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Zum Ende der Seite springen Rahmen des Modells als Masse?
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Rahmen des Modells als Masse?
JensR
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Hallo Leute,

hat hier jemand Erfahrung, die Metall-Struktur eines Modells als Masse/Minuspol für die Elektrik/Elektronik zu verwenden?

Im Automobilbereich ist das ja üblich - im Modellbau wohl eher nicht.
Liegt sicher auch daran, dass alle normalen Steckverbinder Plus und Minus haben.

Worauf muss ich achten, wenn ich sowas bauen will?

Kurzschlüsse durch Scheuern und Quetschen sind natürlich etwas worauf man achten muss. Das ist zwar auch ohne Rahmen-Masse ein Problem, aber da müssten dann schon zwei Kabel durchscheuern, das Risiko bei Rahmen-Masse scheint mir höher.

Außerdem zum Beispiel Sachen wie ein Knickgelenk - da muss man gewährleisten, dass eine gute Verbindung besteht. Ein gut geschmiertes Kugellager könnte zum Beispiel ungeeignet sein für große Ströme oder Elektronik.

Fällt Euch noch was ein oder habt Ihr sogar selber Erfahrung damit?
22.05.2016 18:33 JensR ist offline E-Mail an JensR senden Beiträge von JensR suchen Nehmen Sie JensR in Ihre Freundesliste auf
RE: Rahmen des Modells als Masse?
Ralph Cornell
Tripel-As


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Das Meiste, worauf es ankommt, hast Du schon selbst genannt. Ich benutze schon Teile meines neu entstehenden Schiffs; allerdings nicht als gemeinsame Masse, sondern als gemeinsames + , da alle meine Sonderfunktionen minus-schaltend sind.
Vorteil: Weniger Kabelage.
In einer Beziehung hätte ich Bedenken: Solltest Du statt 2,4 Gigahertz mit seinem hervorragenden Störunterdrückungssystem 40 MHz benutzen, und auch Teile deines Fernsteuersystems an der gemeinsamen Masse liegen, must Du Dich auf vermehrte Störeinstrahlungen gefasst machen - die gemeinsame Masse wirkt dann wie eine Antenne und schnappt alles mögliche auf.

__________________
Murphy war ein verdammter Optimist!
23.05.2016 08:26 Ralph Cornell ist offline E-Mail an Ralph Cornell senden Beiträge von Ralph Cornell suchen Nehmen Sie Ralph Cornell in Ihre Freundesliste auf
RE: Rahmen des Modells als Masse?
JensR
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Oh.
Minus-schaltende Ausgänge. Mist.
Daran hatte ich nicht gedacht.
Da muss ich nochmal nachdenken.

Fernsteuerung:
Naja, wenn man keine Optokoppler verwendet, liegen auch normalerweise alle Sachen auf gemeinsamer Erde, nur die Größe des Erd-Leiters ist anders. Von Antennenphysik verstehe ich leider nicht allzuviel.
23.05.2016 13:27 JensR ist offline E-Mail an JensR senden Beiträge von JensR suchen Nehmen Sie JensR in Ihre Freundesliste auf
RE: Rahmen des Modells als Masse?
Ralph Cornell
Tripel-As


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Na ja, so schwierig ist ein Dipol auch nicht zu verstehen. Man könnte es als ein schwingendes System betrachten, wie zwei Plattenkondensatoren aus dem Schul-Physikunterricht, deren Plattenflächen weit auseinandergezogen worden sind. Man könnte auch sagen, oben ist die eigentliche Antenne, unten das Gegengewicht. Alles zusammen oben (meist eine Stabantenne) ergibt die Abstrahlfläche, unten bleibt das Gegengewicht. Und das ist oft das gemeinsame Minus, die Gesammtheit der Minus-führenden Leiter im Empfänger. Wenn nun die Minus-führende Fläche vergrößert wird, weil Minus mit der Karosserie verbunden ist, vergrößert sich auch die Antennenfläche, die Störstrahlung aufnehmen kann.
Es kann auch zu einer Richt-Charakteristik kommen. Schließlich ist so eine Karosserie im Grunde ein recht verwinkeltes Gebilde. Die Form des "Gegengewichts" bestimmt dann gewisse bevorzugte Richtungen, aus denen die Antenne Strahlung besser aufnimmt, aus anderen ist der Empfang dann naturgemäß schlechter.

