ระบบกำลังและชุดสายไฟ

ตัวอย่างที่ 1 งบกระแสของรางไฟ

ทีมใช้เกณฑ์ว่าโหลดสูงสุดต้องไม่เกิน 80% ของพิกัด กระแสของอุปกรณ์เป็นค่ายอดจากเอกสารสมมติ

DERATE = 0.80
rails = {   # ราง: (พิกัด A, {อุปกรณ์: กระแสยอด A})
    "FC TELEM1 5V": (1.5, {"telemetry radio": 0.5}),
    "FC other ports 5V": (1.5, {"GNSS + compass": 0.15, "RC receiver": 0.10, "ground display radio": 0.50, "LED + buzzer": 0.10}),
    "BEC A 5V": (3.0, {"companion computer": 2.5, "camera": 0.8}),
    "BEC B 12V": (2.0, {"gimbal": 1.2}),
}
for rail, (rated, loads) in rails.items():
    total = sum(loads.values())
    u = total / rated
    flag = "ok" if u <= DERATE else ("OVER RATING" if u > 1 else "above derating")
    print(f"{rail:<18} {total:.2f} / {rated:.1f} A = {u:5.1%} -> {flag}")

pm_out = 5.3                                   # V จาก power module
print(f"power module {pm_out} V inside 4.9-5.5 V: {4.9 <= pm_out <= 5.5}")

FC TELEM1 5V       0.50 / 1.5 A = 33.3% -> ok
FC other ports 5V  0.85 / 1.5 A = 56.7% -> ok
BEC A 5V           3.30 / 3.0 A = 110.0% -> OVER RATING
BEC B 12V          1.20 / 2.0 A = 60.0% -> ok
power module 5.3 V inside 4.9-5.5 V: True

BEC ที่เลี้ยงคอมพิวเตอร์บนลำกับกล้องมีโหลดยอดเกินพิกัด ในห้องทดลองอาจดูปกติเพราะคอมพิวเตอร์ยังไม่ทำงานหนัก แต่เมื่อประมวลผลภาพพร้อมกล้องบันทึก แรงดันจะตกจนรีบูตกลางอากาศ ต้องเปลี่ยนเป็น BEC 5 A หรือแยกกล้องไปอีกราง

ตัวอย่างที่ 2 ตรวจตารางสายไฟ

คอมพิวเตอร์บนลำต้องการแรงดันที่ขั้วไม่ต่ำกว่า 4.9 V BEC จ่าย 5.1 V ขั้วต่อแต่ละตัวมีความต้านทานราว 20 mΩ (สมมติ)

OHM_PER_KM = {20: 33.31, 22: 52.96, 24: 84.22, 26: 133.9}   # NBS Handbook 100, 20 °C
R_CONN = 0.020                                 # Ω ต่อขั้วต่อ
wires = [   # รหัส, จาก, ถึง, ชนิด, AWG, ความยาวไปกลับ m, กระแส A, แรงดันฝั่งต้นทาง, แรงดันฝั่งปลายทาง
    ("W01", "BEC A", "companion 5V", "power", 24, 0.6, 2.5, None, None),
    ("W02", "BEC A", "companion 5V", "power", 22, 0.6, 2.5, None, None),
    ("W03", "TELEM2", "companion UART", "signal", 28, 0.3, 0.0, 3.3, 3.3),
    ("W04", "TELEM3", "rangefinder UART", "signal", 28, 0.3, 0.0, 3.3, 5.0),
]
V_SRC, V_MIN = 5.1, 4.9
for wid, a, b, kind, awg, length, amps, va, vb in wires:
    if kind == "power":
        r = OHM_PER_KM[awg] * length / 1000 + 2 * R_CONN
        v = V_SRC - amps * r
        note = f"{awg} AWG: {v:.3f} V at load -> {'ok' if v >= V_MIN else 'too low'}"
    else:
        note = "logic levels match" if va == vb else f"LOGIC MISMATCH {va} V vs {vb} V, needs a level shifter"
    print(f"{wid} {a} -> {b}: {note}")

W01 BEC A -> companion 5V: 24 AWG: 4.874 V at load -> too low
W02 BEC A -> companion 5V: 22 AWG: 4.921 V at load -> ok
W03 TELEM2 -> companion UART: logic levels match
W04 TELEM3 -> rangefinder UART: LOGIC MISMATCH 3.3 V vs 5.0 V, needs a level shifter

สาย 24 AWG ทำให้แรงดันที่คอมพิวเตอร์ต่ำกว่าเกณฑ์ ทั้งที่สายไม่ร้อนเลย ความต้านทานของขั้วต่อก็มีส่วนสำคัญเมื่อสายสั้น และอุปกรณ์ที่ใช้สัญญาณ 5 V ต่อกับพอร์ต 3.3 V ต้องมีวงจรแปลงระดับแรงดัน มิฉะนั้นอาจทำให้พอร์ตของตัวควบคุมการบินเสียหาย