Güç Dağıtımı ve Kablolama: PDB, BEC ve EMI'dan Kaçınmak

Aracın bahçede duruyorken her şeyi kusursuz. Motorlar arm oluyor, GPS fix var, pusula sapması yok. Sonra tam gaz bir tırmanışta telemetri bağlantısı bir saniyeliğine kopuyor, log’da “EKF variance” uyarısı beliriyor ve companion computer yeniden başlıyor. Yazılıma bakıyorsunuz; kodda hiçbir şey değişmedi.

Bu tarz arızaların büyük kısmı güç dağıtımından ve kablo yerleşiminden geliyor. Multirotorda batarya ile motorlar arasında onlarca amper anahtarlanıyor, bu akım hem kablolarda gerilim düşümü hem etrafında değişken manyetik alan yaratıyor. Pusula 10 cm ötede duruyorsa manyetik alanı okuyor; 5 V rayı 0,3 V düşüyorsa Jetson kapanıyor.

Güç mimarisini dört soruyla kuruyoruz: hangi tüketici hangi hattan beslenmeli, kablo kaç AWG olmalı, gürültü nereden giriyor, tepe akımda ne kadar pay bırakmalıyız. SUAS 2026 aracımızda (Pixhawk sınıfı FC + ArduPilot, Jetson Orin NX, SIYI A8 mini gimbal, servo tabanlı airdrop) bu cevapları birkaç kez yeniden yazdık.

Güç mimarisi: tek hat değil, ayrı raylar

Temel zincir basit: batarya → PDB (power distribution board — güç dağıtım kartı) → ESC’ler. PDB’nin tek işi bataryadan gelen yüksek akımı motor sürücülerine paylaştırmak. Sorun, bu ana hattan gerilim regülatörleriyle çekilen “temiz” hatların nasıl ayrılacağında.

ESC’ler akımı yüksek frekansta anahtarlar ve ana hatta ripple (dalgalanma) bırakır. Aynı regülatörden hem servo hem FC beslerseniz, servo hareket ettiği anda oluşan akım sıçraması FC’nin 5 V rayında görünür. Bu yüzden tüketicileri karakterlerine göre ayırıyoruz.

Hat	Tüketici	Neden ayrı
Power module → FC güç portu	FC, GPS/pusula, telemetri	Ölçüm ve stabilite kritik; ArduPilot dokümanı bu modülün servolara yetmediğini açıkça yazar
BEC #1 (5 V)	Servo rayı (airdrop servosu)	Servo stall akımı ani ve büyüktür, FC’yi etkilememeli
BEC #2	Companion computer	En yüksek ve en değişken yük
BEC #3 / doğrudan hat	Gimbal kamera, video verici	Kendi giriş aralığı var, ayrı tutmak gürültüyü ayırır

ArduPilot’un Pixhawk güç dokümanı sert bir sınır veriyor: FC güç girişi ve servo rayı normal çalışmada 4,1–5,7 V aralığını kabul eder. Dijital servolar rayda 5,7 V üstü sıçrama yaratabilir; bu, güç yönetiminin kartı kapatıp yeniden başlatmasına yol açar. Servo rayını yedek besleme olarak kullanacaksanız dokümanın önerdiği zener diyot (1N5339) ile sınırlayın.

BEC seçimi ve akım payı

BEC (battery eliminator circuit — regüle çıkış veren düşürücü devre) seçerken iki şeye bakılır: sürekli akım kapasitesi ve kaybın ne kadarının ısıya döndüğü.

