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Lo que hay que saber para elegir los cables eléctricos y los conectores para un cuadracóptero

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Lo que hay que saber para elegir los cables eléctricos y los conectores para un cuadracóptero

 
Elementos eléctricos de un dron

¿A quién no le ha pasado que el conector que tenía no encajaba con el sitio donde tenía que enchufarlo? Si alguna vez has manejado un conector de cualquier tipo, no hay duda que esto te ha ocurrido. Si por un milagro has conseguido hasta ahora evitar todo tipo de conectores, seguro que tienes otras preocupaciones, como escapar de los osos o algo parecido.

En esto de los drones, lo de los conectores es una constante, los tienes de todo tipo: grandes, pequeños y medianos. Los hay de un solo cable, o dos, o tres, o cuatro, o más. Otra constante suele ser que aunque con el tiempo acabamos con una colección curiosa de cables y conectores, por algún motivo parece que siempre nos falta el que necesitamos. La única forma que conozco de conseguirlos es encargarlos a China, y sí, son baratos, pero suele implicar un mes de espera y acabar con 20 unidades cuando yo quería sólo uno (bueno, y tal vez otro de repuesto). Desde la tienda de drones de Prometec intentaremos poneros las cosas más fáciles.

Y respecto a los cables, no, no te vale cualquiera. Ya puedes ir tirando el de la lámpara de la mesilla de noche que se te rompió, porque para esto no te va a servir. Los cables que utilizamos son peculiares. Tienen una funda muy flexible de silicona, que tiene la característica de no contraerse con el calor del estañador, así que apenas hay que pelar la punta del cable para soldarlos y el cable queda aislado en su totalidad hasta su unión con la tarjeta. Están formados también por muchas hebras muy delgadas para que sean más flexibles y evitar en la medida de lo posible la transmisión de vibraciones al controlador de vuelo. Los mejores cables vienen ya pre-estañados, lo que facilita mucho su soldadura, y lo que más vas a disfrutar de todo es que además siempre y en todas partes (páginas webs, vídeos, blogs, manuales de componentes,…) los vas a encontrar con la denominación americana, así que cuando vayas a la ferretería a pedir un «cable AWG 14, rojo y negro, no necesito más que 10 cm de cada…», las apuestas dicen que vas a salir de allí sin él. Y entonces qué te queda? En China de nuevo? Para dos trozos de cable de 10 cm? Es en serio?

En este artículo vamos a explicar como el diámetro de los cables puede afectar al comportamiento de tu aparato y que propiedades son deseables para el cableado de un dron.

Deberíamos hablar primero de cómo referirnos al grosor de los cables. A menudo se utiliza la normativa americana (AWG American Wire Gauge), en Europa nos referimos a los cables por su diámetro.

Los diámetros son aproximados, ya de dependen del número de hebras, de la temperatura de medición, etc.

He aquí una pequeña tabla de equivalencias:

AWG Diámetro (mm)
12 2,05
14 1,63
16 1,29
18 1,02
28 0,32

El diámetro del cable determina cuanta corriente puede pasar por el mismo sin fallos ni pérdidas significativas de eficiencia.

Los cables eléctricos que se utilizan en Radio control

 

Grosor del cable, resistencia y amperaje

Los cables más gruesos tienen menor resistencia (para la misma longitud), y por ello puede transportar una corriente mayor. Todos los cables presentan una resistencia al paso de la corriente eléctrica. Esta resistencia depende de la longitud y del diámetro del cable. Cuanto mayor es la longitud o menor es el diámetro, mas grande es la resistencia.

La resistencia del cable provoca una caída de tensión entre los extremos del cable, es decir, causa una pérdida de potencia. (Potencia = Voltaje x Intensidad)

Cuando se supera la intensidad para la que el cable está diseñado, éste se empieza a calentar debido a la resistencia, y se convierte en un cuello de botella en el sistema de potencia que intenta entregar energía desde la batería a los motores.

El número de hilos. Flexibilidad

El número de hilos en un cable determina su flexibilidad. Los cables formados por muchas hebras son mucho más flexibles que los que tienen pocos hilos. La flexibilidad es una cualidad muy deseable para los cables de un cuadracóptero.

Aislamiento

En cuanto al material de aislamiento, la silicona es lo que mejor funciona para nuestra aplicación. Es más flexible que el PVC, es ligero y soporta un rango amplio de temperaturas, lo que es importante a la hora de soldar.

Cables de distintos diámetros

Cables preestañados

Algunos cables de calidad vienen ya preestañados (pretinned), es por ello que en lugar de tener el color cobre característico son plateados. No confundirlos con los cables de aluminio, de calidad inferior. El preestañado facilita el soldado de los cables en la tarjeta.

Por qué cables rojos y negros?

Los cables rojos y negros son idénticos, a excepción del color. Conectar los cables rojos al polo positivo y los negros a la tierra es una convención que se usa para facilitar la fácil identificación sin error posible de los mismos. Para los cables de señal se suelen emplear otros colores.

Determinar el diámetro de cable adecuado

Para elegir el diámetro de cable, primero deberías saber la intensidad que va a circular por el mismo, y luego comprobar en la tabla de especificaciones técnicas del fabricante del cable cual es el diámetro adecuado, ya que la resistencia del cable no solo depende de su diámetro sino también de la calidad y del material. Pero no vas a hacer eso. Demasiado complicado.

Aquí sigue una tabla indicativa de secciones e intensidades máximas admisibles sólo para picos de pocos segundos. Para intensidades continuas deberías considerar la mitad del valor de pico.

AWG Intensidad Máxima en Pico (A)
12 160
14 120
16 80
18 45

Usar el diámetro adecuado minimizará la caída de potencial en el cable, y por tanto el calentamiento del conductor y la pérdida de potencia.

Evita crear cuellos de botella

Cuando conectes dos cables, la máxima corriente que puede pasar los mismos está limitada por el cable más delgado, así que cuando conectes dos componentes, lo optimo es utilizar cable del mismo diámetro al que ya está instalado, y no disminuir la sección en ninguno de los casos.

Por ejemplo, para los conectores XT 60 de la batería, lo mejor es utilizar la misma sección de cable que tiene el conector de la batería. Se pueden utilizar cables más gruesos, pero pesan más y no aportan ninguna ventaja excepto la capacidad de instalar una batería más potente en el futuro.

Tiene importancia el voltaje?

Para las aplicaciones de radiocontrol, en las que el voltaje es siempre inferior a 30 V, el voltaje no tiene ninguna importancia. Los cables están diseñados normalmente para voltajes mucho mayores.

La calidad del cable

La tabla anterior se refiere a aun cable de cobre de calidad decente. Hay cables baratos de aluminio con mayor resistencia que obligarían a usar secciones más gruesas para transportar la misma corriente con igual caída de tensión.

Capacidad de los conectores

Conectores

Nos vamos a referir aquí a los conectores de potencia más normales, es decir los conectores de la batería y quizás los de los motores si se llegasen a utilizar. Tienes más información sobre otros conectores en nuestro post sobre baterías.

Igual que los cables, los conectores también tienen una limitación de corriente. Elige los conectores cuidadosamente de acuerdo con la aplicación para evitar cuellos de botella en el sistema. Aquí tienes una guía para elegir conectores. Los valores de intensidad son continua y (máxima en pico).

  • Conectores JST –                               5A     (10A)
  • Conectores de banana de 2 mm –    20A     (40A)
  • XT30 –                                               30A     (60A)
  • XT60 –                                               60A     (120A)
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