Vollständige Version anzeigen : 2,4GHz-RX - Das leidige Spannungsproblem
Hi allerseits!
Bekanntlich reagieren die Microcontroller in einigen 2,4GHz-Empfängern gerne mal mit gefährlichem Brownout, selbst, wenn die vom RX gesehene Spannung nur ganz kurz mal unter ein magisches Limit gerät.
Bei "vom RX gesehene Spannung" liegt der Hase im Pfeffer. Es ist der RX, nicht die Servos oder das Gyro oder ein Stabi, was Stress macht. Aber ausgerechnet der RX ist der Saftverteiler, jedenfalls liegt die RX-Spannung zwangsläufig auf gleichem Potential mit dem Rest der R/C-Welt.
Warum die RX-Hersteller nun nicht für hinreichende Entkopplung der RX-Spannung von der Spannung auf der "Backplane" sorgen, bleibt deren Geheimnis. Vermutlich scheuen sie den Aufwand, insbesondere die marginale Gewichts- und Volumenzunahme.
Was können wir selbst tun?
Nun, ohne Entkopplung beider Spannungsebenen eigentlich nur dafür sorgen, dass die Spannung niemals nicht, auch nicht für Millisekunden unter das magische Limit gerät, - vornehmlich durch hinreichend geringen Innenwiderstand der Spannungsquelle (Akkupack, BEC, 2S-LiPo plus Regler) und der Einspeisung in die Verteilung des Saftes am RX und/oder Stabi, - dicke Kabelquerschnitte, vernünftige Steckersysteme statt gecrimpte JR & Co. an Servostrippen.
Richtig wäre allerdings, selbst für eine Entkopplung der RX- von der übrigen R/C-Spannung zu sorgen. Wie ginge das?
So: (Bild)
Wir basteln uns ein kleines Verteilerboard, am besten aus einem Stückchen Lochrasterplatine, verlegen also die "Backplane" der R/C-Spannung (Servos, Gyro, ..) hierher. Auf die Platine kommen 3er Stiftleisten für den Anschluss der Servos usw. So eine 40er anreihenbare Stiftleiste kostet 11 Cents, bei Reichelt Elektronik z.B. (www.reichelt.de).
Von der Platine weg gehen kurze Servokabel mit JR-Stecker (Weibchen) am Ende und führen in die Steckplätze des RX (bzw. des Stabi). Also ein Bündelchen kurze Servokabel mit ankonfektionierten JR-Steckern kaufen.
Auf der Platine befindet sich minimal "elektronisches Geraffel", als da sind:
Auf der Einspeisungsseite haben wir einen Low-ESR-Elko 3.300uF/35V (RAD FC3.300/35, 1,05 EUR bei Reichelt), er soll den dyn. Innenwiderstand der R/C-Spannung senken helfen. Der Elko ist gestrichelt gezeichnet, da man ihn auch weglassen könnte bzw. muss, falls ein getakteter BEC evtl. verweigert, anzuschwingen, wenn er die Kapazität sieht.
Dann haben wir diese ulkige bidirektionale Diode P6KE6V8CA (STMicroelectronics), eine sog. "Transient voltage suppression diode", STM nennt sie auch "Transil" (TM). Die Diode kappt Spannungen ab 6,35V (nominal 6,8V) in beiden Richtungen, wobei sie sehr schnell reagiert und erhebliche Impulsleistungen aufnehmen kann. Ihr Zweck ist der Schutz jeglicher Elektronik vor Gegeninduktionsspannungen, die uns die Servomotoren bescheren könnten. Die P6KE kostet bei Reichelt 14 Cents das Stück.
Nun koppeln wir den RX-Spannungszweig ab mit einer Schottky-Diode SB540 (18 Cents bei Reichelt). Die Flußspannung der Diode dürfte bei ca. 0,4V bleiben, die RX-Spannung liegt also um 0,4V niedriger als die übrige R/C-Spannung. Die 5A-Diode ist reichlich dimensioniert. Damit die ganze Sache Sinn macht, kommt hier ein Low-ESR-Elko 10.000uF/6,3V drauf (RAD FC10.000/6.3, 1,15 EUR bei Reichelt). Dieser Elko, im Zusammenhang mit dem One-Way der Diode, soll dafür sorgen, dass kurzzeitige Minima auf der R/C-Seite für den RX glatt gebügelt werden. Wer seinem RX noch mehr Gutes tun will, nimmt mehrfach 10.000uF.
