电调接地和接线注意事项

电调接地问题由三种形式的电调信号/耦合问题组成:电阻、电容和电感。在制造飞机时,这三种问题都应考虑在内。

感应式

这是指电流的突然变化容易在系统中造成较大的电压尖峰。电源系统中的电感主要是由电调与电池之间的正负极导线所形成的环路大小造成的。因此,连接电调的电缆越长,电感量就越大。不过,降低电感的最重要考虑因素是确保正负极电源线靠得很近。这可以通过将两根线轻轻拧在一起来实现,大约每 10 至 20 厘米拧一圈。一根 10 厘米长、导线之间有较大间隙的导线,其电感值要比一根 1 米长、正负极导线之间间距最小的导线高得多。

高电感就像房屋管道中的水锤。每次电调关闭时,电调输入端的电压都会出现尖峰。在极端情况下,这会导致输入电容器或场效应管损坏。这种噪声会直接导致信号检测问题或换向检测问题。这些电压尖峰还可能通过与 PWM 信号线的电容耦合间接导致信号检测问题。(这些尖峰电压会被电调输入端的大电容吸收,因此电容线的断裂会使此类噪声更加严重)。

电容式

电容耦合问题是由于大型电源线或其他设备(如无线电发射机)中的电压尖峰耦合到 PWM 线上造成的。采用高阻抗终端设计的电调,如果电调输入端没有有效的滤波器,就特别容易出现这种问题。基于 BLHeli 的系统由于需要更高的数据传输速率,因此往往需要较少的滤波器。双向系统更难以有效过滤这种噪音。

使用双绞线 PWM 信号线可将电容耦合降至最低,因为噪声源往往会同时与地线和信号线耦合。此外,避免在无线电发射器或激光雷达等旁边布线 PWM 线路也是一种很好的做法。

这种耦合线的常见来源是连接到电调的电源线距离过近。这是一个难以避免的问题,因为这些电线通常必须与电源线在同一空间内传输。在这种情况下,信号和接地双绞线是唯一可行的选择。其他缓解措施的重点是降低噪声源的幅度(减少电源线中的电感并在电调上增加额外的电容)。

电阻式

这是一种不太容易理解的耦合机制,但在许多飞机上都很常见。问题源于一个简单的事实,即接地线或黑线的电压并不是 0.0 V。如果电池的负极子弹接头电压为零,那么接地线上的所有其他点的电压都会较高,这取决于流回电池的电流有多大。同样重要的是要明白,电流会通过所有可用的接地路径流回蓄电池,而不仅仅是最短的路径。

大多数多旋翼飞行器都有 4 至 8 个电调,能够汲取非常大的 peek 电流。这些电流必须流回电池,并根据阻抗在主电源接地和信号接地之间进行分配。22 号 AWG 导线的阻抗为每千米 48 至 67 欧姆,而 14 号 AWG 导线的阻抗为 8 至 12 欧姆。这意味着在相同长度的电源线和信号线中,每 7 安培的电流在 14 号 AWG 导线中为 6 安培,在 22 号 AWG 导线中为 1 安培。然而,所有这些信号线都会回到(飞行)控制器,然后通过 2 至 4 根 28 AWG BEC 接地线。28 AWG 导线的阻抗为每千米 200 到 280 欧姆。

(飞行)控制器 BEC 线路中的接地回流电流的影响是,与电池相比,(飞行)控制器的接地电压升高。这通常会导致电流和电压测量值偏低。

电调信号接地线中的大电流会导致电调的接地参考电压高于自动导航仪的接地参考电压。这使得信号线的窥视电压降低。特别是在使用 3.3 V 信号时,这会使信号降低到被理解为低电平状态的程度,从而改变节气门电平或中断数字系统中的通信(CAN 是差分信号,因此不会受到影响,因为它没有接地参考)。

那么,从实际角度来看,这一切意味着什么呢?

  • 任何元件的正负极电源线都要尽可能多地相邻(接触)。

  • 避免正负极电源线之间出现回路和较大间隙。

  • 在连接电调的超长线路上,电调可能需要额外的电容。

  • 使用双绞线 PWM 线,以尽量减少与高阻抗信号线之间的电容耦合。

  • 如果可能,在出现长距离运行时使用 5V 信号。

  • 避免在其他电调、电调线路和无线电等噪音较大的部件旁边布线。

  • 在可能的情况下,在(飞行)控制器和系统接地之间增加额外的接地连接。

  • 确保所有连接、焊点、弹头、插头等清洁并接触良好。