Porady
Modelarze, którzy budują piękne modele z wielką dbałością o szczegóły, które po zakończeniu budowy stoją dobrze zabezpieczone przed kurzem i trudnymi warunkami jasno oświetlonych gablotach, nie potrzebują elektroniki modelarskiej. Jeśli jednak model ma być wyposażony w światła lub inne poszczególne elementu mające się poruszać lub obracać, sytuacja wygląda trochę inaczej. Gdy gotowy model ma być zdalnie sterowany, do gry wchodzi elektronika modelarska.
Wszystko dlatego, że najróżniejsze funkcje sterowania, kontroli i przełączania muszą działać niezawodnie. A to wymaga naprawdę zaawansowanych technologicznie komponentów, które muszą być prawidłowo zainstalowane, profesjonalnie podłączone i również idealnie wyregulowane.
Każdy, kto kiedykolwiek miał okazję zajrzeć do wnętrza misternie zbudowanego modelu statku, prototypowego helikoptera czy modelu ciężarówki lub odrzutowca, wie, o czym mowa.
Ale to właśnie połączenie tradycyjnego modelarstwa z najnowocześniejszą elektroniką sprawia, że modelarstwo RC (Radio Controlled) jest tak interesujące dla wielu hobbystów.
Niezależnie od tego, czy jesteś budowniczym modeli statków, modeli samochodów, modeli samolotów, czy też twórcą modeli użytkowych: gdy tylko model musi zostać uruchomiony zgodnie z oryginałem, do gry wkracza technologia zdalnego sterowania. Właśnie w tej dziedzinie nastąpił ogromny postęp w ostatnich latach.
Jakiś czas temu niewystarczające była sytuacja, w której dla modeli RC dostępne były tylko zakresy częstotliwości 27, 35 lub 40 MHz. Oprócz zakłóceń częstotliwości odbieranych przez rozpowszechnione wówczas radia CB, wiele modeli było również uszkodzonych z powodu podwójnego zajęcia kanałów nadajnika. Niejeden modelarz musiał wykazać się tutaj bardzo dużą cierpliwością, aby nie stracić zainteresowania tą dziedziną. To jednak się skończyło, ku uciesze wielu modelarzy.
Nowa technologia zdalnego sterowania z 2,4 GHz
Wraz z uwolnieniem pasma częstotliwości 2,4 GHz i dostępnością dojrzałej technicznie technologii nadawania i odbioru z obszaru Wi-Fi (WLAN), było tylko kwestią czasu, kiedy ta sprytna technologia zostanie wykorzystana również w pilotach do budowy modeli. A wraz z wprowadzeniem nowej technologii zdalnego sterowania 2,4 GHz nie tylko rozwiązano wiele starych problemów. Umożliwiło to również zastosowanie kilku nowych i bardzo ciekawych funkcji związanych z wydajnością:
Wyższa niezawodność transmisji
W przeciwieństwie do starych systemów, które nadawały stale na jednym kanale, nowe piloty przeskakują pomiędzy kanałami i zajmują jeden z około 80 dostępnych kanałów tylko na ułamki sekund. Procedura ta, znana jako zmiana częstotliwości, ma tę wielką zaletę, że w przypadku zakłócenia kanału tracona jest tylko minimalna ilość informacji. Ponadto niektóre piloty obsługują funkcję LBT (Listen Before Talk). Dzięki tej funkcji nadajnik najpierw sprawdza, czy nowy kanał jest rzeczywiście wolny, zanim wyśle swoją informację do odbiornika na częstotliwości tego kanału.
Lepsze tłumienie zakłóceń
Ponieważ odbiornik jest cyfrowo związany z nadajnikiem, reaguje on tylko na sygnały "swojego" nadajnika. Równoległa praca kilku nadajników lub modeli w ograniczonej przestrzeni (np. na lotnisku modelarskim lub na wyścigu samochodowym) nie stanowi już zatem żadnego problemu w przypadku pilotów 2,4 GHz.
Korekta błędów transmisji
Nadając dodatkowe informacje, odbiornik ma możliwość sprawdzenia poprawności odebranego sygnału. Dzięki temu odbiornik w modelu może wyprowadzać tylko poprawne informacje sterujące do serwomechanizmów, sterowników i elementów elektronicznych. Straszne "własne życie" modeli spowodowane zakłóceniami należy więc do przeszłości.
Szybka transmisja sygnału
Ze względu na większą szerokość pasma kanałów transmisyjnych, informacje sterujące są przesyłane z większą rozdzielczością i z większą prędkością. W połączeniu z szybkimi serwomechanizmami możliwe są więc szybkie ruchy sterujące, takie jak te wymagane przy sterowaniu szybkimi modelami samochodów, w ułamkach sekundy.
