Аппаратура для радиоуправления моделями.

Аппаратура радиоуправления моделями фирмы Hitec.

    В этой статье мы расскажем об аппаратуре, которая применяется для дистанционного управления моделями.
Современная аппаратура позволяет передавать на модель команды для отклонения рулей пропорционально скорости и углу отклонения ручек передатчика, примерно так, как мы можем регулировать громкость в музыкальной аппаратуре, вращая ручку громкости. Такой вид передачи управляющих команд на модель, называется пропорциональным, и позволяет управлять моделями наиболее точно и комфортно.
     Набор аппаратуры для радиоуправления моделями включает в себя передатчик (пульт управления) и комплект аппаратуры устанавливаемой на модели - приёмник, несколько рулевых машинок (исполнительные механизмы), батарею для питания приёмника и рулевых машинок, выключатель бортовой аппаратуры. Это - типичная комплектация, которая применяется для любых моделей.

Комплект аппаратуры радиоуправления MC-10 фирмы Graupner

    Один передатчик позволяет одновременно управлять несколькими рулевыми машинками. Обычно - от двух до девяти. В зависимости от особенностей модели, такой комплект может быть дополнен специальными компонентами. К примеру, для управления электродвигателями к приёмнику вместо рулевой машинки подключают специальный регулятор хода, который позволяет включать и выключать электродвигатель, плавно менять его обороты, а в некоторых случаях и направление его вращения. Для стабилизации модели может потребоваться гироскоп, который подключается между приёмником и рулевой машинкой. Кроме того, существуют множество разновидности приёмников, рулевых машинок и прочей бортовой аппаратуры. Например, приёмники регулятор и рулевые машинки делают в микро исполнении, для миниатюрных моделей, или выпускают специальные виды рулевых машинок для управления парусным вооружением яхт.

Регулятор электродвигателя	Парусная лебёдка	Гироскоп

    Системы радиоуправления работают в нескольких отведенных для этого радиочастотных диапазонах. Встречается аппаратура для диапазонов 27, 35, 40, и 72 мегагерца. Внутри каждого из диапазонов частоты разделены на множество более узких полос, называемых каналами. В системах радиоуправления предусмотрен произвольный выбор канала, при помощи установки в передатчик и в приёмник пары кварцевых резонаторов настроенных на частоту соответствующего канала.
    Несколько передатчиков работающих на разных каналах одного диапазона позволяют моделистам управлять своими моделями, не создавая помех друг другу. Это особенно важно при проведении соревнований, когда несколько спортсменов выступает одновременно. При совпадении каналов у двух систем, независимое управление двумя моделями становится невозможным.

Набор кварцевых резонаторов

Передатчики
    Передатчики выпускаются в разных типах корпусов. Например, специально для авто- и судомоделей, выпускают передатчики с корпусами пистолетного типа. Кроме того, различные конструкции корпусов передатчиков позволяют держать его в руках наиболее удобным лично для Вас способом. Американские и азиатские моделисты в основном предпочитают двигать ручки передатчика большими пальцами рук, такие передатчики имеют более узкий и эргономичный корпус, в то время как в Европе большая часть моделистов предпочитает передвигать ручки передатчика держа их между большими и указательными пальцами, такие корпуса шире, и нередко комплектуются дополнительными подставками для кистей рук. Предпочтения в компоновке передатчика определяют выбор конкретной модели при его покупке.

Передатчик в корпусе пистолетного типа	Передатчик в корпусе американо-азиатского типа	Передатчик в корпусе европейского типа

