfbare Mittel auf den Grund zu gehen und die Berichte zu bestätigen oder aber zu widerlegen.


Woher kommen hohe Spannungen ?

Ursprung der Vermutung, dass Spannungsspitzen in der Modellelektronik entstehen ist die richtige Tatsache, dass Motore (Induktivitäten, Drahtwicklungen) beim Ein- und Ausschalten hohe Spannungsspitzen erzeugen. Wieso ist das so ?

Wenn eine Spule von Strom durchflossen wird, so entsteht bekanntlich ein Magnetfeld. Schalte ich den Strom in der Drahtspule wieder ab, so muss die Energie dieses Magnetfeldes in den Draht "zurückkehren". Das zusammenbrechende Magnetfeld erzeugt in der Drahtspule eine elektrische Spannung. Nun ist jedoch der Schalter offen, es kann kein Strom fließen. Das führt dazu, dass die Spannung extrem ansteigt, bis sie sich irgendwo entladen kann. Jeder kennt diesen Effekt vom Lichtschalter, in dem es beim Ausschalten kurz blitzt, weil aus erwähnten Gründen eine kurze Hochspannung entstanden ist.

Auch in der Modellelektronik ?

In z.B. Servos wird der Motorstrom ebenfalls schnell ein- und ausgeschaltet. Ohne Vorkehrungen würde dabei eine Hochspannung entstehen und das Servo sehr schnell zerstören.

Zum Glück gibt es einige einfache und äußerst wirkungsvolle Maßnahmen, um diese Hochspannung abzuleiten. Sämtliche Komponenten mit Motoren oder Drahtwicklungen (z.B. Relaisschalter usw.) im Modellbau, müssen solche Vorkehrungen haben damit sie richtig und zuverlässig funktionieren.

Da mir selbst von Billiganbietern keine Geräte bekannt sind, welche diese Vorkehrungen nicht haben, sollten keine Probleme zu erwarten sein.

Akkuweiche:

Was hat das alles mit Akkuweichen zu tun ?

Angeblich sollen bei direktem Anschluss eines Akkus (also ohne Weiche), diese Hochspannungsspitzen durch den niederohmigen Akku kurzgeschlossen, also eliminiert werden. Hingegen soll bei Einsatz einer Akkuweiche (Diode) die Hochspannung keinen Abfluss finden und sich dadurch ungehindert aufbauen können.

technische Untersuchung von Akkuweichen und Hochspannung:

Um das Thema detailliert zu untersuchen, wurde ein Testempfänger (handelsüblicher PPM Empfänger Graupner C-16) mit 3 Digitalservos (davon ein superschnelles) und einem Analogservo verbunden. Um eine möglichst aggressive Servolast zu erzeugen, wurden die Servos in einen Schraubstock eingespannt und so eine kräftige Stromaufnahme von ca. 1/2 der Blockierstromaufnahme erzeugt.

Dann wurde mit einem Hochfrequenz-Oszilloskop der Verlauf der Akkuspannung am Empfänger gemessen um mögliche Hochspannungsspitzen zu erkennen. Hier die Ergebnisse:

Normalbetrieb OHNE Akkuweiche:

Dieses Bild zeigt die Akkuspannung am Empfängereingang. Jedesmal wenn ein Servo Strom zieht, bricht diese Spannung ganz leicht zusammen. Das kommt durch den Widerstand der Zuleitungsdrähte und des Akkus und ist ganz normal.

Hier im Bild ist dieses Zusammenbrechen der Spannung stark gezoomt und beträgt ca. 0,1 bis 0,2 Volt.

Was man erwarten würde wenn es ein Problem mit Hochspannung gäbe, das zeigt dieses Bild.

Beim Ausschalten des Servomotors, kehrt die Akkuspannung wieder auf ihren Normalzustand zurück. Ohne Vorkehrungen im Servo, würde eine Hochspannungsspitze entstehen, welche ich hier im Bild als rote Linie per Hand eingezeichnet habe.

Damit so eine Spannungsspitze einen Empfänger stören kann, müsste sie allerdings noch ca. 10x höher sein als eingezeichnet, soviel Platz hatte ich nicht im Bild.

Betrieb MIT Akkuweiche:

Dieses Bild zeigt die Empfängerstromversorgung bei Benutzung einer Akkuweiche, ohne jeder Entstörmaßnahme, also eigentlich den härtesten Fall.

Wie man sieht, ist keinerlei Anzeichen einer Spannungsspitze zu sehen. Dort wo eine zu erwarten wäre (wie der rote Strich im Bild oben), ist nichts. Die Spannung ist genauso sauber wie ohne Akkuweiche.

Fazit:

Handelsübliche Servos aller mir bekannten Hersteller sind gut Entstört. Das war auch zu erwarten, da sich die Servos sonst selbst zerstören würden. Spannungsspitzen sind keine zu entdecken, nicht mal annähernd. Die fraglichen Spannungsbereiche sind sogar recht sauber und leicht abgerundet. Irgendwelche zusätzlichen Entstörmittel können zwar kaum schaden, bringen aber auch nichts.

Noch ein Hinweis: wer selbstgebastelte Komponenten an die Empfängerstromversorgung anschließt (Lampen, Motore, Pumpen, Kräne usw) der muss sich selbstverständlich auch selbst um die korrekte Entstörung dieser Geräte kümmern, das gilt aber beim Betrieb sowohl mit als auch ohne Akkuweiche.

Akkuweichen können bei extremen Bedingungen empfindlich auf Einstrahlungen von Sendern sein (Mobiltelefon, Fernsteuersender usw) und sollten daher gegen solche Einstrahlungen ausreichend geschützt sein. Zumindest bei den von mir gebauten Akkuweichen ist das der Fall. Wobei man aber bemerken muss, dass ein solches Einstrahlproblem eigentlich nur auftreten kann, wenn ich die Antenne des Handys direkt auf die Akkuweiche lege. Selbst bei geringem Abstand werden kaum mehr Probleme auftreten.