Anahtarlamalı BEC:
P_çıkış = V_çıkış × I_çıkış
P_giriş = P_çıkış / η            (η: verim, tipik %80-90 — üreticinin verisine bakın)
P_kayıp = P_giriş - P_çıkış      (BEC üzerinde ısıya dönen kısım)

Lineer regülatör:
P_kayıp = (V_giriş - V_çıkış) × I_çıkış

Örnek: 5 V / 4 A çeken bir yük. Anahtarlamalı BEC’te P_çıkış = 20 W, η = 0,85 ile P_giriş = 23,5 W, kayıp 3,5 W. Aynı yükü 6S bataryadan (22,2 V nominal) lineer regülatörle beslerseniz kayıp (22,2 − 5) × 4 = 68,8 W olur. Lineer regülatörler bu yüzden sadece birkaç yüz miliamperlik yükler için kullanılır.

Akım payı kuralımız: I_BEC ≥ 1,5 × Σ(tepe akımlar). Tepe derken servonun boştaki değil, veri sayfasındaki stall (kilitli rotor) akımını alın. ArduPilot dokümanı servo rayını besleyen BEC için FC, alıcı ve brownout payı olarak 2-3 A fazladan bırakmayı öneriyor.

Kablo kesiti: AWG hesabı

Kablo seçimi tahminle yapılmaz, iki adımda hesaplanır. Önce akım kapasitesi, sonra gerilim düşümü.

R_hat = 2 × L × r_awg        (git-dönüş toplam direnç, Ω)
V_düşüm = I × R_hat          (V)
P_kayıp = I² × R_hat         (W)

L     : tek yön kablo uzunluğu (m)
r_awg : birim direnç (Ω/m), tabloda
I     : hattan geçen akım (A)

AWG	Direnç (Ω/km)	Şasi kablolaması maks. akım (A)	Tipik kullanım
8	2,06	73	Yüksek akımlı ana hat
10	3,28	55	Batarya → PDB (büyük araç)
12	5,21	41	Batarya → PDB, PDB → ESC
14	8,28	32	ESC → motor
16	13,17	22	Kalın regüle hatlar (Jetson)
18	20,94	16	Orta güçlü aksesuar
20	33,29	11	Kısa regüle hatlar
22	52,94	7	Sinyal, düşük akım

“Şasi kablolaması” sütunu açık havada, demet içinde olmayan kısa kaçışlar içindir; kablo demetinin ortasına gömerseniz bu değerin altına inin.

Örnek 1 — ana hat. 6S paket, hover’da toplam 40 A, batarya-PDB arası 15 cm, 12 AWG: R_hat = 2 × 0,15 × 0,00521 = 0,00156 Ω → V_düşüm = 40 × 0,00156 = 0,063 V (22,2 V’un %0,3’ü), P_kayıp = 40² × 0,00156 = 2,5 W. Tam gazda 120 A çekilirse aynı kabloda kayıp 22,5 W’a çıkar; kısa sürelidir ama kablonun ısındığını hissedersiniz.

Örnek 2 — regüle hat, asıl tuzak. 5 V BEC’ten 1 metre 20 AWG ile 4 A çekelim: R_hat = 2 × 1,0 × 0,03329 = 0,0666 Ω → V_düşüm = 4 × 0,0666 = 0,27 V. Jetson’ın girişine 4,73 V ulaşır. NVIDIA, Orin NX modülü için VDD_IN aralığını 5–20 V olarak veriyor; 4,73 V zaten sınırın altında. Aynı hattı 16 AWG yaparsanız düşüm 0,105 V’a iner.

Daha iyi çözüm: aynı gücü daha yüksek gerilimde taşıyın. Carrier kartınız 12 V kabul ediyorsa 25 W ≈ 2,1 A demektir, 1 metre 20 AWG’de düşüm 0,14 V ve 12 V’a göre ihmal edilebilir. Kendi carrier kartınızın giriş aralığını mutlaka üreticinin dokümanından doğrulayın; modülün aralığı ile kartın aralığı aynı şey değil.