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Murphy war ein verdammter Optimist!
23.05.2016 15:16 Ralph Cornell ist offline E-Mail an Ralph Cornell senden Beiträge von Ralph Cornell suchen Nehmen Sie Ralph Cornell in Ihre Freundesliste auf
MatthiasR
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Hallo Jens!
  1. Original-(1:1)-Automobilbereich: Früher war das üblich. Da gab es - vor allem bei schon etwas stärker vergammelten Blechkisten mit erhöhten Übergangswiderständen - so nette Effekte wie im Takt der Blinker sich verdunkelnde Rücklichter. So weit ich weiß, ist man heute davon abgekommen (zumindestens bei den "etwas besseren" Fabrikaten). Die Karosserie ist zwar noch mit Batterie-Minus verbunden und damit Bezugspotential, aber nicht mehr stromführender Rückleiter - der ist separat verlegt.

  2. Kugellager: Wälzlager werden bei Stromdurchgang relativ schnell zerstört. Das passiert schon bei Stromdichten ab 0,1 A/mm². Und die Kontaktflächen in einem Kugellager sind ziemlich klein...

  3. Antenne: Wie Ralph schon geschrieben hat - die Masse (im Grunde die gesamte an den Empfänger angeschlossene Verkabelung) bildet das "Gegengewicht" für den Antennenstab (=Halbdipol). Modellbauempfänger sind abgestimmt für ein Massesystem von der Ausdehnung, wie sie typischerweise in einem Modell vorkommt. Sicherlich ist eine gewisse Fehlanpassung unkritisch - die Empfänger müssen ja z.B. auch mit einer viiiiiel zu kurzen Antenne klarkommen (lambda/4 wäre deutlich länger...), aber wenn man das massiv verändert, kann der Empfang schon schlechter werden.
    Ich hatte mal einen Empfänger in einer Gartenbahnlokomotive (M 1:11) eingebaut und dort die Elektronikmasse mit dem Fahrgestell verbunden. Damit war die Masse über die Räder und die Gleise geerdet. Damit hatte ich quasi ein unendlich großes "Gegengewicht", das hat den Empfang tatsächlich deutlich verschlechtert (Eigentlich wäre das die Idealanordnung für einen Halbdipol, aber ein Modellbauempfänger ist nunmal auf etwas anders abgestimmt).
    Abhilfe schafft ein Ferrit-Ringkern über alle vom Empfänger wegführenden Leitungen. Damit wird der Empfänger HF-mäßig von dem Massesystem des Modells entkoppelt.

Grüße

Matthias
24.05.2016 22:15 MatthiasR ist offline Beiträge von MatthiasR suchen Nehmen Sie MatthiasR in Ihre Freundesliste auf
JensR
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Okay, hab nie daran gedacht, dass irgendwas außer der Antenne ne Rolle spielt. Hab mich aber immer gefragt, warum meine FC16 nur ein Kabel zur Senderantenne zu haben scheint.

Kugellager zu umgehen ist kein Problem bei meinem Rahmen.


Die Anlage ist 2.4GHz und ich hab Lambda/4 Antennen im Sender und Empfänger.
Mein Grader ist 80cm lang und der Rahmen ist 30mm bis 60mm breit.

Allerdings ist die Ausdehnung des aktuellen Netzwerks von Minuskabeln genauso groß.
Macht dann die Masse oder das Volumen des Rahmens einen Unterschied zum aktuell verlegten Kupfer? Oder ist die räumliche Ausbreitung entscheidend?
24.05.2016 23:49 JensR ist offline E-Mail an JensR senden Beiträge von JensR suchen Nehmen Sie JensR in Ihre Freundesliste auf
Ralph Cornell
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Zitat:
Original von JensR
Okay, hab nie daran gedacht, dass irgendwas außer der Antenne ne Rolle spielt. Hab mich aber immer gefragt, warum meine FC16 nur ein Kabel zur Senderantenne zu haben scheint.

Kugellager zu umgehen ist kein Problem bei meinem Rahmen.


Die Anlage ist 2.4GHz und ich hab Lambda/4 Antennen im Sender und Empfänger.
Mein Grader ist 80cm lang und der Rahmen ist 30mm bis 60mm breit.

