Grundlagen und die Hintergründe der Option KSA

KSA
Mode 10 beim “normalen” JIVE, Mode 9 beim HeliJIVE. Diesen Mode (eigentlich ist es eine “Option”, kein “Mode”) immer zuletzt setzen. Der JIVE quittiert das beim Startup durch ein “Klingeln” mit dem Motor. Übrigens ist im Mode 8 des HeliJIVE KSA immer automatisch dabei.
Was macht KSA? Verschiedenes.. :)  Eine wichtige Maßnahme ist, den Wertebereich des Autotiming einzuschränken. Warum macht man das, warum hilft es bei einigen, bei immer mehr Motoren. Um das leicht verstehen zu können, muss man sich kurz in Erinnerung rufen, womit wir hier umgehen. Wir müssen einmalig etwas mehr ausholen, in die Grundlagen gehen, denn das brauchen wir zum Verständnis immer wieder. Die Erklärung des KSA können wir dabei gut hinein mixen. Sorry, das muss leider sein, nicht abschalten! ;)
Gleich mal hier eingeschoben: Ist die KSA Option ein Feature? Hmm.. Jein. :) Sie ist eine funktionelle Erweiterung, aber ausgehend von der Hard- und Software des JIVE. Das Kompatibilitätsfenster ESC–>Motor wird vergrößert, die Toleranzgrenze erweitert. Ganz allgemein betrachtet, über alle ESCs auf dieser Welt, ist sie aber kein differenzierendes Funktionsmerkmal. — Wenn mittels der Parametrik der Motronik mein Motor auf irgendeine Maximierung getrimmt ist, daher Benzin mit mindestens soundsoviel Oktan verlangt, dann ist es eben ein proprietäres Feature, vermittels eines Schalters zu bewirken, dass es auch mit weniger Oktan gehen kann. ;) –  Das Gleichnis hinkt etwas, weil es hier mehr um das Tolerieren “grenzwertiger Eigenschaften” bzw. verminderter Qualität  von Motoren geht, sei die nun stochastisch-systematisch oder verschleißbedingt. “Stochastisch-systematisch”:  Wenn Motor #12345 ohne den “Schalter” läuft, ist das eben kein hinreichender Grund, anzunehmen, dass es auch mit Motor #12346 gehen wird. Leider Gottes wirkt hier die allg. Forenlogik: “Bei mir geht’s, also geht es generell.” Denkste. Koof Dir mal noch zwei Exemplare Deiner Marke “Problemlos”, Du könntest umgestimmt werden. ;)
Wenn KSA aber von Anwendern als “versteckte Krücke” erachtet wird…  Siehe ganz am Ende der Seite.
Grundlagen
Wir verwenden sensorlosebürstenlose Motoren.  Wiki
“Bürstenlos” heißt, dass es keinen Kommutator zur Umpolung der Wicklung gibt, der mechanisch an die Winkelposition des Rotors gekoppelt ist. Stattdessen sieht ein bürstenloser Drehzahlsteller (evtl. auch ein “Regler”, wenn er auch eine Drehzahl regeln kann) i.Allg. die Wicklungen durch 3 Motorleitungen. Er muss nun von außen kommutieren, indem er die Leitungen synchron zur Winkelposition des Rotors umpolt. Die Drehzahl stellt er wie ein Steller für Bürstenmotoren mittels PWM (Zerhacken, Ein/Aus des Stromes, eine mittlere Spannung stellt sich ein).  –  Das Umpolen geschieht durch 3 Brücken von FETs, jede Brücke kann eine Motorleitung gegen (+) oder (-) des Akkus schalten, oder neutral in der Luft hängen lassen für Meßzwecke.
Ja, und da sind wir bei der Frage, woher der Steller denn die Winkelposition des Rotors wissen kann, um die Umpolung auch “synchron” machen zu können? Es gibt keinen Sensor für diese Position, keinen optischen, kein Hall-Element oder so was.  –  Die Wicklung ist aber eine Induktivität, eine “Spule”, jede Änderung des Stromes, das Vorbeidrehen an den magnetischen Polen des Motors bewirkt, dass eine Spannung induziert wird. Diese Spannungsimpulse liest, filtert und verarbeitet der ESC. Er muss dabei noch etwas mehr machen, z.B. die Vorkommutierung bestimmen, vergleichbar mit Frühzündung beim Otto-Motor, also das sog. “Timing”. Und “Automing” verändert die Vorkommutierung situationsbedingt, z.B. drehzahlabhängig.
