BEC- (Battery Elimination Cirquit) Spannungsversorgung

Im Bild: Ein Hercules BEC der kanadischen Firma Western Robotics LTD.

• Was ist ein BEC
• Vor- und Nachteile eines BEC
• Elektrische Dimensionierung von BECs
• Reicht ein BEC zur sicheren Spannungsversorgung aus
• Wie realisiere ich eine sichere Empfänger-Spannungsversorgung

Was ist ein BEC

Empfänger und Servos benötigen in der Regel Betriebsspannungen von 4 bis 6Volt. Der Antriebs-Akku eines Heli hat aber meistens eine höhere Spannung, so dass man den Empfänger und die Servos nicht direkt an den Antriebsakku anschließen kann. Daher ist eine eigene Spannungsversorgung des Empfängers und der Servos notwendig. Dazu kann man eine passende Batterie bzw. einen Akku verwenden. Eine zusätzliche Batterie bringt jedoch zusätzliches Gewicht mit sich. Daher wurden leichte elektronische Schaltungen entwickelt, die direkt mit an den Antriebs-Akku (der ist ja sowieso im Helikopter) angeschlossen werden und die hohe Spannung auf die benötigten 4 bis 6 Volt herunter regeln. Diese Baugruppe wird BEC genannt. Wortwörtlich übersetzt bedeutet es "Batterie-Beseitigungs-Schaltung". Dabei ist die Bezeichnung heute gar nicht mehr wirklich zutreffend, denn es gibt auch BEC-Spannungsversorgungen, die separat an einem eigenen Akku (z. Bsp. 2S Lipo) und nicht direkt am Flug-Akku betrieben werden.
Neuere RC-Empfänger und Servos können auch mit bis zu 8,4Volt, also direkt mit einem 2S Lipo betrieben werden. Da stellt sich lediglich die Frage, ob man seine HV- (Hochvolt) Servos und HV-Empfänger direkt an einen 2S Lipo oder an ein aus dem Antriebsakku gespeisten BEC anschließen möchte.

Der BEC ist im Grunde ein elektronischer Spannungsregler. Ein BEC wandelt eine höhere Eingangsspannung (vom Flug-Akku oder von einem separatem Akku) auf die benötigten 5V-6V. BECs sind entweder schon direkt im Flugregler mit eingebaut, oder es kommt ein eigenständiges BEC am Helikopter zum Einsatz.

Ältere Generationen von BECs regeln die höhere Eingangsspannung einfach passiv auf das benötigte niedere Spannungsniveau herunter. Dabei wird die überschüssige Spannung im wahrsten Sinne des Wortes einfach "verbraten", was mit starker Erwärmung des BEC einher geht. Je höher dabei die Eingangsspannung ist, umso höher ist auch die Verlustleistung und damit die Wärmeentwicklung des BEC. Diese BECs werden auch "lineare BECs" genannt. Moderne, sogenannte "getaktete BECs" arbeiten etwas anders. Sie "zerhacken" die Gleichspannung des Akkus hochfrequent, transformieren sie so auf das niedere Spannungsniveau und glätten diese Spannung dann wieder zu einer konstanten Gleichspannung. Diese BECs arbeiten verlustarm und sind den linearen BECs vorzuziehen.

Um eine Spannung von einer viel höheren Akkuspannung auf die benötigte Spannung von 5 bis 6Volt zu regeln, bedient sich ein BEC moderner Bauart der Pulsweitenmodulation. Dabei wird die Gleichspannung des Speise-Akkus in Blöcke zerhackt und danach wieder geglättet. Am Ende steht eine niedere Spannung am Ausgang des BEC zur Verfügung.

Es gibt BECs die für eine maximale Eingangsspannung von 8,4Volt (2S Lipo) ausgelegt sind und es gibt BEC die auch höhere Spannungen verarbeiten können. Im Zeitalter der sogenannten HV-Technik, in der immer mehr Servos und Empfänger höhere Betriebsspannungen bis 8,4 Volt unterstützen, erübrigt sich früher oder später der Einsatz von 8,4Volt BECs. HV-Servos und HV-Empfänger können direkt an 2 S Lipo betrieben werden. Es gibt BECs, die an 14S Lipos betrieben werden können, sehr effizient arbeiten und kaum Gewicht mit sich bringen.

BECs unterscheiden sich auch in ihrer Leistung. In der Regel wird die maximale Ausgangsstromstärke in Ampere angegeben. Der derzeitige Bereich der BEC Ausgangs-Stromstärken liegt zwischen 3 und 20 Ampere, wobei die leistungsstärkeren BECs auch teurer sind.

BECs gibt es als Einzelgeräte oder bereits in ESCs (Flugregler) integriert.

Vor- und Nachteile eines BEC

Ein BEC hat den Vorteil, dass man unter Umständen nur noch die Antriebsbatterie/ Akku benötigt, und der BEC daraus die Empfänger- und normalerweise auch die Servo-Stromversorgung bereitstellt.