    Вся радиоаппаратура выпускается во множестве вариантов, от простейших, и до профессиональных. Если у Вас простая модель, то вполне подойдет простейшая аппаратура пропорционального управления, которая работает по принципу "одна ручка на передатчике управляет одной рулевой машинкой". Такие передатчики относятся к простейшей аппаратуре начального уровня, хотя и не уступают более дорогой и сложной аппаратуре в надежности. Существуют более сложные передатчики, в которых встроен микрокомпьютер. В последнее время, микрокомпьютерами комплектуются даже передатчики начального уровня. Эти передатчики дают возможность управлять очень сложными моделями, они позволяют одной ручкой передатчика двигать сразу несколькими рулевыми машинками. Такие передатчики применяется для моделей, где для выполнения одного маневра должны синхронно работать несколько рулей. Компьютерные передатчики позволяют хранить в своей памяти настройки для нескольких моделей. Чем сложнее компьютерная начинка передатчика, тем больше возможностей по настройке разных режимов полета оказывается в распоряжении моделиста. Такую эволюцию передатчиков, по принципу "от простого к сложному" можно проследить на линейке передатчиков выпускаемых фирмой "Multiplex". Для начинающих моделистов она предлагает передатчики семейства "Cocpit", в которых реализованы наиболее часто используемые компьютерные функции заданные на заводе-изготовителе. Для более опытных моделистов выпускается семейство передатчиков "Royal", представляющие моделисту большую свободу в программировании различных режимов полета модели. И наконец, для моделистов-профессионалов имеется передатчик "Profi 4000", предоставляющий полный контроль над программированием любых функций модели.

Multiplex Cocpit	Multiplex Royal 7	Multiplex Profi 4000

Еще одной очень полезной особенностью компьютерной аппаратуры, является разъём, для кабеля "тренер-ученик", позволяющий соединить два передатчика, что делает процесс обучения пилотированию моделей максимально безопасным. Тренер может в любой момент переключить управление моделью на себя, и спасти её от неумелых действий ученика. К разъёму "тренер-ученик" можно подключить компьютерный симулятор для обучения навыкам полета.

Приёмники
    Теперь поговорим о приёмниках. Приёмник - главный элемент бортового оборудования любой модели. От его надежности зависит сохранность вашей модели. Отказ приёмника в летающей модели всегда приводит к её серьёзной поломке, или к тому, что модель может просто улететь от вас. В связи с этим, рассмотрим особенности, влияющие на надежность приёмника. Все современные приёмники имеют модуляцию PPM или PCM, и могут иметь один или два каскада преобразования частоты. Технические нюансы этих параметров выходят за рамки нашей статьи. Мы рассматриваем только потребительские особенности аппаратуры. Исходя из надежности приёмников, их можно расположить по возрастанию надежности следующим образом: PPM одиночного преобразования, PPM двойного преобразования, PCM одиночного преобразования, PCM двойного преобразования. В последнее время начали выпускать приёмники с цифровой обработкой сигнала, которые в состоянии запомнить индивидуальный "почерк" вашего передатчика, и максимально защитить модель от помех. Еще одна функция приёмников, которая позволяет сохранить вашу модель называется "Faile Safe". Суть её состоит в возможности заранее запрограммировать в приёмнике положение рулей, которое установится при пропадании сигнала от передатчика, или в условиях сильных радиопомех. Использование функции Faile Safe приёмника, позволяет в некоторых случаях безопасно посадить модель, либо предотвратить её улёт. Отдельно стоит упомянуть и приёмники с синтезатором частоты, не нуждающиеся в кварцевых резонаторах. В таких приёмниках радиоканал выбирается с помощью микропереключателя на корпусе.
    Следующей потребительской особенностью приёмника, является количество рулевых машинок, которые могут быть к нему подключены. Обычно, это называют количеством каналов приёмника, т.е. если к приёмнику можно подключить только две рулевые машинки - перед вами двухканальный приёмник. Чем больше у приёмника каналов, тем более сложной моделью он может управлять. На моделях вертолетов часто стоят девятиканальные приёмники, в то время как для простейших моделей хватает и двух каналов.
    Часто решающую роль в выборе приёмника играют его габариты и вес. Фирмы-производители радиоаппаратуры выпускают как приёмники обычных размеров - сопоставимые с размером спичечного коробка, так и мини и даже микроприёмники. Вес приёмников колеблется от 40 - 50 до нескольких граммов. Самые лёгкие образцы приёмников не имеют корпуса в виде коробочки, а их детали просто затянуты в прозрачную плёнку для экономии веса.