Blau ist die gemeinsame Masse. Die roten Leitungen markieren die R/C-Spannungsseite, grün ist die Seite der RX-Spannung.
Am Gyro-Anschluss unseres Verteilerboards sind zwei Dioden vorgesehen, die dafür sorgen sollen, dass ein evtl. spannungsempfindliches Heckservo nicht mehr als ca. 5,1V zu sehen bekommt. Wir produzieren den notwendigen Spannungsabfall also ausnahmsweise vor statt hinter dem Gyro, weil sich so alles besser konzentrieren läßt. Der Gain-Anschluss des Gyros geht direkt an den RX.
Vorgesehen ist eine Standard-Si-Diode 1N5408 (8,2 Cents) und in Reihe eine weitere Schottky-Diode SB540. Die Flußspannung der 1N5408 liegt zw. 0,6 und 0,8V, die der SB540 zw.0,4 und 0,55V. Beide Dioden können optional gebrückt werden, um so den Spannungsabfall an die R/C-Nominalspannung anzupassen, dass nie mehr als 5,1V an das Servo unter Last kommen. Für eine Eingangsspannungspannung von 5,3-5,6V nimmt man nur die SB540 in Reihe, für 5,5-5,8V nur die 1N5408, für 6,0-6,2V beide Dioden. Bis 5,2V Eingangsspannung oder wenn das Heckservo keinen Spannungslimiter braucht, brückt man beide Dioden bzw. läßt sie weg, indem man die R/C-Spannung an's Gyro ohne Dioden durchschleift.
Tom
thomas1130
21.03.2009, 20:58
Guten Abend Namensvetter!
Möchtest du heute abend noch deine Doktorarbeit in Elektronik vorantreiben??? :unsure:
Aber im Ernst: Ist das nicht irgendwie genau das Konzept vom ReactorX - oder habe ich da was falsch verstanden...:hollau:
lg
Thomas
Hallo
Es geht auch einfacher, gleich nen Empfänger kaufen, mit Hochstrom-Anschluß
http://www.rc-easy.com/shop/product_info.php?info=p1312_JETI-Duplex-R8-S1-2-4Ghz-Empf-nger.html
oder hier
http://www.acteshop.de/product_info.php?cPath=247&products_id=2654
Gruß Thomas
BerndFfm
21.03.2009, 21:09
Hallo Tom,
Es ist der RX, nicht die Servos oder das Gyro oder ein Stabi, was Stress macht.
Beim Einsatz von V-Stabi gibt es das Problem nicht : Ein Kabel vom BEC zum Empfänger, eins zum V-Stabi, das auch die Servos versorgt.
Egal wieviel Spannung am Kabel durch die Servos abfällt, die Spannung am Empfänger bleibt konstant. Der BEC muss natürlich stark genug sein.
Grüße Bernd
Doktorarbeit? Nie wieder, es sei denn, ich bekomme den Flips im Hirn und will die Promotion-B machen.;D Dafür dürfte aber mehr als 10 Strippen und 3 Dioden erforderlich sein.
Ja, Reactor-X ist das erste kommerzielle Produkt, das genau diesen Weg verfolgt, die Spannungszweige dadurch zu entkoppeln, indem man die RX-Strippen hierüber leitet. Reactor-X enthält allerdings noch Spannungsregler, das habe ich mal weggelassen, war ja neulich mein Thema.
Mancher will/muss nun entkoppeln, will aber einen anderen Regler nehmen. Das wäre dann der Weg, einfach, billig, zeitlich unaufwändig.
N'abend Thomas von Thomas
Die Sache mit dem Hochstromanschluss als auch der Trennung mit Stabi als Backplane beruht jeweils darauf, den Innenwiderstand der Einspeisung zu senken bzw. evtl. Spannungsabfälle dadurch vom RX fernzuhalten. Das ist natürlich prinzipiell gut. Noch sicherer ist die Entkopplung nebst Pufferung (Elko) für den RX.
Hallo Tom !
Super Idee. Könntest du ein Foto davon einstellen ?