Konnektörler ve lehim

Konnektör isimlerindeki sayı sürekli akım değil. Holybro’nun yayımladığı orijinal AMASS değerleri:

Konnektör	Kablo	Sürekli	Anlık (<1 dk)
XT60	12 AWG	30 A	60 A
XT90	10 AWG	45 A	90 A
XT120	8 AWG	60 A	120 A
AS150	8 AWG	75 A	150 A

Hover akımınız 30 A’in üstündeyse XT60 sürekli sınırındasınız demektir; XT90’a geçin. 6S ve üstü paketlerde takarken oluşan ark için anti-spark (XT90-S) versiyonunu tercih edin.

Lehimde üç kural: kalın kabloya yetecek güçte havya kullanın (küçük havya lehimi eritir ama bakırı ısıtmaz, sonuç soğuk lehim olur), lehimi kablonun içine emdirin, ısı büzüşmeli makaronla yalıtın. Soğuk lehim yüksek dirençlidir; uçuşta ısınır, direnci artar, sonra kopar.

Güvenlik. LiPo paket kısa devrede yüzlerce amper verebilir — kablo saniyeler içinde erir, yangın çıkar. Lehim yaparken batarya asla bağlı olmasın. Çıplak XT60 uçlarını ayrı ayrı yalıtın, ikisini aynı anda pense ile tutmayın. Motorlar bağlıyken pervaneleri takmayın; test sırasında pervaneler sökülü olsun.

Kapasitör: voltaj sıçramalarını yutmak

ESC’ler akımı hızla kesip açar. Bataryaya giden kablonun endüktansı bu kesintide gerilim sıçraması üretir; kablo ne kadar uzunsa sıçrama o kadar büyük olur. Ölçüm yapan kaynaklar, aktif frenlemede 6S bir sistemde batarya uçlarında ortalama gerilimin neredeyse iki katına çıkan tepe değerleri bildiriyor.

Çözüm, ESC’nin batarya girişine paralel bir düşük ESR (eşdeğer seri direnç) elektrolitik kapasitör lehimlemek. Pratik kurallar:

• Batarya kabloları 15 cm’den uzunsa kapasiteyi büyütün (5 inç sınıfı 6S kurulumlarda 1000 µF yaygın bir başlangıç).
• Gerilim etiketi paketin tam dolu gerilimin üstünde olsun: 6S için 25,2 V dolu gerilim demek, 35 V sınır sayılır, 50 V rahat pay bırakır.
• Kapasitörün bacaklarını olabildiğince kısa tutun; uzun bacak kendi endüktansını ekler ve filtreleme etkisini azaltır.
• Polariteyi ters bağlamayın. Elektrolitik kapasitör ters bağlanınca patlar.

EMI: gürültü nereden giriyor

Manyetik girişim, pusulanın motor akımını manyetik kuzey sanmasıdır. ArduPilot dokümanı için net reçeteler veriyor:

• GPS/pusula modülünü DC güç kablolarından ve bataryadan en az 10 cm uzağa, mast üzerinde, gökyüzü görüşü açık şekilde konumlandırın.
• Batarya, PDB ve ESC arasındaki kabloları mümkün olduğunca kısa tutun ve birbirine burun (twisted pair). Gidiş-dönüş kablolarını burarak alanın büyük kısmını birbirine söndürürsünüz.
• Mümkünse topraklanmış kalkanlama kullanın; ESC’den motora giden kablolara alüminyum kalkan sarmak AC girişimi azaltabiliyor.
• 4’ü bir arada ESC’ler, kabloları kısa ve bir arada olduğu için genelde daha az girişim üretir.
• CompassMot testinde girişim %60’ın üstündeyse yerleşimi değiştirin — kalibrasyonla kurtarmayın.

Telemetri ve RTSP taşıyan Ethernet/USB kabloları için de aynı mantık: güç kablolarıyla uzun mesafe paralel gitmesinler, kesişmeleri gerekiyorsa dik açıyla kesişsinler. Ferrit boncuk yüksek frekanslı ortak mod gürültüsünü azaltır ama yerleşim hatasını düzeltmez; önce mesafeyi ayarlayın, ferriti son rötuş olarak ekleyin.