Стандартный приёмник Multiplex	Мини приёмник Multiplex	Микро приёмник

    Также существуют приемники скомбинированные с регулятором хода для электродвигателей, а до недавнего времени фирма Multiplex выпускала приёмник, выполненный в общем корпусе с двумя рулевыми машинками.
    Существенным моментом в надежной работе приёмника является правильное размещение его антенны. Максимальная чувствительность и дальность работы обеспечивается при полной длине антенны, когда она не экранируется частями модели. Желательно размещать её вне корпуса модели, вдали от узлов вызывающих радиопомехи - типа устройств искрового зажигания двигателей внутреннего сгорания. Вообще, наиболее эффективно антенна приёмника ловит сигнал от передатчика тогда, когда обе антенны расположены параллельно, а хуже всего - когда перпендикулярно друг другу. Именно по этой причине не рекомендуется "целиться" антенной передатчика в модель находящуюся на значительном удалении. Большую роль играет температура приёмника. Замечено, что при нагревании приёмника выше 40-50 градусов, он может вообще перестать работать. Важно поддерживать напряжение питания, на которое рассчитан приёмник, чаще всего это 4,8 вольта, хотя сейчас появились приёмники работающие в более широком диапазоне напряжений - от 3 до 7 вольт.

Рулевые машинки
    Настало время подробно поговорить о рулевых машинках. Рулевые машинки, или servo (англ.), это исполнительные механизмы, которые собственно и двигают рулями модели.

Стандартная рулевая машинка Hitec HS-422	Рулевая машинка в разобранном виде

    Внутри рулевой машинки находится электродвигатель, редуктор с выходным валом, на который крепится качалка, и потенциометр обратной связи с контроллером. Разновидностей машинок великое множество, их выбирают, как вы наверное догадались, в зависимости от вида модели. Первое различие который мы рассмотрим, это размер машинки. Чем больше размер машинки - тем она мощнее, то есть она может развить больше усилие на валу, и соответственно управлять большими и тяжелыми моделями. Для моделей, где усилия на рулях составляют десятки килограммов, выпускаются специальные усиленные машинки. Они имеют мощный электромотор, прочный металлический редуктор, и даже могут требовать отдельного электропитания с повышенным напряжением. Такие машинки на своих валах развивают усилия более 20 Кг. Как пример, можно привести машинку Hitec HS-805BB, у которой при собственном весе в 152 грамма, усилие на валу составляет 24,7 Кг! Машинки стандартного размера имеют вес порядка 40 граммов, и развивают на валу усилие в 3-5 Кг. Это самый распространенный и дешевый класс рулевых машинок. Такие машинки подходят для большинства хоббийных, учебно-тренеровочных, и простых спортивных моделей. Для маленьких лёгких хоббийных и многих спортивных моделей выпускаются машинки типа "мини". Они легче и меньше стандартных машинок. При весе около 20 граммов, они развивают усилия порядка 2-3 Кг. Для самых маленьких "парковых" и "комнатных" а также некоторых спортивных моделей выпускаются машинки типа "микро". Они имеют вес всего 5-8 граммов, и усилие развивают от 0,8 до 1,5 Кг.

Усиленная машинка Hitec HS-805BB	Стандартная рулевая машинка Hitec HS-311	Мини и микро машинки Hitec

    Разумеется, различиями в размерах машинок дело не заканчивается. Поговорим о более тонких нюансах. Редукторы машинок могут быть изготовлены из прочного пластика, либо из металла. Если редуктор из металла, в названии машинки будет индекс "MG" (Metall Gear. англ.). Металлические редукторы прочнее, но у них обычно больше люфт. Вал редуктора может выходить из корпуса через простое пластмассовое колечко, либо через металлический шарикоподшипник. Наличие подшипника обозначается буквами "BB" в названии машинки (Ball Bearing. англ.). Подшипник - всегда лучше, но машинки с ними дороже.

Металлический редуктор с подшипником.