CU Guido
Mit Bildern kann ich leider (noch) nicht dienen. Es ist das erste Mal, dass ich eine Schaltungsbeschreibung hier ablasse, ohne es vorher so gebaut zu haben, aus zwei Gründen:
1. Sind mir gerade die Bauelemente ausgegangen (bestellt).
2. Würde/werde ich es anders machen, was ich mich aber nicht traue, hier zu propagieren:
RX öffnen, (+) Backplane von (+) RX trennen und als zwei Litzen herausziehen, dazu Masse (-), - und die paar Bauelemente außen auf den RX setzen. Spart man sich das Verteilergestrippe. Dann kommt noch ein Hochstromanschluss ran - mit MPX- oder Dean-Stecker.
Einfach einen Kondensator an den Ausgang eines getakteten BEC anzuschließen ist nach meinen Erfahrungen nicht immer unkritisch. Je nach Design des Schaltreglers kann es sein, dass er mit kapazitiven Lasten nicht gut zurechtkommt. Dann verschlechtert der Kondensator die Regelung bei plötzlichen Stromänderungen und es erhöht sich auch der Stromrippel. Solch ein Kandidat ist z.B. das Castle BEC. Dies funktioniert ohne zusätzliches C am Ausgang wesentlich besser.
Balko
Ja, einige werden evtl. gar nicht anschwingen. Ansonsten setzt ja relative Ruhe ein, sobald der Elko via die Schottky-Diode geladen ist. Ich stehe da sowieso auf Linearregler, zumindest solange die Quelle ein 2S-LiPo ist, dann muss man nur am Regler dafür sorgen (per Diode), dass der Rückstrom nicht den Längstransistor killt. Aber auch hier ist mit stärkeren Ripple zu rechnen, zum Glück geben wir ja vorne keine Restwelligkeit kein, - ich hab' jedenfalls noch keinen mit Netzkabel fliegen sehen.;D
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Schön, dass sich offenbar ein weiterer Elektroniker im Forum eingefunden hat.
Welcome!:lieb:
Respekt, Respekt.............
Hatte schon immer Angst vor der Kaffeemaschine (Wasser+Strom):-[
Und ihr Rippelt hier mit Restwelligkeit herum.
Ich liebe dieses Forum!!!
Gruß Rainer
So. Da ich heute früh wg. des Windes so bescheuert war, nicht zum Platz zu fahren, habe ich nun auch etwas gelötet, kann somit meiner Bildchen-Schuld nachkommen:
Die aufgebaute Schaltungsvariante ist die im Bild 1. Die spannungsreduzierenden Dioden für's Heckservo habe ich weggelassen, dafür kam die Diode 1N4007 hinzu, die negative Spannungsspitzen bei 0,5..0,7V begrenzt.
Der grau hinterlegte sechste Sockel ist natürlich nicht montiert, Gyro Gain wird direkt vom RX per Gyro-Kabel abgegriffen. Es darf aber keine rote Leitung (Plus (+)) konnektiert sein!
Nun noch mal zu den beiden Elkos und der Höhe der Kapazität:
Zunächst ist der Elko 3.300uF/35V viel zu gross wg. der zu hohen Spannungsfestigkeit, die ich verwendete.
Den Ausgang eines Spannungsreglers (S- oder L-BEC, Emcotec & Konsorten) mit einer so hohen Kapazität zu besetzen, ist rein theoretisch kontraproduktiv für das Regelverhalten, - ist aber viel Theorie dabei in Bezug auf die Anforderungen der Praxis. Einige Schaltregler (S-BEC) werden es u.U. un-cool finden und gar nicht anlaufen. Dann kann man diesen Elko auch ebenso gut weglassen.
Der zweite Elko, hier 10.000uF, ist aber Sinn und Zweck der Sache. Sollte der Anlaufstrom über die Schottky-Diode SB540 einen Schaltregler ärgern, er schwingt nicht an, muss man die Kapazität verringern, auch 3.300uF, selbst nur 1.000uF, wären noch wirksam genug für unsere Zwecke. Hier muss man einfach vor Aufbau am verwendeten Schaltregler testen.
Das Ding hat die Maße 58 x 20, max. 40 hoch (32 an der Stelle des kleineren 10.000uF/6,3V-Elkos), die 5 Servokabel (zum RX) sind 10cm lang, der Hochstromanschluss ist ein Deans-Stecker. Wiegt tutto completto 40g.