Nun landen wir bei der Crux, die KSA oft erforderlich macht:  Die heute so gefragten Monstermotoren glänzen vor allem durch Eines: Wenig Induktivität, wenig Windungen, aber dafür dicker Draht, also nieder-induktiv, nieder-ohmig. Bingo, das ist die Kombination aus der dem sensorlosen Feststellen der Rotorposition die Alpträume erwachsen können. Dann übrigens auch dem Rest, dem Steller (wenn nicht mit soviel Sicherheitsmechanismen ausgestattet wie ein JIVE), dem Motor, dem Akku, dem ganzen Modell (und natürlich dem Piloten :) ). Die EMK-Impulse werden nicht nur schwach und damit manchmal unleserlich, auch ihre zeitliche Positionsbestimmung wird beeinträchtigt dabei. Die Folge sind dann Fehlkommutierungen, gewissermaßen Zündung zum falschen Zeitpunkt. Das können einige gelegentliche kleine sein (die viele JLog-Nutzer gar nicht sehen, weil sie nicht zoomen im Log ;) ), es kann aber auch richtig gut knallen, die niederohmige Motorwicklung ist dabei noch zusätzlich “hilfreich”. Wenn es richtig rumpelt, zieht der Hardware-Überstrom-Trigger des JIVE dann in Folge die Notbremse, 8x Blinken, Kommutierung adé bis zum nächsten Neustart des JIVE. Es kann aber im Extremfall auch richtig rauchen, gerade mit einem anderen Steller. Dabei könnte durchaus auch mal ein Motor auseinanderfliegen. Sogar ein JIVE kann dabei gekillt werden, wie sich kürzlich zeigte, als ein im V-Stabi Gov nicht passend zum Mode 8 des HeliJIVE implementiertes Bailout die Fetzen fliegen ließ, ganz böse Kommutierungsfehler. Die Induktionsspannung “doppelt sich auf” zur Akkuspannung, und >100V killten den ansonsten sehr starken BEC des JIVE, und noch viel mehr, auch beide Prozessoren. Die Rohspannung (Antriebsakku) erschien kurz am Ausgang des gemordeten BEC, die Sicherheitsabschaltung war bereits tot, die Servos wurden gegrillt, waren jedenfalls hinterher nicht mehr ganz taufrisch.
Fehlkommutierung kann man sich leicht vorstellen, indem man Vergleiche heranzieht, wie z.B. eine gewaltige Fehlzündung eines Otto-Motors, ein reingeknallter Gang in ein unsynchronisiertes Getriebe, ein gerissener oder übergesprungener Zahnriemen beim Viertakter-Ventilmotor.
Also, die Quintessenz ist:  KSA bewirkt u.Anderem durch Einschränken des Autotiming, dass die wider die böse Fehlkommutierung so lebenswichtigen EMK-Impulse in nutzbarer Höhe und Form gehalten werden können.
Ralph (Powercroco) hat natürlich Recht, wenn er sagt, ein Highpower-Motor müsse nicht unbedingt noch geringere Induktivität bedeuten. Im wahren Leben gibt es außerdem oft viel profanere Gründe für schlechte Verwertbarkeit von EMK-Impulsen, z.B. nicht hinreichend äquidistant geklebte Magnete, die 700er Align-Motoren sind ein Paradebeispiel (Exemplarstreuungen). Aber auch ungleiche Windungszahlen in den Gruppen, schwankende Luftspaltdicken und ungünstige Wicklungsschemata können eine Rolle spielen. Da ich von letzteren drei Aspekten zu wenig Ahnung habe, zitiere ich hiermit einfach Dr. Ralph Okon.