    Следует помнить, что насечки на выходном валу редуктора, и его диаметр, у разных производителей машинок отличаются. Это важно при покупке дополнительных качалок или запасных шестерёнок. Лучше покупать эти запчасти у того же производителя, что и ваша машинка.
    По способу работы контроллера рулевых машинок, они делятся на аналоговые и цифровые. У аналоговых машинок обратная связь происходит через потенциометр на валу, а у цифровых - через оптическое устройство, и обработка происходит в цифровом контроллере. По своим потребительским свойствам цифровые машинки превосходят аналоговые буквально во всём. У аналоговых машинок (кроме парусных лебедок) крайние положения отклонения одетой на вал качалки составляет примерно по 40-45 градусов в одну сторону, у цифровых машинок этого ограничения нет вообще, её можно настроить на любой угол отклонения, вплоть до нескольких оборотов. У цифровых машинок нет проблемы точного возвращения в нейтральное положение, и удержания рулей в заданном положении, у аналоговых машинок эта проблема всегда присутствует, и увеличивается с износом потенциометра, скорость работы цифровых машинок также выше чем у аналоговых. Словом, если бы не значительно более высокая цена, от аналоговых машинок стоило бы полностью отказаться в пользу цифровых. Сегодня стоимость цифровых машинок отличается от стоимости похожих по другим параметрам аналоговых - примерно в полтора-два раза. Кроме того, для реализации всех возможностей цифровых машинок, нужно дополнительно приобрести для них специальный программатор.

Программатор цифровых рулевых машинок HFP-10 (Hitec).

    Этот прибор обеспечивает настройку и программирование недоступных для аналоговых машинок функций. Например, вы можете для каждой машинки индивидуально задать положение, в которое она отклонит руль при пропадании сигнала от передатчика. По сути, это выполнение функции "Faile Safe" реализованной в сложных приёмниках. Это может быть полезно для микромоделей, где установить такой приёмник просто невозможно из-за его размеров.

Бортовые аккумуляторы
    В заключительной части статьи мы поговорим о бортовом электропитании аппаратуры радиоуправления. Источниками питания для бортовой аппаратуры служат аккумуляторные батареи. Иногда можно встретить кассеты с подпружиненными контактами, в которые вставляются пальчиковые аккумуляторы размера АА. Использовать такие кассеты для питания бортовой аппаратуры летающих моделей категорически не рекомендуется. От вибрации или окисления контактов часто происходит критическое снижение напряжения бортового аккумулятора, а для летающей модели это смертельно!

Кассета для аккумуляторов. НЕ ИСПОЛЬЗОВАТЬ НА ЛЕТАЮЩИХ МОДЕЛЯХ!	Стандартный бортовой аккумулятор	Выключатель питания

    Наиболее распространенные сейчас батареи собранные пайкой или точечной сваркой из никель-кадмиевых и никель-металгидридных аккумуляторов. Однако, всё большее распространение в последнее время получают батареи на основе литий-ионных и литий-полимерных элементов. Стандартная батарея состоит из 4 аккумуляторов, и имеет напряжение 4,8 вольта. Ёмкость батареи выбирается исходя из количества рулевых машинок, продолжительности полета модели и допустимого веса. Всегда лучше иметь запас по ёмкости, иначе риск погубить модель при обесточивании бортовой аппаратуры слишком велик. Имеет смысл оснащать модели специальным световым или звуковым индикатором, который заблаговременно предупреждает об опасном истощении аккумулятора. В некоторых случаях, для повышения мощности и быстроты рулевых машинок, а также для увеличения ёмкости, применяют батареи из 5 элементов, но это можно делать, только если ваша бортовая аппаратура позволяет работать при напряжении 6 вольт. Раз речь идет об аккумуляторах, нужно вспомнить и о зарядных устройствах для них. Такие устройства хоть и не входят в состав аппаратуры радиоуправления моделями непосредственно, но являются обязательным элементом в экипировке моделиста. Подробный рассказ о таких устройствах выходит за рамки данной статьи. Отдельного упоминания заслуживает выключатель питания бортовой аппаратуры. Фирменные выключатели не реагируют на вибрацию, и неплохо защищены от влаги и других вредных влияний. Как правило, на фирменном выключателе имеется дополнительная пара проводов с разъёмом для зарядки бортовых аккумуляторов. Любые попытки использовать вместо фирменных выключателей, выключатели не предназначенные непосредственно для работы в условиях вибрации и повышенной влажности, ВСЕГДА приводят к гибели модели!