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Ach so, die Elkos sind Low-ESR-Typen, keine Rubycons, aber die sog. "105 Grad"-Typen.
Das ganze Ding wird wesentlich kleiner, wenn man den Elko auf der Rohspannung wegläßt und den anderen auf der Platine hinlegt.
fdietsch
25.04.2009, 22:23
Spasnnungsprobleme kann ichnicht nachvollziehen.
Habe vor einiger Zeit mal den Fasst 617 mit 4 Digiservos HITEC 6945an einregelbares Netzgerät geklemmt. Das kann ich bis 2,8 V runterdrehen (weiter geht das Netzteil nicht runter) Der Empfänger geht noch und die Servos hören aber langsamauf. (Drehn ganz langsam).
Andreas B.
25.04.2009, 22:31
Wenn ich das hier so lese weiß ich gar nicht wie meine Helis die letzten 6 Jahre oben bleiben konnten. Kaum modernisieren wir hier unsere Helis und schon kommt die Hobbythek wieder zu Vorschein. Ich glaube 35Mhz war einfach zu gut ... da gabs nicht mehr viel zu basteln.
Gruß Andreas
Schneipe
25.04.2009, 22:41
Ich steck einfach einen Pufferkondensator in einen freien Platz am RX und gut ist......sollte ich mal Probleme mit der Spannung bekommen....
Spasnnungsprobleme kann ichnicht nachvollziehen.
Habe vor einiger Zeit mal den Fasst 617 mit 4 Digiservos HITEC 6945an einregelbares Netzgerät geklemmt. Das kann ich bis 2,8 V runterdrehen (weiter geht das Netzteil nicht runter) Der Empfänger geht noch und die Servos hören aber langsamauf. (Drehn ganz langsam).
Das Thema hätte ja auch eigentlich heißen müssen:
IFS - Das leidige Spannungsproblem.
Hi Tom
Coole sache
wenn ich mit meinem Logger fertig bin siehe rclineforum
werde ich mal von deiner Schaltung eine Eagle Board entwerfen und nachbauen. Danke für die Infos
Gruss Lukacs
calimero_heli
25.04.2009, 23:13
Hallo Cyber,
soweit ich weis hast du ja mal einen IFS Heli bei einem der Erstflüge gechrasht. Leider hat sich nie so richtig klären können wo es dran gelegen hat. Lag es denn an der Spannungsversorgung? Wenn das nicht sicher gesagt werden kann ist deine Anmerkung hier leider OT. Das NUR IFS empfindlich gegenüber Spannungseinbrüche reagiert ist so nicht richtig.
Und nun wieder zum Thema!
Gruß,
Andy
calimero_heli
25.04.2009, 23:26
Hallo Tom,
ist der Regler BEC aktiv? Sowie ich sehe liegt die BEC Spannung parallel zum externen Akku. Müsste das nicht in diesem Fall entkoppelt werden?
Gruß,
Andy
Hallo Cyber,
soweit ich weis hast du ja mal einen IFS Heli bei einem der Erstflüge gechrasht. Leider hat sich nie so richtig klären können wo es dran gelegen hat. Lag es denn an der Spannungsversorgung?
Scheinbar ja. Mir wurde jedenfalls geschrieben, wie man nur mit einem 4 zelligen NC-Akku fliegen kann (mit IFS). Es war nicht mein Heli, ich habe ihn nur eingestellt. Ich habe ihn gleich danach geraten das System zu wechseln. Hat er auch gemacht und er fliegt seine gleiche Hardware jetzt mit Spektrum fehlerfrei.
Ich habe nur fdietsch eine Antwort auf seine Frage gegeben, der es, genau wie ich, nicht nachvollziehen kann, was man für einen Aufwand mit der Spannungsversorgung betreibt. Meine AR7000 bis zu 2 Jahre alt funktionieren auch mit einen völlig entladenen 4 Zeller...
So aber nu zurück zum Thema. ;)
ist der Regler BEC aktiv? Sowie ich sehe liegt die BEC Spannung parallel zum externen Akku.