Companion computer ve brownout riski

Jetson gibi bir companion bilgisayarın yükü sabit değil. NVIDIA, Orin NX 16GB için 10 W / 15 W / 25 W güç modları tanımlıyor; JetPack 6.2 ile 40 W referans modu ve üst sınırı olmayan MAXN SUPER modu da eklendi. Model çıkarımı başladığı anda GPU’nun tüketimi boştaki değerin katlarına çıkar.

Yani güç bütçesini ortalamaya değil tepe değere göre kurun. 25 W modunda 5 V rayında yaklaşık 5 A çekilir; “5 V 5 A” etiketli bir BEC tam sınırda çalışır ve sıcakken kapanır. Hangi güç modunda çalışacağınıza karar verin (bu seçim FPS’i de etkiliyor, ölçümlerimiz Tiling mi hız mı yazısında) ve o modun tepe değerine %50 pay ekleyin.

Bizim bütçemiz şöyle: SIYI A8 mini gimbal kamera 11–25,2 V arasında çalışıyor, ortalama 5 W, tepe 12 W çekiyor. Jetson kendi regülatöründen, FC ve GPS power module üzerinden besleniyor. Airdrop servosu ayrı BEC’te; ~20 m’den bırakma yaptığımız görevlerde servo hareketinin FC rayına dokunmaması önemliydi. Detaylar Jetson Orin NX kurulum rehberi ve companion computer MAVLink rehberi yazılarında.

Brownout’u tezgâhta yakalayın: aracı pervanesiz çalıştırıp Jetson’da ağır bir çıkarım döngüsü başlatın, aynı anda servoları hareket ettirin ve FC log’unda POWR (güç durumu) kayıtlarını izleyin. Rayın çöktüğü an burada görünür — havada değil.

Sık düşülen tuzaklar

• Her şeyi tek BEC’e bağlamak. Birinin tepe akımı diğerlerinin rayını düşürür.
• İnce kablo. 5 V hatta uzun mesafe + ince kablo, brownout’un en yaygın sebebi. Örnek 2’deki 0,27 V’luk düşüm görünmez ama öldürücü.
• GPS’i güç hattının yanına koymak. Yerde sorunsuz görünür; motorlar yüklenince pusula sapar, araç daireler çizer.
• Konnektör etiketini sürekli akım sanmak. XT60 sürekli 30 A içindir, 60 A anlık değerdir.
• Kapasitörü unutmak veya uzun bacakla lehimlemek. Uzun bacak kapasitörün işini yapmasını engeller.
• Bütçeyi ortalama tüketime göre kurmak. Tepe akım kısa sürer ama rayı düşürmeye yeter.

Pratik özet

1. Rayları ayırın: FC/GPS power module’den, servo ayrı BEC’ten, companion ayrı BEC’ten, kamera kendi hattından. FC güç girişi 4,1–5,7 V dışına çıkmasın.
2. Kabloyu hesaplayın: V_düşüm = I × 2 × L × r_awg. Regüle hatlarda düşümü nominal gerilimin %2’sinin altında tutun; olamıyorsa daha yüksek gerilimde taşıyıp yükte regüle edin.
3. Konnektörü sürekli akıma göre seçin: hover akımı 30 A üstündeyse XT90, 45 A üstündeyse XT120 sınıfına geçin. Lehimi kalın havyayla yapın, batarya bağlıyken lehim yapmayın.
4. ESC girişine düşük ESR kapasitör koyun, bacakları kısa, gerilim etiketi dolu paket geriliminin üstünde.
5. EMI’yi yerleşimle çözün: GPS/pusula güç kablolarından en az 10 cm uzakta, güç kabloları kısa ve burulmuş, CompassMot %60’ın altında.
6. Tepe akıma göre bütçeleyin ve tezgâhta yük testi yapın; brownout’u havada keşfetmeyin.