Allerdings ist die Ausdehnung des aktuellen Netzwerks von Minuskabeln genauso groß.
Macht dann die Masse oder das Volumen des Rahmens einen Unterschied zum aktuell verlegten Kupfer? Oder ist die räumliche Ausbreitung entscheidend?


Die räumliche Ausdehnung ist entscheidend, und deren Form. Denn Ladungen sammeln sich immer auf der Oberfläche.
In der Funktechnik benutzt man einen Baloon, um nicht angepasste Antennen auszukoppeln, aber das funktioniert bei 2,4 GHz nicht gut, und ohnehin ist das ein recht komplizierter Vorgang, für den man ein Feldstärkemessgerät braucht. Besser, man verzichtet auf die gemeinsame Masse.

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Murphy war ein verdammter Optimist!
25.05.2016 08:42 Ralph Cornell ist offline E-Mail an Ralph Cornell senden Beiträge von Ralph Cornell suchen Nehmen Sie Ralph Cornell in Ihre Freundesliste auf
JensR
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> Besser, man verzichtet auf die gemeinsame Masse.

*Das* geht aber nicht.
Ich kann zwar darauf verzichten, den Rahmen als Masse zu benutzen, aber dennoch habe ich "gemeinsame Masse", da alle Minus-Leiter im Modell miteinander verbunden sind, also einen großen verzweigten Minus-Pol aus Kupferlitze bilden. Aber natürlich hat das wesentlich weniger Oberfläche als der Rahmen.

Naja, wäre ja auch zu schön gewesen, wenn man so einfach Platz und Aufwand sparen könnte...
25.05.2016 11:50 JensR ist offline E-Mail an JensR senden Beiträge von JensR suchen Nehmen Sie JensR in Ihre Freundesliste auf
MatthiasR
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Zitat:
Original von JensR
> Besser, man verzichtet auf die gemeinsame Masse.

*Das* geht aber nicht.


Ist kein Problem. Bei 40 MHz reicht der erwähnte Ringkern, um die Masse HF-mäßig zu entkoppeln. Bei 2,4 GHz ist das Gegengewicht im Wesentlichen der Schirm des Antennenkabels. Da ändern die Massekabel nicht mehr viel, so dass das da wesentlich weniger kritisch sein sollte. Der Ringkern kann trotzdem nicht schaden: Er ist zwar bei 2,4 GHz mehr oder weniger wirkungslos, aber er hält trotzdem Störungen aus den anderen Komponenten an Bord vom Empfänger fern.

Grüße

Matthias

PS.: Ein Balun dient dazu, eine symmetrische Antenne (z.B. einen Dipol) an ein unsymmetrisches Kabel (z.B. ein Koaxkabel) anzukoppeln. Oder eine unsymmetrische Antenne (z.B. eine Stabantenne = Halbdipol) an ein symmetrisches Kabel. Der Name kommt von BALanced - UNbalanced. Mit Ballons hat das nichts zu tun Augenzwinkern
25.05.2016 22:01 MatthiasR ist offline Beiträge von MatthiasR suchen Nehmen Sie MatthiasR in Ihre Freundesliste auf
JensR
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okay, also Massekabel okay bei 2.4GHz, aber Masserahmen könnte ein Problem sein? Ich denke, das mit dem "Gegengewicht" hängt alles mit der Wellenlänge zusammen, aber das ist dann doch ne Spur zu Elektrotechnik für mich :-/

Ist das wie ein Zweimassenschwinger im Maschinenbau? Bei hoher Frequenz findet eine Abkopplung statt und ab dem Punkt macht es kaum einen Unterschied wenn die schwere Masse noch schwerer würde...
Aber nee, dann würde ja zusätzliche Masse bei der niedrigeren Frequenz *helfen* und nicht schaden. Eh...