Was meinst Du? Es ist hier völlig dahingestellt, wo die R/C-Spannung herkommt, BEC, linear oder getaktet, BEC standalone oder in einem ESC, reiner Akku oder Pufferakku parallel. Die paar Bauelemente hier verfolgen nur den Zweck, die R/C-Spannung für den RX von der des Restes etwas entkoppelt via Elko zu puffern und zuvor die gröbsten induktiven Schweinereien durch die Motoren der Servos zu entfernen.
Die anderen Argumentationen, von wg. alles oversized Blödsinn und nur für IFS relevant...., - OK, macht, wie Ihr denkt und weiterhin viel Glück. Dass 35MHz-Empfänger nicht diese Empfindlichkeit zeigten: Stimmt, ja, und? Ist aber auch so, dass das in umgekehrter Weise JEDEN 2,4GHz-RX potentiell betrifft.
Würden die RX-Hersteller die Entkopplung selbst vornehmen, die RX-Versorgungsspannung intern besser behandeln, schließlich erfolgt die VERkopplung prinzipbedingt dadurch, dass die "Backplane", die Spannungsverteilung, im RX stattfindet, - wäre das alles gar nicht des Nachdenkens wert. Ein Hochstromanschluss am RX ist eben nicht alles, falls vorhanden. Einzig Weatronic macht es konsequent, hat quasi einen "Multi-Reactor-X" im Empfänger integriert.
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Im T-Rex 450 habe ich aufgrund der geringen Größe/Masse des Helis auch nur ein kleines Elko-Pack, bestehend aus 3x 330uF Low-ESR-Elko, parallel zur R/C-Gesamtspannung an einem Anschluss des AR7000, beim T-Rex 500 bin ich auch nicht konsequent, hier sind es parallel 10.000uF plus Si-Diode in Sperrichtung (hier die 1N4007) und Transil-Diode, weil das einfacher weniger Geraffel an Volumen/Masse ist.
Um genau zu sein, der heutige Aufbau und Nachtragspost erfolgte nur aus "Pflichtbewußtsein" gegenüber meinem urspünglichen Thread. In meinen anderen Helis werde ich das gar nicht einbauen (können), da die noch auf 35MHz laufen und bereits andere Maßnahmen für saubere Spannung beinhalten. Von daher bauen einen diverse naseweisen Reaktionen doch immer wieder auf.., hätte die (kostenpflichtigen) Bauelemente verpackt lassen sollen.
Was hat mein Professor immer gesagt:
Perlen vor die Säue.
Ist immer noch aktuell.
Gruß Jens
Bißchen sehr hart..., wenn's auch'n Sprichwort ist.
Ich war vor'm TV eingeschlafen, noch mal in's Forum geguckt...., - und "etwas unumgänglich".
So heftig war das nicht gemeint.
FrankBolte
06.05.2009, 14:37
Hallo Tom,
Ich bin deinem Rat gefolgt und habe mir gestern low ESR 4700µF Kondensatoren gekauft.
Ich bin ja mal gespannt, ob es in meinem 600er REX mit einem JIVE 80HV mit einem low ESR Kondensator am iFS-3 Empfänger reichen wird eine konstante Stromversorgung zur Verfügung zu stellen......
Noch warte ich aber auf meine 8S Konions....
Gruss Frank
interferenz
29.05.2009, 11:14
Mit einer gebrückten Diode habe ich vor Jahren durch Kurzschluss der Bananenstecker meine MC14 hingerichtet. Ich hab's noch nicht mal bemerkt sondern die Funke einfach weggelegt und beim nächsten Einschalten tat sich nix mehr: Exitus
Da ich mir demnächst eine FF7 zulegen will wundere ich mich doch sehr dass nach >10 Jahren Automatikladern das Problem immer noch besteht. Ich möchte wirklich nicht an der neuen Funke rumlöten.
Jetzt mal ganz trivial: Wie und mit welchen Ladegerät soll man den Senderakku der FF7 denn sonst laden ???
interferenz
29.05.2009, 11:26
Sorry, falschen Thread erwischt, bitte meinen vorherigen Beitrag hier ignorieren :hollau:
Edit JM: und wo soll es hin?
Du kannst doch trotzdem den Akku im TX laden, auch mit der Diode (in Flußrichtung des Ladestromes) in Reihe, die angezeigte Ladespannung ist nur ca. 0,7V höher, Entladen mit Charger geht natürlich nicht, auch keine Innenwiderstandsmessung, Reflexladen und solche Scherze.
