VTX radiator pasta termoprzewodzaca

Overheat VTX – za wysokie temperatury nadajników FPV

Nastała wiosna… Jest coraz cieplej na dworze, a co za tym idzie – powraca (jak bumerang) problem z nadajnikami wideo. Mianowicie – za wysokie temperatury nadajników VTX (w j. ang. overheat VTX). Pół biedy, gdy posiadamy nadajnik z mocą do max 200mW. Tutaj rolę wymiennika ciepła z układów nadawczych pełni metalowa blaszka (ekran) znajdująca się na płycie nadajnika. Podczas pracy taki VTX może nawet parzyć podczas dotyku (temp. nawet do 90 stopni C). Jednak podczas przemieszczania się modelu w powietrzu – ten jest nim odpowiednio schładzany. Ale co z nadajnikami posiadającymi moce 400mW, 600mW, a nawet 1W? W tym przypadku blaszka służąca jako ekran od zakłóceń z zewnątrz może nie wystarczyć do odpowiedniego schłodzenia naszego VTX. Nawet, jeżeli lot modelu będzie schładzał nadajnik, to i tak istnieje obawa, czy w upalne dni nadajnik się nie spali. Tak właśnie było z zakupionym przeze mnie nadajnikiem Eachine TS5828 emitującym na stałe 600mW. W praktyce nieco ponad 400mW, ale do tego przejdę nieco później.

Sposoby na przegrzewające się nadajniki wideo

Większość dostępnych na rynku nadajników wideo toleruje napięcie zasilania z zakresu 7-24V, zaś niektóre akceptują tylko 5V. Cóż… zasilenie nadajników napięciem 24V możliwe jest raczej tylko wg danych producenta. W rzeczywistości maksymalne dopuszczalne napięcie często wynosi 12V. Zasilenie VTX napięciem 24V na dłuższą metę może doprowadzić do trwałego uszkodzenia nadajnika.

Listę popularnie montowanych nadajników VTX w modelach FPV znajdziesz we wpisie: Budowa pierwszego drona 250. Standardy kiedyś i dziś.

Optymalne napięcie zasilania

Zdecydowana większość ,,droniarzy” mając nadajnik o tolerancji napięcia 7-24V, zasila je zatem z przetwornicy step-down 12V. O ile takie rozwiązanie jest wygodne (duża ilość FC, czy PDB posiada już takie przetwornice wbudowane), to już niekoniecznie dobre dla VTX. Im wyższe napięcie zasilające będzie podane do nadajnika, tym więcej ciepła wydzieli sekcja zasilająca sam VTX oraz jego układy nadawcze.
Przyjmuje się, że optymalne napięcie zasilające dla nadajnika to ~8-9V.
Takie napięcie pozwoli na optymalną pracę nadajnika, jednocześnie redukując wydzielane przez niego ciepło.

Poniżej znajdziecie przykładowe przetwornice step-down oraz stabilizatory liniowe obniżające napięcie:

Dla nadajników wideo oraz kamer FPV zdecydowanie lepszym wyborem jest użycie stabilizatora liniowego. Przetwornice step-down mogą powodować pojawienie się dodatkowych zakłóceń w obrazie FPV w postaci poprzecznych, białych pasków. Step-down są jednak bardzo często stosowane we wszelkich obwodach elektronicznych dzięki wysokiej efektywności (nawet 90-95%) i niskiej wadze.. Zatem nie ma tutaj zbytnich strat prądu idących w ciepło układu. Dodatkowo przetwornica step-down pobierze z obwodu tyle natężenia, ile akurat podłączone do niej urządzenie potrzebuje. Zupełnie odwrotnie jest w przypadku stabilizatorów liniowych…
W przypadku VTX akceptujących tylko i wyłącznie zasilanie z napięcia 5V, nie mamy innego wyjścia. Taki nadajnik musimy zasilić z 5V, a jeżeli osiąga zdecydowanie za duże temperatury – pomocnym może się okazać drugi sposób.