Proste prowadzenie anteny
Ponieważ anteny systemu zdalnego sterowania 2,4 GHz mają tylko około 3 cm długości, łatwiej jest je "ukryć" w modelu. Szczególnie prototypowe modele są wyraźnie ulepszone, jeśli żadne długie przewody antenowe nie psują wyglądu. Dodatkowo krótka antena nadajnika znacznie ułatwia obsługę nadajników zdalnego sterowania. Wysuwane anteny teleskopowe, które mają tendencję do wyginania się lub łamania, nie są już dostępne
Wykorzystanie kanału zwrotnego
Wysokiej jakości piloty do modelarstwa nie tylko przekazują sygnały sterujące z nadajnika do odbiornika w modelu. Kanał zwrotny służy do przekazywania informacji z modelu z powrotem do pilota. W połączeniu z odpowiednimi czujnikami telemetrycznymi, wyświetlacz nadajnika może pokazywać m.in. siłę i jakość sygnału odbiornika, napięcie baterii odbiornika, temperaturę silnika czy nawet wysokość lub prędkość lotu.
Oczywiście istnieje również szeroka gama pilotów 2,4 GHz obejmująca całe spektrum możliwych zastosowań. Od prostego 2-kanałowego pilota z pokrętłem do modeli samochodów, po niedrogie 4-kanałowe ręczne systemy zdalnego sterowania i w pełni wyposażone nadajniki ręczne lub konsolowe, za pomocą których można sterować helikopterami, odrzutowcami i grzesznie drogimi dużymi modelami.
Odbiorniki z dodatkowymi funkcjami
Ponieważ kilka odbiorników 2,4 GHz może być obsługiwanych lub połączonych z jednym nadajnikiem 2,4 GHz, wielu modelarzy oczywiście korzysta z tej opcji i wbudowuje w każdy model swój własny odbiornik.
Dzięki temu można bardzo szybko przełączać się między modelami np. na lotnisku modelarskim. Niektóre odbiorniki wyposażone są w dwa, a nawet 4 stopnie odbiorcze, każdy z własną anteną.
Ma to tę zaletę, że każda z anten może być skierowana w innym kierunku, dzięki czemu model zapewnia doskonały odbiór w każdej pozycji lotniczej czy sytuacji na drodze.
Dodatkowo producenci "pakują" w odbiorniki inne przydatne funkcje. Na przykład odbiornik żyroskopowy ma wbudowaną elektronikę z czujnikami położenia i przyspieszenia, dzięki czemu model samolotu jest absolutnie stabilny w każdej pozycji podczas lotu. Nagły boczny wiatr podczas lądowania nie wyrzuci już wtedy modelu z toru lotu.
W nadajniku zdalnego sterowania ruchy drążków sterowniczych oraz aktualne położenia przełączników i pokręteł/suwaków są przetwarzane na sygnały elektroniczne. Sygnały te są kodowane i przekazywane do modelu drogą radiową. W modelu elektroniczna informacja sterująca musi zostać odebrana, zdekodowana i zamieniona z powrotem na ruch mechaniczny.
Serwomechanizmy modelarskie zostały opracowane w celu przetworzenia sygnału sterującego na ruch. Oprócz elektroniki, serwomechanizmy zawierają mały silnik, który poprzez przekładnię napędza dźwignię ścierania (krzyż dźwigni). Ruch dźwigni jest proporcjonalny do ruchu drążka sterowniczego. Jeśli drążek sterowniczy jest w pozycji środkowej, to dźwignia serwa jest również w pozycji środkowej. Jeśli drążek sterowniczy jest odchylony, dźwignia serwa porusza się jednocześnie w tym samym kierunku.
To, co po stronie przetwornika jest technicznie dość łatwe do zrobienia za pomocą potencjometrów lub czujników Halla, w modelu stanowi znacznie większe wyzwanie. Dzieje się tak dlatego, że modelarze stawiają serwomechanizmom w swoich modelach bardzo zróżnicowane wymagania.
Rozmiar i waga
Serwo musi pasować do modelu. Z tego powodu wielu producentów modeli podczas projektowania modelu określa wielkość stosowanego serwomechanizmu poprzez podanie wymiarów gniazda montażowego serwomechanizmu. Są jednak również modele, w których wybór serwomechanizmu jest opcjonalny, ponieważ niezbędne mocowania serwomechanizmów lub wnęki na serwomechanizmy muszą być stworzone przez samego konstruktora modelu. Z tego powodu serwonapędy oferowane są w wielu różnych rozmiarach i konstrukcjach.
Moment ustawiający i moment trzymający
Kolejnymi ważnymi kryteriami dla serwomechanizmu są moment uruchamiający i moment trzymający. Czyli to, ile siły generuje serwomechanizm do łączenia sterów lub cięgien kierowniczych i ile siły jest wykorzystywane do utrzymania odchylonych elementów w ich pozycji.
Ponieważ konwencjonalne serwomechanizmy posiadają wychylną dźwignię wyjściową, a więc podlegają prawu dźwigni, wartości podawane są w Ncm. Serwomechanizm o momencie pozycjonującym 30 Ncm jest w stanie podnieść masę ok. 3 kg, jeśli punkt przegubowy jest oddalony o 1 cm od punktu obrotu dźwigni serwomechanizmu.
Poza mechanicznym sterowaniem sterami czy układami kierowniczymi konieczna jest również możliwość oddziaływania na silniki za pomocą pilota. Do tego celu służą sterowniki silników lub regulatory prędkości, które są sterowane w taki sam sposób jak serwo. Oznacza to, że prędkość silnika zmienia się w zależności od położenia drążka sterującego na nadajniku.
Regulator prędkości lub sterownik prędkości
Choć często mówimy o regulatorach prędkości, to nie zawsze są to standardowe regulatory prędkości. Oznacza to, że jeśli drążek sterujący funkcją silnika jest ustawiony na 50% maksymalnej mocy na nadajniku, to regulator prędkości zasila silnik w modelu 50% mocy akumulatora. Regulator prędkości nie może wykryć ani wpłynąć na to, czy silnik pracuje wtedy rzeczywiście na 50% swojej mocy, czy też obraca się szybciej lub wolniej ze względu na zmieniające się obciążenie.
Z kolei regulator prędkości wykrywa aktualną prędkość obrotową silnika i automatycznie dostosowuje energię dla silnika, jeśli prędkość wzrasta lub maleje z powodu zmiany obciążenia. Ten tryb sterowania (tryb govener) jest ważny np. dla elektrycznych helikopterów modelarskich, ponieważ powinny one pracować ze stałą prędkością obrotową wirnika.
Sterownik szczotkowy lub bezszczotkowy
Przy doborze odpowiedniego regulatora prędkości należy w pierwszej kolejności uwzględnić silnik. Jeżeli silnik jest silnikiem komutatorowym, w którym prąd przekazywany jest do twornika poprzez dwie szczotki węglowe, należy również zastosować regulator szczotkowy.
Silniki szczotkowe mają jednak wiele wad. Szczotki węglowe zużywają się i muszą być stale konserwowane lub wymieniane. Podczas pracy silnika na szczotkach powstaje tzw. ogień szczotkowy, który może prowadzić do znacznych zakłóceń w odbiorze sygnałów zdalnego sterowania.
Z tego powodu silniki bezszczotkowe stają się coraz bardziej popularne w modelarstwie. Silniki te działają jak silniki trójfazowe, czyli mają trzy przewody połączeniowe i nie potrzebują szczotek węglowych (bezszczotkowe). W związku z tym silniki te wymagają specjalnie zaprojektowanych sterowników bezszczotkowych.
Poniższe ilustracje pokazują różnice pomiędzy oboma typami silników:
Silnik szczotkowy
Na tylnej osłonie widać wyraźnie uchwyty na szczotki silnika wraz z przewodem łączącym.
Silnik bezszczotkowy
W przeciwieństwie do silnika szczotkowego, silniki bezszczotkowe mają trzy przewody połączeniowe zamiast dwóch.
Regulator prędkości lub sterownik lotu
W zasadzie nie ma znaczenia, jaki silnik elektryczny napędza model, ale w zależności od tego, który model wymaga zastosowania regulatora/regulatora prędkości, regulatory mają odpowiednie charakterystyki pracy.
O ile w modelu samochodu lub statku sensowne jest, aby silnik napędowy mógł pracować w obu kierunkach, o tyle piloci modeli latających zwykle nie przywiązują wagi do tego, by śmigło w ich modelu samolotu mogło obracać się również do tyłu.
W ich przypadku znacznie ważniejsza jest funkcja hamowania, tak aby np. w elektrycznych modelach szybowców śmigło zatrzymywało się natychmiast po wyłączeniu silnika i zgrabnie składało się do tyłu. Gdyby śmigło nadal obracało się jak wiatrak bez napędu silnikowego, model nie byłby w stanie przejść do lotu szybowego.
Z drugiej strony, budowniczowie modeli statków potrzebują regulatorów lub kontrolerów prędkości, które mogą być chłodzone wodą. Z tego powodu oferowany jest szeroki wybór konstrukcji sterowników.