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Zum Thema dicke Low ESR Elkos hinter Spannungsregler, insbesondere lineare:
Es muss nicht, kann aber den/die Längstransistor/en killen, ist mir heute nacht mit einem Webra LiPo2Switch passiert, 10.000uF dahinter und tschüss...
Die Crux bei vielen BECs bzw. 2S-Reglern ist, dass sie nicht wirklich kurzschlussfest sind. Wird der Längs- bzw. Schalttransistor dabei zum Dauerleiter, killt die Rohspannung (2S oder sehr viel mehr beim BEC) u.U. Elektronik dahinter (auf der R/C-Spg.). Ich hatte bei meinem Overkill eine Transil-Diode auf der Spg., die opferte sich in Selbstverbrennung im Kampf gegen 8,2V Rohspannung, begrenzte auf ca. 6,8V, - Schwein gehabt..
Besonders gefährdet sind so kleine Linearregler mit einer Parallelschaltung von ein paar SMD-Transistoren als Längsregelglied, selbst, wenn die Schaltung kurzschlussfest sein sollte (Fold-Back-Kennlinie oder sowas), kann es die Transistoren aufgrund der geringen thermischen Kurzzeitkapazität des Chips bereits beim Einschalten killen, weil der entladene dicke Elko ja quasi einen Kurzschluss darstellt. Mit einem brutalen Festspanungsregler, 78xx oder LT1083, passiert das nicht so schnell, der enthaltene Leistungstransistor ist eine große Chipfläche.
Es bleibt schwierig...
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Es gibt auch andere Gründe für Abfackeln von R/C-Elektronik, die BECs in den Jazz z.B., siehe den Thread zum Kill eines Logo 500: Die verwendete SMD-Ladeinduktivität hat eine zu geringe Drahtstärke (CuL), nur dadurch sind diese BECs nicht wirklich kurzschlussfest, höchstens ein paar Sekunden. Nun fault eine R/C-Komponente ab, in diesem Fall wohl das Heckservo, baut einen Kurzschluss, und ehe der überraschte Nutzer schnallt, was los ist, ist der BEC (bzw. hier die beiden parallelen BECs im Jazz 80) über'n Jordan. Hier hatte man Pech, vermutlich baute eine SMD-Induktivität einen Windungsschluss, killte den Schalttransistor, und 6S Rohspg. erschienen am Ausgang, - alles mögliche gab folglich Rauchzeichen. Der Jazz ist danach auch Kernschrott, denn der Microcontroller in ihm, der intern auch aus dem BEC saugt (neben den FET-Drivern für die 3 Brücken), findet 6S Spg. bestimmt nicht prickelnd. An dem SMD-Grab nun zu löten, um neben Bauelementen der BECs auch noch den MC zu tauschen, alles hübsch manuell, wäre zu aufwändig, - Kontronik definierte den Jazz 80 in diesem Falle also folgerichtig als wirtschaftlichen Totalschaden.
Etliche andere BECs (Schaltregler oder lineare) werden sich nicht anders verhalten. Wer hat schon den Nerv, an seinem Spannungsregler vor Einbau einen Dauerkurzschlusstest durchzuführen. Sollte man eigentlich aber, weil sonst im Falle des Falles sehr viel mehr auf dem Spiel stünde.
Ein's muss ich noch ergänzen: Der Wärmewiderstand Gehäuse->Ableitung vieler paralleler SMD-Transistoren ist allerdings vermutlich in Summe geringer als der eines einzelnen großen Transistors bzw. weniger paralleler davon. Bin mir da nicht ganz im Klaren.
Und noch was: Habe mir nun einen Ersatzregler gebaut, diesmal wirklich was Kleines, nicht mit echten 10A Dauer (kleine Kühlung), also praxisgerecht (Schaltung poste ich bald mal), sieht fast identisch zu dem LiPo2Switch von Webra aus, dieselbe Größe, auch mit 2 Tastern ON/OFF, LED - plus Spannungsanzeige für LiPo-Spg. Dabei fiel mir was komisches auf... Zu meiner Schande und Ehrenrettung von Webra muss ich gestehen, dass ich gestern Nacht möglicherweise was falsch zusammengesteckt habe, quasi Eingang des Reglers auf dessen Ausgang... Rot ist blau und Plus ist Minus.::)
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