Dodatkowy Radiator

Gdy obniżenie napięcia zasilającego nasz VTX do 8V, bądź 9V nie przyniosło zbytniej poprawy i nasz VTX nadal parzy w ręce – ratunkiem może okazać się dodatkowy radiator. Jednak czasami montaż radiatora da tylko połowiczny sukces. W niektórych nadajnikach wideo (w tym i moim) producent mógł nie umieścić tzw. termopadów na układach wewnątrz.

Między blaszką ekranizującą, a układami nadawczymi najczęściej występuje kilka mm wolnej przestrzeni. Metalowa blaszka pełni funkcję izolacji układów nadawczych nadajnika od zewnętrznych źródeł zakłóceń i odwrotnie. By ciepło generowane przez układy było dobrze odprowadzane na zewnątrz taką lukę powinien wypełnić termopad. Obecnie większość producentów standardowo montuje taki termopad, lecz w moim nadajniku TS5828 z 2016r. go zabrakło.
Przekonałem się o tym dopiero po wylutowaniu blaszki ekranizującej:

VTX EACHINE TS5828 inside 600mW
Wnętrze nadajnika wideo 5.8GHz EACHINE TS5828 600mW

W tym przypadku musiałem wykroić dwa kwadraty z termopadów 2x2mm o grubości 1mm:

EACHINE TS5828 600mW overheat
Wnętrze nadajnika wideo 5.8GHz EACHINE TS5828 600mW – wraz z dodatkowymi temopadami

Użyte przeze mnie termopady to GELID GP-EXTREME 1MM.

Jednak są to jedne z droższych termopadów. Sam stosuję takie do układu chłodzenia swojego laptopa. Czy zatem jest sen kupić takie termopady na jednorazowy użytek, gdy nie zamierzamy ich już później używać? Odpowiedź pozostawię dla Was.
Termopady różnych firm powinniśmy bez problemu kupić w pobliskim sklepie komputerowym. Zalecam grubość 1mm i przewodnictwo cieplne nie mniejsze niż 7W/m-K (optymalnie 9-12W/m-K).

Miejmy na uwadze, że obecnie prawie w każdym nadajniku VTX producenci używają termopadów. O ich braku możemy przekonać się jedynie zdejmując blaszany ekran. Jednak to już jest ostateczność, gdy użycie dodatkowego radiatora nie przynosi za dobrych rezultatów.
Zdejmując, wylutowywując blaszany ekran musimy się oczywiście pogodzić z utratą gwarancji na nasz VTX. Tak samo jak w przypadku montażu radiatora. Tu najczęściej trzeba wykroić część oryginalnego rękawa termokurczliwego, jakim jest okryty nadajnik.

Jaki radiator potrzebuję?

Większość radiatorów, jakie znajdziemy m.in w sklepie Banggood są wykonane ze stopu aluminium:

Oczywiście przy odrobinie szczęścia podobne radiatory zakupimy w Polskich sklepach (nie tylko tych internetowych).

Jeżeli dobierzemy optymalne wymiary radiatora dla naszego VTX – takie rozwiązanie pogrubi nasz model o dodatkowe 2-4 gramy:

Radiator VTX waga
Waga przykładowego (miniaturowego) radiatora wykonanego ze stopu aluminium

Musimy także mieć na uwadze, że nasz VTX także stanie się wyższy o wysokość samego radiatora. Jak wybrać optymalny radiator?
Zmierzmy wymiary metalowej blaszki w nadajniku:

Optymalne wymiary radiatora, to takie, które będą zbliżone do długości i szerokości ekranu nadajnika:

Pomiary szerokości blaszki / ekranu (19mm) nadajnika VTX EACHINE TS5828
Pomiary długości blaszki / ekranu (19mm) nadajnika VTX EACHINE TS5828

Następnie zmierzmy, ile mamy wolnej przestrzeni (wysokości) w środku modelu. Do tego dobrze przyjąć, by zostawić minimum 3mm wysokości wolnej przestrzeni do górnej płyty ramy. Uchroni to nas przez niemożliwością wkładania rzepów utrzymujących baterię na górnym pokładzie ramy.

