EIN/AUS-Schalter 
für 'größere' RC-Modelle 
bis 15A / mit Überwachung / Akkutyp programmierbar

a   b

Wozu braucht's das ?
Bei kleineren Modellen (2-3kg), welche mit drei oder vier Standart-Servos arbeiten, reicht im Normalfall ein mechanischer Schalter zum Ein-Ausschalten der RC-Anlage des
Modells aus. Die Dauerstrombelastung liegt bei Modellen dieser Größe im Bereich von ca. 0,5-1A. Für solche Ströme sind auch die gängigen auf dem 
RC-Markt befindlichen simplen mechanischen RX-Schalter ausgelegt.

Bei größeren Modellen sind diese 'simplen' rein mech. kleinen RX-Schiebeschalter jedoch nur noch bedingt verwendbar, da hier oft um die 8/10 Leistungsservos mit
entsprechendem Leistungshunger zum Einsatz kommen. Dementsprechend wird hier auch eine höhere Anforderung an die Versorgung des
RC-Modells gestellt. Dies betrifft nicht nur die Art/Größe des eigentlichen Empfängerakkus sondern natürlich auch den zum Akku in Reihe 
betriebenen EIN-AUS-Schalters.

- bei entsprechenden Flugmanövern können kurzzeitige Stromspitzen von deutlich über 20A auftreten !
- auch der mittlere Dauerstrom liegt oft deutlich über 3A !
- mechanische Schiebeschalter sind durch die von großen Motoren verursachten Vibrationen zu störungsanfällig !
- der Schaden/die Kosten bei einem RC-Ausfall sind entsprechend höher ... von möglichen Personenschäden mal abgesehen !

Bei den größeren und meistens auch 'teureren' Modellen erfolgt die Versorgung über hochstomfähige NiCd/NiMh-Zellen oder mittels Li-Zellen in Verbindung 
mit einem Hochstrom-BEC. Bei Verwendung von HV-RC-Komponenten (Servos/Empfänger) wird mittlerweile des Öfteren auch direkt ein 2S-Li-Akku (8,4V) 
ohne 5/6V-Regler dazwischen verwendet.
Ich bin mittlerweile wieder komplett von der Verwendung von LiPo's zur Empfängerversorgung weg, da meine Familie durch
einen geplatzten Empfänger-Lipo entstandenen Kellerbrand nur knapp einer Katastrophe entkommen ist.
Falls es hier Lithium-Akkus sein sollen, dann verwende ich hierfür noch die 'feuerfesten' Lio-Typen (Becherzellen) ... oder halt die
altbewährten NiHd-Zellen.

Ein Wort zur 'Doppelversorgung':
Um die Zuverlässigkeit der Versorgung bei Großmodellen zu erhöhen, kommen oftmals sogenannte Akkuweichen zum Einsatz. Durch diese wird der Empfänger 
aus zwei Akkus gleichzeitig/parallel versorgt ... geht einer defekt oder ist einfach nur leer, wird der Empfänger weiterhin vom 2. Akku versorgt ... Fallschirmprinzip 
... geht ein Schirm mal nicht auf, hat man noch einen zweiten in Reserve !!
Früher wurden hierfür einfach zwei Akkus über jeweils eine Diode verbunden ... ist gemurkst und nicht mehr Stand der Technik.
Wobei hier die eigentliche Problematik des Schalters nicht behoben ist ... außer natürlich eine moderne Doppelversorgung beinhaltet schon eine entsprechend 
dimensionierte Schaltmöglichkeit.
Für meine große Sea-Fury und für die Zero hab ich mir auch eine solche Doppelversorgung / Akkuweiche mit Akkuüberwachung selbst gebaut ... fertig kaufen
kann ja jeder ;-)
Für Modelle in der 10-12Kg-Klasse ist eine Doppelversorgung meiner Meinung nach 'noch' nicht notwendig ... eine zuverlässige und richtig ausgelegte Single-Versorgung 
sehe ich bei solchen Modellen als sinnvoller wenn nicht sogar zuverlässiger als zu viel unnötig verbaute Elektronik an. Zumal man ja heute bei modernen Anlagen 
dank Telemetrie den Empfängerakku immer 'im Auge' hat. 
Modelle ab 25Kg bedürfen einer Zulassung und spätestens ab hier würde ich auf jeden Fall zu einer 'echten' modernen Doppelversorgung raten ... hier werden dann ja auch 
häufig redundante doppelte Empfangssysteme eingesetzt verbaut.

Design-Vorgaben zum RX-Schalter:
- Ströme bis ca. 15A im Dauerbetrieb
- Peak-Ströme bis 50A
- direkt im Modell montierbar und dann von 'außen' bedienbar
- möglichst geringe Spannungsverluste über der Schaltung !
- bei komplettem Ausfall der Elektronik sollte Empfängerversorgung weiterhin sicher gestellt sein ! 
- der Akku soll ständig überwacht und bei Spannungseinbruch erfolgt 'gespeichert' Alarmmeldung ... im Prinzip wie bei meiner AKMO-Akkuüberwachung , 
- für verschiedenste Empfängerakkus verwendbar ( 1, 2S-Lipos & 3, 4, 5, 6-Ni-Zellen)
- über LED's bzw. Tongeber soll die eingeschaltete RC-Versorgung bzw. der Akku-Ladezustand angezeigt werden 
- optional die zwei LED's auch extern verleg- bzw. anschließbar
- mind. 3A 'redundant' über mech. 'Aktivierungs-Schiebeschalter' , d.h. Versorgung des Empfänger weiterhin auch bei einem Defekt der Schaltung 
 

