Fahrat - Supercaps statt Akku

Vor genau einer Woche kam mir die Schnapsidee, einen Bot zu bauen, der statt eines Akkus Supercaps verwendet.

Nach kurzem Überdenken dieser Idee, stellt sich schnell heraus, dass der Einsatz von Suerpcas im Bot als Alternative zu einem Lipo fast nur Nachteile hat.

Also warum das Ganze? Einfach so. Ich finde die Idee witzig und wollte ausprobieren, ob es funktioniert.

Also schnell zwei 3V 100F Supercaps und einen einstellbaren Spannungs booster besetllt. Zunächst hatte ich den Plan nur einen Supercap zu nutzen.

Zum Testen habe ich einen Supercap an den Spannungswandler gehängt und damit den Akku in einem meiner Antweights ersetzt. Dann geladen und geschaut, wie lange ich beide Motoren Vollgas im Leerlauf laufen lassen kann.

Der Booster funktioniert ab 1.4V Eingangsspannung. Allerdings geht der Strom am Eingang bei niedriger Spannung auch mächtig in die Höhe, wenn dabei die Ausgangsleistung gleich bleibt. Schnell hat sich gezeigt, dass bei eingestellter ~8V Ausgangsspannung der Cap ziemlich schnell in die Knie geht.

Also habe ich etwas mit der Ausgangsspannung experimentiert. Bei niedrigerer Spannung ziehen die Motoren auch weniger Strom. Gleichzeitig muss der Step Up die Spannung weniger boosten. Also doppelt gut. Bei 5V, was die minimale Spannung ist, mit der der ESC (2 Kanal BBB) funktioniert, habe ich die 3 Minuten knapp nicht erreichen können.

Daher folgende Ideen:

1. Den Booster hatte ich ausgesucht, da er am Ausgang 0.5A bei bis zu 9V liefern kann. Im neuen Zielbereich 5V (nominale Spannung von USB) 0.2A gibt es eine deutlich größere Auswahl an Komponenten. Diese können zum Teil mit noch kleinerer Eingangsspannung arbeiten. Dadurch kann ich mehr von der im Kondensator gespeicherten Energie nutzen.
2. 2 Supercaps pro Bot. Die Teile sind sehr groß und schwer, aber das sollte trotzdem hinhauen. In den Arduino Ants sind ja auch riesige 2S 600mAh Lipos drin.

Ich habe mich für 2. entschieden. Mit 2 Caps kann ich für 3 Minuten eine höhere Ausgangsspannung erzeugen und damit den Bot leistungsfähiger machen. Die meisten Antweight Komponenten, die ich habe, sind für 2S Lipo ausgelegt, sodass die einfachste Lösung zu sein scheint, mit einer vergleichbaren Spannung zu arbeiten.

Die nächste Frage die sich stellt: 2 Caps in Reihe oder parallel?

Da ich sowieso den Booster nutze, habe ich mich für parallel entschieden. Die Ausgangsspannung vom Booster ist derzeit auf 7.2V eingestellt.

Das Chassis ist auf Basis des ArduinoAnt Chassis mit ein paar kleinen Änderungen.

Das Display im Bot zeigt die Spannung der Supercaps vor dem Booster an. Um Gewicht zu sparen ist ein Malenki Nano als Empfänger ESC Kombination verbaut.

Geladen wird derzeit mit einem Labornetzteil. Spannung ist auf 2.99V eingestellt und der Strom ist auf ~2A begrenzt. Hier muss ich mir noch eine kleinere Lösung für Events überlegen.

Mit etwas Ausprobieren/Rechnen bekommt man mit Sicherheit elegantere Lösungen hin. Man könnte mit der Anzahl und Größe der Supercaps, Reihen- und Parallelschaltung und verschiedenen Boostern/Buck-Boost-Convertern experimentieren. Ich gebe mich aber mit der jetzigen Lösung zufrieden. Funktioniert und ist regelkonform.

PS: Wem es nicht aufgefallen ist: Der Name ist eine Verunstaltung der SI-Einheit "Farad". Ich überlege noch ob ich das Teil stattdessen "200F" nennen soll.

Noch ein Nachtrag:

Der genutzte Malenki Nano lag schon ewig in meinem Bestand. Das ist also meine erste Erfahrung mit dem Teil.

Alles in Allem ein echt cooles Ding. Bietet so ziemlich alles, was man in einem Ant braucht und macht dabei keine Abstriche.

Das einzige, was mich etwas stört: Die Kanäle für die Antriebe sind fest auf 1 und 2 gelegt. Normalerweise nutze ich Kanal 1 nie für den Antrieb, sondern entweder gar nicht oder für eine Waffe.

Mit dem Malenki bin ich daher gezwungen, eine meiner Fernsteuerungen bzgl. der Knüppel Positionen anders zu konfigurieren, als alle anderen Fernsteueruerungen. Das gefällt mir derzeit nicht.

Auf der Hack & Make in Nürnberg hatte IBF den Bot im regulären Turnier gefahren.

Hat soweit gut funktioniert und getan, was er soll. Es ist also möglich, einen turniertauglichen Bot ohne Akku zu bauen

Du hattest mir ja schon Teile für einen Lader vor einiger Zeit geschickt. Ich bin nur zu faul das Zeug zusammenzubauen und in ein Gehäuse zu packen.

Der booster ist von pololu. Ich glaube diverser hier https://eckstein-shop.de/Pololu-Adjusta…Regulator-4-25V

Leider braucht der mindestens 1.5 V am Eingang. Ein Großteil der Energie der caps kann daher gar nicht genutzt werden. Dafür kann man bei akzeptablem Strom mit der Spannung am Ausgang recht hoch gehen.

Da ich diesen vorteil aber kaum nutze, wollte ich nochmal eine zweite Version ausprobieren: einfacheres auf 5V eingestellter booster, der aber bis 0.5V Eingang noch funktioniert. Ich hoffe damit nur einen 100F cap zu brauchen.