Ich hab zwei 8-Kanal 2.4GHz Empfänger - kann ich da je einen Ringkern für die 8 Leitungen verwenden?
25.05.2016 22:37 JensR ist offline E-Mail an JensR senden Beiträge von JensR suchen Nehmen Sie JensR in Ihre Freundesliste auf
Ralph Cornell
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Zitat:
Original von MatthiasR
[quote]Original von JensR

PS.: Ein Balun dient dazu, eine symmetrische Antenne (z.B. einen Dipol) an ein unsymmetrisches Kabel (z.B. ein Koaxkabel) anzukoppeln. Oder eine unsymmetrische Antenne (z.B. eine Stabantenne = Halbdipol) an ein symmetrisches Kabel. Der Name kommt von BALanced - UNbalanced. Mit Ballons hat das nichts zu tun Augenzwinkern


Hallo, Matthias!
Ich erinnere mich an den "Baloon" (natürlich ist BALUN richtig) aus ververgangener Zeit als CB-Funker. Da wurden Vorschläge zum Bau einer Richtantenne gemacht - streng verboten, aber wo kein Kläger, da kein Richter.
Jens: Wenn Du weniger Kabelage haben willst, ist "gemeinsame Masse" eine Option. Die von Mathias vorgeschlagene Maßnahme mit dem Ringkern sollte als Sörunterdrückung ausreichen, vorausgesetzt, Du benutzt 2,4 GHz. Da aber viele Systeme, auch Sound/Schaltmodule wie das Beier negativ-schaltend sind, also minus durchschalten, wäre ein gemeinsames Plus vorzuziehen. Funktioniert im Grunde wie "gemeinsame Masse". Ich benutze das in meinen Booten so, besonders in dünnen Masten. Alle +Leitungen (LED's, Radarmotoren etc. werden an den Mast gelötet - von da an ein gemeinsames +. Die -Leitungen sind dann einzeln geschaltet, mit den notwendigen Elementen (Vowiderständen, Trimmpotis, Transistoren) zwischen Minus-Ausgang des Schaltelements und Verbraucher.

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Murphy war ein verdammter Optimist!
26.05.2016 09:28 Ralph Cornell ist offline E-Mail an Ralph Cornell senden Beiträge von Ralph Cornell suchen Nehmen Sie Ralph Cornell in Ihre Freundesliste auf
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Gemeinsames Plus ist doof, wenn man verschiedene Versorgungspannungen hat - also 12V für die Motoren und 6V für die Servos. Ich mein, im Prinzip können die Minuspole natürlich unterschiedliche Potentiale haben, aber wenn ich damit in nen Microcontroller gehe, weiß ich nicht, was da passiert, mit den digitalen Eingängen und schalten und co.
Muss ich mal gescheit nachdenken.

Soundmodule verwende ich nicht, aber der Fahrtregler schaltet die LEDs - doch das könnte ich einfach normal verkabeln.


Aber dann würde jeder den Witz machen, dass ich nach England gehe und Karosserieplus verwende großes Grinsen großes Grinsen großes Grinsen
26.05.2016 15:42 JensR ist offline E-Mail an JensR senden Beiträge von JensR suchen Nehmen Sie JensR in Ihre Freundesliste auf
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Zitat:
Original von JensR
okay, also Massekabel okay bei 2.4GHz, aber Masserahmen könnte ein Problem sein? Ich denke, das mit dem "Gegengewicht" hängt alles mit der Wellenlänge zusammen, aber das ist dann doch ne Spur zu Elektrotechnik für mich :-/

Ist das wie ein Zweimassenschwinger im Maschinenbau? Bei hoher Frequenz findet eine Abkopplung statt und ab dem Punkt macht es kaum einen Unterschied wenn die schwere Masse noch schwerer würde...
Aber nee, dann würde ja zusätzliche Masse bei der niedrigeren Frequenz *helfen* und nicht schaden. Eh...


Ob der Vergleich mit dem Zweimassenschwinger hier wirklich genau passt, bin ich mir nicht sicher. Das ist vielleicht zu viel Maschinenbau für mich Augen rollen
Aber eigentlich müsste das hinhauen - Masse-Feder-Systeme und elektrische Schwigkreise sind auf jeden Fall äquivalent. - und eine Antenne ist ein erst einmal ein elektrischer Schwingkreis.