Elektrische Dimensionierung von BECs

Standard-Servos, die in 500er bis 700er Helis an der TS eingesetzt werden, können schon mal kurzzeitig bis etwa 5 Ampere Strom ziehen, pro Servo versteht sich!
Multipliziert mit der Anzahl der Servos (3x TS + 1x Heck) ergibt das eine maximale Stromstärke von 20 Ampere - wenn auch nur kurzzeitig. Tritt eine solche Spitzenbelastung auf, dann ist man gut beraten, ein ausreichend dimensioniertes BEC verbaut zu haben. Denn es reicht unter Umständen schon der Bruchteil einer Sekunde mit einer BEC Überbelastung, um das BEC und damit die gesamte Empfänger- und Servo-Stromversorgung zusammenbrechen zu lassen. Der Modellhelikopter ist dann nicht mehr steuerbar!
Bei modernen Computer RC-Anlagen, vergehen unter Umständen mehrere Sekunden, bevor das Empfangssystem wieder gestartet ist - zu spät, und der Helikopter ist im Acker!

Für kleinere Helis der 450er Klasse reichen meist 5-6A Dauerstromstärke für Servos und Empfänger aus.

Soll lediglich der Empfänger vom BEC gespeist werden, dann reichen auch 2 bis 3 Ampere.

• BECs müssen genügend Leistung bringen! Ist ein BEC unterdimensioniert bzw. überlastet, so kann die BEC-Ausgangsspannung komplett zusammenbrechen. Dies würde fast unweigerlich zum Absturz führen. Bei der Dimensionierung sind die Stromaufnahmen des Empfängers und sämtlicher Servos plus etwas Reserve zu berücksichtigen. Ein Standardservo kommt locker auf eine Stromaufnahme von 3A, manchmal 5A!

• Eine simple Methode um vorab grob zu kontrollieren, ob das BEC auch wirklich funktioniert und ausreichend belastbar ist:
  • Motor gegen Anlauf sichern!
  • Steuerspannung ( BEC ) einschalten.
  • Die Taumelscheiben-Servos und das Heckservo gleichzeitig sehr schnell mit der Fernsteuerung in alle Richtungen bewegen, so dass möglichst alle Servos sich gleichzeitig mit möglichst hoher Geschwindigkeit bewegen. Das Ganze mindestens 10 sec ohne Pause fortsetzen. Man kann auch mit der Hand die Taumelscheibe noch etwas bremsen um die Stromaufnahme der Servos noch etwas zu steigern.
  • Diesen Test macht man einmal nur mit der normalenBECSpannungsversorgung und einmal mit der Reserve- Spannungsversorgung. Denn beide müssen unabhängig voneinander auch einzeln die Spannungsversorgung sicherstellen.
• Bricht dabei die Spannung zusammen, so reicht die Leistung desBECmit Sicherheit nicht aus! Diesen Test hat schon so manche Spannungsversorgung nicht bestanden und selbst wenn sie ihn bestanden haben sollte, ist das noch keine Garantie.

Reicht ein einzelnes BEC zur sicheren Spannungsversorgung aus

Leider nein!

Obwohl moderne Bauformen von BECs recht ausfallsicher sind, bringt ein BEC noch andere Nachteile mit sich. Fällt zum Beispiel der Flug-Akku aus (Kabel ab, Kurzschluss o. ä.), dann fällt auch derBECaus. Unser Modellhelikopter hat also nicht nur keinen Antrieb mehr, sondern ist auch nicht mehr zu steuern. Da Empfänger und Servos ohne Stromversorgung nun mal nicht funktionieren ist ein Totalausfall vorprogrammiert!

Es sei an dieser Stelle jedoch angemerkt, dass qualitativ hochwertige BEC's eine sehr geringe Ausfallrate haben. Daher gibt es viele Piloten, die sich wirklich nur auf ein einzelnes BEC als Spannungsquelle verlassen, ohne zusätzliche Pufferakkus oder dergleichen.

Wie realisiere ich eine sichere Empfänger-Spannungsversorgung

Wie du mit wenig Aufwand eine zuverlässige Empfänger- und Servo-Spannungsversorgung sicherstellst, kannst du unter Spannungsversorgung erfahren.

Weitere Informationen gibt es unter: Elektrik .

Unsere BEC-Empfehlungen

Empfehlenswert sind eine ganze Reihe von BECs. Für Helikopter ab der 500er Klasse ist z. Bsp. das Hercules Super BEC für direkten Anschluss an 3S bis 14S Akkus sehr gut geeignet. Dieses bietet ausreichend Leistung bis max. 15A (10A Dauerstrom). Mittlerweile bietet Western Robotics eine ganze Reihe verschiedener BECs an. Wir haben mit dem Hercules BEC ausschließlich gute Erfahrungen gesammelt.

Daten:

• Ausgangsspannung in Stufen einstellbar auf 5.3, 6.0, 8.4 oder 9.0 Volt
• Gewicht, 40g ohne Kabel
• Abmessungen, 41mm x 34mm x 22mm (l x b x h)