Funktionsbeschreibung:
Das eigentlich schaltende Leistungsteil ist im linken obere Bereich im Schaltplan gestrichelt eingerahmt ... alles weitere dient nur der Überwachung der
Akkuspannung und könnte bei einem Nachbau prinzipiell auch weggelassen werden.
Das Prinzip beruht auf einem über einen 'kleinen' Schiebeschalter selbsthaltend eingeschalteten hochstromfähigen Transistor.
Die Selbsthaltung des Transistors ist wichtig, da hierdurch Vibrationen am Schiebeschalter keinen Einfluss auf den eigentlich stromführenden 
Transistor hat. Dieser wird erst durch aktives Umschalten des Schiebeschalters wieder abgeschaltet.
Als Schalttransistor kommt ein MOS-FET (SIR440) zum Einsatz, dadurch sind den Strömen eigentlich nur durch die Kupferbahnen bzw. Leitungen 
Grenzen gesetzt ... der SIR440 könnte über 50A Dauer !!
Selbst bei einem Defekt des MosFet's, was bei diesem Transistortyp immer eine 'Durchlegierung' der Drain-Source Strecke bedeutet, wäre die Empfangsanlage 'dauerhaft 
eingeschaltet' ... was ja folglich nicht mal zum Ausfall der RC-Anlage führen würde ;-) !

Schaltung:

EIN-Schalten:
Über den 'doppelt' schaltenden Schiebeschalter SW1 wird Transistor T1 durchgeschaltet, welcher wiederum den MosFe-Transistor T3 aktiv angesteuert 
und dieser schaltet daraufhin den neg. Zweig des Versorgungsakkus durch. 
D.h. der pos. Pol des Akkus Spannung wird direkt zum Empfänger geführt und der neg. Pol wird geschaltet.
Solange der Schiebeschalter nicht 'komplett' auf 'OFF' zurückgeschaltet wird, bleiben beide Transistoren durchgeschaltet.
Der Schiebeschalter schaltet vollwertig parallel zum MosFe-Transistor, d.h. selbst bei einem technischen Defekt der Elekronik bzw. des MosFet's bleibt der Empfänger
über diesen hier verwendeten 2x3A-Schiebeschalter weiterhin versorgt.

AUS-Schalten:
Sobald der Schiebeschalter auf 'OFF' zurückgeschaltet wird, wird der MosFe-Transistor T3 über den Widerstand R10 abgeschaltet/gesperrt ...
dies wiederum bewirkt ein sofortiges Sperren des Transistors T1, wodurch die vorherige Selbsthaltung aufgehoben wird.
Durch Vibrationen verursachte 'Kontaktwackler' am Schiebschalter können nicht zu einem AUS-Schalten führen, da der Wechselkontakt hierfür
geschlossen werden muss ... d.h. der Schiebeschalter muss für AUS komplett in seine AUS-Position 'geschoben' werden.  

Beschreibung Spannungsüberwachung:
Der eigentliche Kern besteht hierbei aus dem Mikrokontroller PIC12F675 (IC1). Die Software für diesen wurde mittels C-Compiler und MPLAB v8.92 erstellt.
Dieser wird über die vom IC2 geregelte 3V versorgt, welches gleichzeitig auch seine Messreferenz für den internen ADW ist. 
Der Mikrokontroller misst über den Spannungsteiler R3 & R5 stetig die Akkuspannung, wertet diese je nach programmierten Zellen-Typ aus 
und warnt entsprechend beim Unterschreiten der einzelnen Spannungsschwellen mittels LED D2 bzw. Signalgeber LS1.
Der verwendete Zellentyp kann mittels beim Einschalten gebrücktem ST1 programmiert werden.
Hierbei kann zwischen ein- oder zweizelligen Li-Akkus wie auch zwischen drei bis. fünfzelligen Ni-Akkus gewählt werden.  
Die in der Software des PIC's hinterlegten Alarmschwellen sind in der Tabelle im Schaltplan dargestellt.
Am X1 können bei Bedarf noch zwei 'extern' zu verlegende LED's zur Stausvisualisierung angeschlossen werden ... diese sind
funktionell identisch zu den beiden Onboard-LED's.
  
Layout:
        

Bes tückungsplan:
     

  ... Datenblatt des mech. Schiebeschalters
 ... da Kontakte parallel geschaltet sind, könnte dieser 'alleine' schon 6A Dauer ! 

 ... im Nutzen ist's billiger ,-)
   

 ... fertig bestückt ...
  ... das passendes Gehäuse kommt aus dem 3D-Drucker

 ... hier für meinen Benzin-Heli ... einmal für Zündung mit 2S-Lio-Akku und 1x für Empfängerversorgung mit 4S-Ni-Akkus
  
... wer will kann dann die Elektronik im Gehäuse noch mit Heiskleber oder Silikon versiegeln ... 

  ... montiert mit passender 'Doppelblende' ... aus 1,5mm CFK gefräst !

... hier 1x für Zündung und 2x für RC als Doppelversorgung ... LED's extern angeschlossen/verlegt ...
 ... verbaut in einer 2-Meter FW190 ... LED's extern

 ... hier für Zündung mit 2S-Lio & als Empfängerschalter mit 5 Ni-Zellen im 90er-Benzin-Heli ...
   


Fazit:
Alle bisher verbauten Schaltereinheiten funktionieren einwandfrei !
Selbst in meinem 90er-Raptor-Heli, welchen ich mittels verbautem OS MAX GT15HZ auf Benzinbetrieb umbaute, funktioniert der Schalter auf
der Zündungsseite wie auch auf der RC-Seite perfekt. Bei diesem hatte ich vorher bei Verwendung eines rein mech. Schalters regelmässig Zündaussetzer !

a
Ich hoffe hier einige brauchbare Informationen zur zuverlässigen RC-Versorgung wie auch ein Anreiz zum Nachbau vermittelt zu haben !. a