Bei der 2,4 GHz-Antenne ist das "Gegengewicht" (=das (elektrische) Massensystem) sowieso schon sehr groß (im Vergleich zu der kurzen Antenne, hier kommt es wirklich erstmal nur auf geometrische Ausdehnung an). Das müsste bei Deinem Zweimassenschwinger dem Fall entsprechen, in dem eine Masse viel größer als die andere, also praktisch schon "unendlich" groß ist.
Wenn etwas sowies schon quasi unendlich groß ist, spielt es auch keine Rolle mehr, wenn man noch etwas mehr anbaut...
Also: Für die Antenne spielt es keine Rolle, ob es sich um den Fahrzeugrahmen oder um ein (etwa genauso ausgedehntes) Leitungssystem handelt.
In diesem Zusammenhang geht es übrigens auch nicht nur um die "Minus"/"Masse"-Leitung, sondern um die Gesamtheit aller Leitungen. Wenn man da keine besonderen Maßnahmen trifft, ist "Plus" und "Minus" HF-mäßig das gleiche (=praktisch miteinander verbunden).

Aber: Auch wenn der Rahmen mit dem Minuspol verbunden ist, sollte man vermeiden, dass da (größere) Ströme (z.B. vom Antrieb) darüberfließen. Der unweigerlich vorhandene Spannungsabfall aufgrund des Stromes verursacht sonst Störungen für andere Verbraucher (das passiert natürlich auch, wenn man nur ein gemeinsames Kabel als Rückleiter für z.B. Antriebsmotoren und empfindliche Elektronik hat. Besser ist es, wenn gemeinsame Strompfade möglichst kurz bleiben (das erste Stück direkt an der Batterie ist meistens unvermeidbar), Stichwort "Sternförmige Masseführung". Es spricht natürlich nichts dagegen, Kleinverbraucher wie die Beleuchtung über ein gemeinsames Kabel oder auch direkt den Rahmen anzuschließen, nur bei Verbrauchern mit hoher Stromaufnahme (und die nicht unbedingt einen reinen Gleichstrom aufnehmen) wie z.B. Antrieben sollte man das vermeiden.

Zitat:

Ich hab zwei 8-Kanal 2.4GHz Empfänger - kann ich da je einen Ringkern für die 8 Leitungen verwenden?


Ja, kein Problem. Die Leitungen zu/von einem Empfänger sollten aber alle durch einen gemeinsamen Kern. Dann ist gewährleistet, dass die Summe der (betriebsmäßigen) Ströme durch den Kern immer gleich Null ist. Wenn das nicht so wäre, könnte es zu Sättigungseffekten des Kernmaterials kommen, was die Wirkung erheblich vermindert bis komplett aufhebt.

Grüße

Matthias
27.05.2016 07:02 MatthiasR ist offline Beiträge von MatthiasR suchen Nehmen Sie MatthiasR in Ihre Freundesliste auf
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Zitat:
Original von JensR
Aber dann würde jeder den Witz machen, dass ich nach England gehe und Karosserieplus verwende großes Grinsen großes Grinsen großes Grinsen


Waren das nicht französische Autos, wo es sowas mal gab???
27.05.2016 07:04 MatthiasR ist offline Beiträge von MatthiasR suchen Nehmen Sie MatthiasR in Ihre Freundesliste auf
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Nee, englisch, bis in die 60er Jahre:

http://lajagclub.com/the-argument-for-positive-ground/

Ich kann jedenfalls keinen Hinweis auf französische Autos mit positiver Masse finden.

Ja, danke für die weitere Erklärungen!!
Motoren würde ich (natürlich) nicht direkt über die Karosse betreiben. Aber evtl. die Fahrtregler/Servos und die führen ja auch zu DC-Strömen, bzw. gepulsten PWM Strömen durch das BEC für die Servos...

Dann hatte ich die Frage wieviele Windungen, aber da habe ich auch mal selber was gefunden:
https://www.acteurope.de/html/lange_servokabel.html
Zusammenfassung: Schon einfach durchstecken hilft, mehr als 5 Wicklungen haben dann keinen messbaren Effekt mehr.

Also, ich weiß nicht, ob ich mir das zumuten will, meinen Grader umzubauen.
Hängt auch davon ab, wie sich meine Versuche, die Lageregelung in meine bestehende normale Fernsteuerung zu integrieren, entwickeln...

Aber es reizt mich schon, mal zur Abwechslung ein aufgeräumt verkabeltes Modell zu bauen engel

Jedenfalls vielen Dank für Eure Hilfe bisher smile
27.05.2016 17:26 JensR ist offline E-Mail an JensR senden Beiträge von JensR suchen Nehmen Sie JensR in Ihre Freundesliste auf
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