Montaż radiatora

Zanim zamontujemy zakupiony radiator – powinniśmy odpowiednio przygotować nadajnik wideo. Znaczna część VTX posiada naklejkę / etykietę z symbolami modelu:

EACHINE TS5828 VTX
Wygląd fabrycznego/ niemodyfikowanego nadajnika TS5828 600mW

Do tego bardzo często całość jest otoczona rękawem / folią termokurczliwą. Musimy zatem je zdjąć/wykroić nożykiem tak, by uzyskać dostęp do gołej blaszki ekranu:

VTX EACHINE weight waga
Nadajnik TS5828 zaraz po zdjęciu folii termokurczliwej osłaniającej m.in. blaszkę ekranizującą oraz jego waga

Następnie dobrze będzie odtłuścić / oczyścić powierzchnię styku radiatora i ekranu nadajnika. W ten sposób umożliwimy przekazywanie większości ciepła bezpośrednio do radiatora. Wszelkie zabrudzenia na powierzchni styku blaszki ekranu z radiatorem będą skutecznie pogarszały przewodnictwo cieplne. Czyszczenie powierzchni możemy zrobić przy pomocy wacika kosmetycznego, bądź chusteczki higienicznej nasączonego niewielką ilością środka IPA. Jeżeli nie posiadamy alkoholu IPA, możemy użyć innego środka rozpuszczającego, np. zmywacza do paznokci.

Teraz mamy dwie drogi wyboru:

  1. Bezpośrednio zamontować radiator do blaszki (ekranu) nadajnika o ew. całość spiąć opaską kablową. Rozwiązanie niezbyt optymalne – poprzez niedoskonałości w powierzchni radiatora i blaszki VTX, część radiatora nie będzie należycie przylegać. Zatem odprowadzanie ciepła nie będzie aż tak skuteczne, jak w sposobie nr.2;
  2. Posmarować blaszkę VTX niewielką warstwą pasty termo przewodzącej i na nią dopiero nałożyć radiator. Luki w powierzchni styku radiatora i ekranu wypełni naniesiona pasta. Zatem cała energia cieplna zostanie przekazana do radiatora. Tak przygotowany zestaw możemy spiąć opaską do kabli. W ten sposób zabezpieczymy się przed przesuwaniem się, a nawet zgubieniem tak przymocowanego radiatora do naszego nadajnika VTX.
Nadajnik gotowy do montażu radiatora – wersja pomijająca pastę termoprzewodzącą
Nadajnik gotowy do montażu radiatora – wersja z pastą termoprzewodzącą
OVERHEAT VTX
Waga VTX z założonym radiatorem

Tutaj także, jak w przypadku termopadów – pastę termoprzewodzącą kupimy w większości sklepów komputerowych. Jaką pastę kupić?
Cóż używałem dwóch past termoprzewodzących w swoim nadajniku wideo 5.8GHz… Pierwsza to Manhattan – mieszanka sylikonu ze srebrem?! Kosztowała ok 7zł, ale jak kosztowała, tak i działała. Radiator dopiero po dłuższym czasie pracy VTX zaczynał być gorący (przy czym sam VTX już parzył w ręce). Dopiero pasta AAB Cooling Thermal Grease 2 przyniosła zdecydowanie lepsze efekty. Innych nie miałem okazji testować 😉

Gdy obniżenie napięcia i radiator nie pomaga

Musimy pamiętać, że opisane metody nie zawsze przyniosą 100% skutku. Nadajniki VTX dalej będą wydzielały ogromne pokłady ciepła podczas pracy. Tym większe, im wyższą moc ustawimy w naszym nadajniku wideo.
Czasami, by poprawić chłodzenie nadajnika – wystarczy umieścić go w bardziej ,,przewiewnym” miejscu wewnątrz modelu.
Stosując powyżej opisane metody możemy uchronić VTX przed przegrzaniem podczas używania modelu w upalne dni, czy robiąc testy ,,na stole”.
Pamiętajmy także, że nie zawsze musimy operować wysokimi mocami nadawczymi. Najpierw wyposażmy nasz VTX oraz gogle FPV w dobre anteny oraz diversity (jeżeli go nie posiadamy). Szacuje się, że moc 200mW nadajnika VTX 5.8GHz powinna wystarczyć na lot modelem do nawet 2km… Oczywiście, jeżeli spełnimy powyższe warunki.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *