Jak to dát celé dohromady - podruhé

(17.10.2004)

 

  V první části tohoto tématu jsem se pokusil popsat, jak sladit jednotlivé prvky lodního modelu. V druhé části se podíváme na ovládání lodního modelu. Stále je dost těch, kteří se chtějí do stavby lodního modelu pustit, ale chybí jim základní informace - co všechno budou vlastně potřebovat. Každému i tomu začínajícímu lodnímu modeláři je jasné, že k ovládání svého krásného modelu bude potřebovat nějakou RC soupravu (RC = Radio Control - rádiem řízený). Ale co to vlastně všechno obnáší ? Jakou značku ? A co jsou to ty frekvence a kanály, serva, regulátory ?!
 
RC souprava
   Každá RC souprava se skládá ze tří základních částí. Tyto části jsou sladěny v jeden funkční celek, který umožňuje dálkově řídit model.
 

Základní části RC soupravy

Vysílač

 vysílač (TX)

Přijímač

 přijímač (RX)

Regulátor

 výkonné prvky (serva, regulátory, spínače)

 

   RC soupravy se dělí na neproporcionální a proporcionální. Ty neproporcionální jsou již prakticky v modelářské praxi minulostí a dnes se využívají jen pro ovládání jednodušších hraček. Pro spolehlivé ovládání modelu budete potřebovat proporcionální soupravu. Jaký je mezi těmito soupravami rozdíl ?

   U neproporcionální soupravy se velikost výchylky řídí celkovou dobou po kterou je vysílán řídící impuls. Převedeno do srozumitelné řeči to znamená, že např. kormidlo se otáčí tak dlouho, dokud držíte páku ovladače vychýlenou. Krátký impuls malá výchylka, dlouhý impuls velká výchylka. Velikost výchylky páky ovladače není tedy rozhodující. Tento způsob ovládání vyžaduje jistý cvik.

   Proporcionální soupravy pracují jinak. Velikost výchylky se řídí velikostí výchylky páky ovladače. Opět trochu srozumitelněji. Když chcete s modelem zatočit mírně doprava stejně mírně vychýlíte i páku na vysílači. Při plném obratu páku vychýlíte do krajní polohy a kormidlo se také vytočí do krajní polohy. Ovládání je proto mnohem přesnější a intuitivnější.

 

   Každá RC souprava pracuje v kmitočtovém pásmu. Kmitočtová pásma jsou pro jednotlivé modely vyčleněna takto:

 

27 MHz

Pásmo používají hračky a staré soupravy. Toto pásmo je často také rušeno, zejména od občanských radiostanic (CB).

35 MHz

Pásmo vyhrazené pouze pro modely letadel

40 MHz

Pásmo vyhrazené pro modely aut, lodí a letadel

 

   Rozdělení kmitočtových pásem zabezpečuje, že vedle sebe mohou létat, jezdit a nebo plout modely, aniž by hrozilo, že se budou navzájem rušit. To by ovšem nestačilo. Je potřeba zabezpečit, aby vedle sebe mohly plout modely lodí ovládané ve stejném kmitočtovém pásmu. Proto je každé kmitočtové pásmo ještě rozděleno na tzv. kanály. Tím je zabezpečeno, že může vedle sebe plout více modelů ovládaných RC soupravami, které pracují ve stejném kmitočtovém pásmu. Každá souprava ovšem musí pracovat na jiném kanále! Kdyby pracovalo více RC souprav současně na stejném kanále, vzájemně by se rušily.

 

   Jednotlivá pásma a kanály přiděluje Český telekomunikační úřad. V roce 2001 vydal tzv. "Generální licenci GL-15/R/2001" k provozování radiových vysílacích zařízení pro řízení hraček a dálkové ovládání modelů, letadel, aut, lodí a pod. Dodržování této generální licence je pro všechny modeláře závazné!

   Aby tedy dálkové ovládání správně fungovalo, musí vysílač a přijímač pracovat ve stejném kmitočtovém pásmu a na stejném kanále. Pokud tedy chcete ovládat model lodě, musíte k jeho ovládání použít RC soupravu, která pracuje v kmitočtovém pásmu 40MHz - kanál 50 až 92. Na příslušné kmitočtové pásmo je RC souprava již naladěna výrobcem. Kanál si můžete určit sami pomocí tzv. krystalů. Je to malá součástka, kterou obsahuje vysílač i přijímač. Krystal lze snadno vyměnit. Krystal je však rozdílný pro přijímač a vysílač. Přijímačové mohou být s dvoje s normální a s duálním směšováním. Pokud se tedy sejdou na jednom místě dvě RC soupravy pracující se stejným kanálem, stačí u jedné z nich vyměnit krystaly a problém s vzájemným rušením je vyřešen. Při koupi RC soupravy jeden pár shodných krystalů dostanete a je dobré si dokoupit ještě jeden pár krystalů pro jiný kanál. Vyrábí se i RC soupravy s tzv. kmitočtovou syntézou, kde krystaly nejsou potřeba a příslušný kanál se volí pomocí menu. Výhody jsou jasné, nevýhodou je pak cena takové soupravy.

   Teď máme jasno v tom co je to kmitočtové pásmo, kanál ... tím to ovšem nekončí. RC soupravy se dělají s tzv AM a FM modulací. AM je zkratka pro tzv. "amplitudovou modulaci" a FM pro "frekvenční modulaci". Nebudu to zde příliš rozpitvávat. RC soupravy s AM modulací jsou levnější, ale zase o trochu víc náchylnější k rušení. Tento způsob modulace se používá pro ty jednodušší soupravy.

   Aby výčet byl kompletní, tak pro přenos povelů RC soupravy používají dvojí tzv. kódování (modulace) - PCM a PPM. U PCM (Pulse Code Modulation) se povel přenáší v podobě číselného kódu. U PPM (Pulse Position Modulation) se povel přenáší jako sled impulsů různé délky.

 

   Určitě jste už slyšeli nebo četli , že ten či onen model je ovládán pomocí dvou, tří, čtyř kanálové RC soupravy. V tomto případě se nemyslí kmitočtové kanály, ale kolik povelů současně je souprava schopna dávat. Jeden povel potřebuje jeden kanál. Např. pro ovládání jízdy modelu automobilu nebo lodě vystačíme s dvoukanálovou soupravou. Jeden kanál bude vyhrazen pro řízení směru jízdy (vlevo-rovně-vpravo), druhý kanál pro řízení rychlosti jízdy (vpřed-stop-vzad). Pokud chceme ovládat další funkce modelu, třeba světla a klakson a pod., budeme potřebovat další kanály.

   Programovatelné RC soupravy jsou kapitola sama pro sebe. Umožňují ukládat do paměti nastavení až pro desítky modelů. Obsahují programy pro různé letové režimy a další vymoženosti jako je mixování kanálů a vytváření funkčních vazeb. Jejich schopnostem odpovídá i jejich cena.

 

   Podle způsobu jak vysílač držíme a rukama ovládáme řídící prvky (páčky, posuvné, otočné atd.) dělíme vysílače na

Vysílač - palcový

 palcové

 pultové

Vysílač - volantový

 volantové

 

   Výběr vhodné RC soupravy pro ovládání vašeho modelu je takový malý rébus, kdy je potřeba zvážit celou řadu hledisek.

  • váš model je jednorázová záležitost nebo první z mnoha

  • váš model bude jen jezdit-létat-plout nebo bude mít i další funkce

  • budu stavět jen lodě-letadla-auta, nebo z každého něco

  • budu s modelem chodit na veřejná setkání - soutěže

  • kolik mám na nákup soupravy financí

   Analýza těchto hledisek pro každou variantu by vydala na několik článků. Proto těm kteří koupi RC soupravy zvažují, doporučuji přihlásit se do některého diskusního fóra na Internetu (nejlépe na MH). Tam si důkladně prostudovat již napsané příspěvky a pokud nebudete něčemu rozumět, tak se aktivně zapojit do diskuse a konkrétně se vyptat  na vše co vás zajímá. Většinou zde odpovědi na své otázky naleznete.

 

   Samotná RC souprava však k ovládání modelu nestačí. Budete ještě potřebovat nějaké ty výkonné prvky. Jejich úkolem je vámi vyslané povely vykonat. Tedy vychýlit kormidlo, zpomalit, zrychlit jízdu modelu a pod.

 

Regulátor

   Pro regulaci rychlosti se používají tzv. regulátory. Je to malé elektronické zařízení, které ovládá otáčky motoru. Regulátory můžeme rozdělit na dvě základní skupiny:

  • pro stejnosměrné motory

  • pro střídavé motory

a v každé této skupině na

  • jednosměrné

  • obousměrné

   Jednosměrné regulátory se používají tam, kde nepotřebujeme zpětný chod motoru. Například u letadel. Obousměrné regulátory se používají hlavně v modelech automobilů a lodí.

 

Regulátor

   Regulátor může být vybaven tzv. BEC obvodem. Tento obvod nám umožňuje, aby přijímač i motor měly jeden společný zdroj napájení. Dále regulátory mohou být vybaveny elektronikou (funkce PCO), která sleduje stav napájecích článků a v případě, že hrozí jejich brzké vybití, automaticky sníží otáčky motoru (nebo to dají jiným způsobem najevo)  a tím vás upozorní, že je potřeba nabít baterie. V případě, že by hrozilo jejich úplné vybití, napájecí zdroje odpojí zcela, aby nedošlo k jejich poškození. Některé regulátory jsou vybaveny brzdou pro úplné zastavení motoru. Brzdu lze zpravidla podle potřeby vypnout a zapnout (mechanicky propojkou nebo programově). Dále některý speciální regulátor může být vybaven dalším jedním až třemi výstupy, které mohou ovládat např. osvětlení modelu, zvukový modul, případně další zařízení (např. regulátor Nautilus). Některé regulátory jsou programovatelné, lze tedy měnit jejich vlastnosti podle potřeb modelu. Tyto záležitosti jsou ale spíše pro zkušené modeláře.

   Každý regulátor je stavěný na určitou proudovou zátěž. Tedy jaký maximální proud může odebírat motor, aniž by došlo k poškození regulátoru. Je to velmi důležitý údaj, protože regulátor není zrovna až zase tak levná záležitost. Základní regulátory se dělají pro 10, 15 a 25A, u letadel a aut od 3A do 100A. Samozřejmě existují i regulátory pro vyšší proudovou zátěž. Pomocné výstupy pak zpravidla zvládají zátěž kolem jednoho ampéru. Některé regulátory bývají chráněny proudovou pojistkou a proti přehřátí tepelným senzorem.

   Regulátory mívají většinou své chlazení. Pro nižší proudovou zátěž většinou stačí pasivní chladič v podobě kovového pouzdra někdy s žebrováním. U regulátorů, které zvládají vyšší proudovou zátěž se používá vodní chlazení (jen lodní modely), které pracuje na stejném principu jako chlazení motoru.

   Regulátor se dá postavit i amatérsky, pokud jste alespoň trochu zběhlí v elektrotechnice. Návod na takový jednoduchý regulátor najdete i zde. Výhodou jsou pak nižší pořizovací náklady a ideální přizpůsobení potřebám modelu. Nevýhodou trochu větší rozměry než u profesionálních výrobků. U lodních modelů, ale tento rozměrový handicap často nevadí. Jeden amatérsky vyvinutý a postavený programovatelný regulátor s BEC obvodem a třemi pomocnými výstupy používám sám ve svém modelu Meskalero.

 

Servo

   K řízení směru jízdy potřebujeme servo. Prodávají se serva různých velikostí a různé síly. Od mikro-serv až po velká a silná serva do obřích modelů. Servo je vlastně zařízení, které převádí velikost výchylky páky na ovladači RC na mechanický pohyb. Na servu je zpravidla namontována páka která tak vlastně "kopíruje" pohyb páky ovladače na vysílači. K ovládání kormidla nebo kol nám stačí jedno servo. Servo se zpravidla připojuje přímo k přijímači.

 

Průhledový obrázek serva

 

   V modelu je potřeba napájecí zdroje - přijímač - regulátor - servo vzájemně správně propojit. Bohužel každý výrobce používá jiný druh konektorů. Proto je dobré všechny komponenty nakupovat od jednoho výrobce. V opačném případě nám nezbude nic jiného, než si vyrobit redukční propojovací kablíky nebo konektory vyměnit.

 

Zapojení

   Nejdříve si ukážeme zapojení s regulátorem, který nemá BEC obvod pro napájení přijímače a serv. Jak je z obrázku zřejmé pro tento případ potřebujeme dvě baterie. Jedna, která zajistí napájení přijímače a z něj serva. Druhá, která bude napájet jen motor. To představuje větší zátěž pro model. Musíme také dbát na to, abychom měli dobře nabité oba akumulátory. Tedy zvýšená náročnost na údržbu akumulátorů. Při vhodně zvoleném druhu přijímačových baterií vydrží i celodenní provoz. Zapojení s regulátorem bez BEC ale může zajistit delší dobu chodu motoru, protože motor má celou kapacitu baterie vlastně jen pro sebe.

Zapojení s regulátorem bez BEC

 

   V případě, kdy použijeme regulátor s obvodem BEC se může na první pohled zdát, že získáme samé výhody. Prakticky nezáleží na tom, zda jako baterii použijeme 6 nebo více článkovou. Obvod BEC zajistí, že přijímač bude pořád dostávat správné napájení. Zpravidla 5V, 1A. Toto zapojení má ovšem jeden háček K přijímači tak můžeme připojit dvě až tři serva. Více raději ne, protože proudový odběr serv by mohl zapříčinit nadměrné zatěžování BEC obvodu a ten by to nemusel vydržet. Baterii pak volíme raději s vyšší kapacitou, protože musí dodávat energii pro motor, přijímač a serva (nebo další zařízení) současně.

Zapojení s rebulátorm, který má BEC

   Ať již použijeme regulátor s BEC nebo bez je potřeba dobře odrušit připojený elektromotor !

 

   Předchozí teorii se teď pokusíme trochu konkretizovat pro lodní modely. Zapojení jednotlivých částí v modelu jsme si už ukázali. Jakou soupravu a jaký regulátor zvolit ?

  • Rychlé závodní čluny bohatě vystačí s dvoukanálovou RC soupravou, jedním servem a jednosměrným regulátorem s BEC. Vysílač někomu může vyhovovat palcový (páčky) nebo také "volantovka", která se hodně používá u modelů aut.

  • Prakticky se stejnou výbavou jako rychlé čluny vystačí modely, od kterých neočekáváme víc než že hezky popluje. Jen regulátor použijeme obousměrný. Sem mohou patřit rekreační modely, ale i modely soutěžních maket, kde se další funkční prvky stavět nemusí. Je ale dobré uvažovat trochu dopředu a většinou u svého i jednoduchého modelu alespoň světýlka přidáte a tak bych doporučil přeci jen ten tří až čtyř kanál.

  • V případě, že uvažujeme o modelu, který bude mít nějakou tu funkci navíc, bude lépe použít tří nebo ještě lépe čtyř kanálovou RC soupravu. Regulátor opět obousměrný s BEC a nejlépe s přídavnými spínači (viz. Nautilus). Modul ovládající pomocné funkce se však dá zakoupit i samostatně. Chcete-li provozovat více modelů, bude dobré zauvažovat nad RC soupravou, kde je možné do paměti uložit nastavení pro jednotlivé modely.

  • Plachetnice zpravidla vystačí s dvoukanálovou soupravou a dvěma servy. Zde žádný regulátor není potřeba (pokud nemá pomocný motor). Náročnější modely plachetnic (více oplachtěné) pak budou vyžadovat minimálně tři kanály pro ovládání.

  • Více funkční velké modely lodí se často nespokojí ani se čtyřmi kanály pro ovládání. Zde se uplatní již RC soupravy šesti a více kanálové. Obvykle se nedostatek kanálů řeší pomocí elektronických nebo mechanických přepínačů, které umožňují jedním kanálem ovládat více funkcí (pyrotechnické efekty, světelné efekty, jeřáby, radary, kotevní vrátky a pod.). Zapojení všech funkčních prvků u těchto modelů nebývá už tak jednoduché jako v předešlých případech a začínající modelář by se jim měl pro začátek vyhnout a začít jednoduchou konstrukcí.

Pomocné spínací zařízení

 

Závěr

   Výběru vhodné RC soupravy pro Vaši modelářskou činnost věnujte patřičnou pozornost a nic neuspěchejte, protože se v žádném případě nejedná o levnou záležitost. Pečlivě zvažte všechna možná hlediska i plány do brzké budoucnosti (1až 2 roky). Zjistěte si aktuální nabídku na trhu (třeba pomocí Internetu - seznamy prodejen). Je dost pravděpodobné, že narazíte na velmi výhodné cenové nabídky. Ale pozor ! Ne vždy to nejlevnější je to nejvhodnější. Je také možné využít inzertních nabídek a výhodně koupit RC soupravu z druhé ruky. Tento nákup je ale spojen s určitými riziky (skryté vady a pod.).

 

Související články

Jak to celé dát dohromady ?

 

Zajímavé odkazy a použité zdroje

http://www.rkolbabek.com/index.php?page=5

http://aerospace.fsik.cvut.cz/nabijece/

http://jio.hyperlinx.cz/tmp/radia.htm

 

http://www.vinklarek.cz/

http://rcmodell.ic.cz/index.html

http://www.peckamodel.cz/

http://s-hobby.cz/modelarina/

http://www.rcm-pelikan.cz/

http://www.jetimodel.cz/

http://www.volny.cz/bel/

http://www.kolmanl.info

 

Děkuji Romanovi za korekci a připomínky k tématu.

Keba