Ihr werdet Euch nicht wundern, dass ich Einiges oben ausließ, z.B. die veränderliche Frequenz der PWM, den Anlauf aus dem Stillstand(!) und weitere Sicherheitsmaßnahmen in der Firmware des JIVE, z.B.:  Der ESC errechnet die ETA jedes EMK-Impulses (den voraussichtlichen Zeitpunkt seines Eintreffens). Kommt ein solcher Zeitpunkt grob neben die ETA, geht die PWM runter, der JIVE versucht, die Synchronität der Kommutierung wiederherzustellen, ohne sich gleich schmollend zurückzuziehen bzw. eine drohende Fehlkommutierung mit heftigem Überstrom zu riskieren. Das merkt man dann an einem “unerklärlichen” kurzzeitigen Zurückgehen der Drehzahl. Was so etwas ziemlich verlässlich provozieren kann, ist, wenn der Rotor des Helis von außen angetrieben wird, Uwe Caspart schwört dabei auf die stehende Acht. Oh nein, Freunde, ein Freilauf trennt nicht so schnell mechanisch, wie man immer glauben will. ;)
Hat  KSA auch Nachteile?  …………..siehe auch
Das ist jetzt so’ne Frage…, in etwa so wie:  ”Hat es Nachteile, wenn ich nicht mit 300 Buletten durch die Baustelle knalle?”  -  Klar doch, Du kommst langsamer voran. Dafür könntest Du evtl. überleben. :)
Na ja, und hier hat eben das zuverlässige Funktionieren der Kombi Motor–Steller Priorität.
Theoretisch wird nicht das absolut mögliche Maximum an Effizienz der Kombi erreicht. Theoretisch kitzelt man nicht das letzte Müh an Peakleistung raus. Praktisch ist das aber alles ziemlich marginal.
Autotiming eingeschränkter Range hat aber auch einen weiteren Effekt:  Bekanntlich muss ich durch die Gasvorwahl und über die Beziehung Gas–PWM (“Uplift”) der PWM “Luft lassen” (Headroom, wie der EN sagt), damit der DZ-Regler immer genügend Reserve im Stellweg seines “Ventils” hat, angesichts schwankender Leistungsabforderung und Akkuspannung, um seinen Job zu tun. Da auch das aktuelle Timing seinen Anteil an der DZ hat, erfordert dessen Einschränken auch etwas mehr Sorgfalt bzgl. der Gaswahl.
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Zitat: “… aber wenn es so heikel is das der Regler Schaden nehmen kann muss K davor warnen. Tun sie aber nicht.” —  Es geht um das 7x Blinken des JIVE beim Powerup, was eigentlich “Verpolung” heisst.  An der Sache entzünden sich die Gemüter, insbesondere, wenn Kontronik mal gegen seine Gewohntheit nicht auf Kulanz einen neuen JIVE rausrückt. Man hat nicht verpolt, aber die Verpolungsdetektierung kam. Spricht jetzt einer in diesem Zusammenhang von der KSA Option, wird im Ärger schnell daraus: “Hätten sie mir doch sagen müssen, dass der ohne KSA kaputt geht.”
Na ja, aber diese Logik ist etwas verdreht. Wenn ich einen Motor verwende, der aufgrund von Qualitätsmängeln EMK-Impulse dergestalt liefert, dass das Erkennen der Rotorposition durch den ESC schwer beeinträchtigt ist, – und wenn ich dann noch on top die angebotene Kompensationsoption “KSA” ignoriere, – dann kann es zu einer heftigen Fehlkommutierung kommen. Und so eine Fehlkommutierung ist meist mit hohen Induktionsspannungen verbunden, die schnell über 100V gehen. Eine häufige Wirkung davon ist, dass das Bauelement im JIVE, was eigentlich dem forensischen Detektieren von Verpolung dienen soll, dabei genauso reagiert, als hätte es tatsächlich eine Verpolung gegeben. Tja.., und das ist gut so, denn das Ding ist dazu da, beim nächsten PowerUp zu verhindern, dass die FETs der Endstufen angesteuert werden. Die könnten nämlich etwas abbekommen haben, und einen Brand will man nicht riskieren, oder?  –  Hier ist das schon mal besprochen worden.
Aber okay, das lässt sich auch viel einfacher lösen: “Für mich is jedenfalls klar wer Schuld daran hat.”
Auch ‘ne Variante… :)

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