Аппаратура радиоуправления. часть 3. рулевые машинки

  • Введение
  • Устройство сервомашинки
  • Конструктивные разновидности сервомашинок
  • Специальные сервомашинки
  • Главные характеристики сервомашинок
  • Принцип действия сервомашинки
  • Дрожание (Jitter) и мертвая территория сервомашинок
  • Какая точность сервомашинки нужна?
  • Динамика работы сервомашинки
  • Пример оценки требуемого момента сервомашинки
  • Заключение

Введение

Эта статья посвящена непременному элементу аппаратуры радиоуправления — рулевым машинкам. Такое наименование закрепилось за аккуратными механизмами в эру металлического занавеса. На европейских языках их именуют кратко — servo. Дабы было ясно и космополитам и патриотам, будем именовать их сервомашинками.

Сервомашинки устанавливаются на радиоуправляемой модели. Их задача — преобразовать сигнал от приемника в перемещение рулей модели, в соответствии с действием пилота.

Ведущие производители аппаратуры радиоуправления производят громадную номенклатуру сервомашинок, по нескольку десятков любой. В данной статье дается представление, как устроена сервомашинка, как она трудится, дабы оказать помощь в верном выборе нужного изделия для вашей модели. В первой половине статьи рассказываются азы и описываются главные виды сервомашинок.

Во второй половине содержится объяснение принципов работы сервомашинок и последовательность тонкостей, каковые при отсутствии интереса возможно опустить и не просматривать.

Устройство сервомашинки

Аппаратура радиоуправления. часть 3. рулевые машинки

Современные сервомашинки имеют достаточно однотипную конструкцию:

Все элементы сервомашинки смонтированы, в большинстве случаев, в полистироловом корпусе, складывающемся из основания, верхней и нижней крышек. В полости под верхней крышкой смонтирован редуктор, складывающийся из 4-6 шестеренок с зубьями различного модуля. В основной части смонтирован мотор, потенциометр обратной связи и размещена плата управления.

Корпус сервомашинки имеет по бокам два ушка с отверстиями для крепления на модели. Элементы корпуса стянуты между собой по углам четырьмя долгими шурупами. Для защиты от вибрации сервомашинки крепятся на модели не жестко, а через особые резиновые втулки с латунными гильзочками.

На выходном валу редуктора, выступающего из верхней крышки, на шлицах винтом (шурупом) закреплена качалка, которую при помощи тяги механически соединяют с рулем модели. Фактически, поворот качалки и будет преобразовываться в механическое перемещение руля. Сам поворот качалки различные моделисты именуют по-различному. Обширно распространен термин расход машинки.

Известен кроме этого и путь перекладки качалки/руля. В будущем чаще употребляется последний термин, не смотря на то, что привыкшие к расходам рулей смогут как раз их и принимать в том месте, где написано поворот качалки и путь перекладки.

В качестве приводного мотора в сервомашинках употребляются коллекторные электродвигатели постоянного тока. На плате управления собрана вся электронная схема, базирующаяся на специальной микросхеме. Плата соединена с приемником трехпроводным кабелем, что выходит из корпуса сервомашинки через особое отверстие.

Конструктивные разновидности сервомашинок

Широкая номенклатура сервомашинок обусловлена различными требованиями к ним, зависящими от модели, где они используются. В первую очередь, модели различаются габаритами. С этого и начнем. Для моделей-гигантов выпускаются сервомашинки формата (размера) гигант:

Они владеют громадной мощностью, прочностью и моментом механики. габариты и Вес — также не мелкие.

Самый распространены сервомашинки стандартного формата:

В этом формате выпускаются и самые недорогие, и самые дорогие сервомашинки. самые мощные из них перекрывают по мощности и моменту сервомашинки формата гигант, имея значительно вес и меньшие габариты. Но вот цена наряду с этим, к сожалению, больше. В размерах, родных к стандарту выпускаются низкопрофильные сервомашинки:

Их комфортно закреплять конкретно на крыле для управления элеронами.

Для маленьких моделей выпускаются сервомашинки формата мини:

По силовым чертям они довольно часто не уступают простым сервомашинкам стандартного формата, но имеют габариты и меньший вес.

В связи с бурным развитием летающих моделей паркового класса и комнатных, где крайне важен любой грамм оборудования, выпускается гамма сервомашинок форматов микро, нано и пико:

О мощности тут сказать не приходится, потому, что нагрузки на рулях таких моделей ничтожные.

Сейчас возвратимся к содержимому сервомашинок. Начнем с самый уязвимого при авариях узла, — с редуктора. Редукторы, как уже говорилось выше, содержат 4-6 шестеренок, и бывают пластиковыми либо железными.

Но, кроме того в последнем случае, довольно часто вторая и третья от мотора шестеренки все-таки пластиковые.

Железные (латунные, время от времени алюминиевые) шестерни владеют на порядок большей ударной прочностью зубьев. Другими словами, их живучесть при авариях намного выше, чем у пластиковых шестеренок. Но они значительно дороже и пара тяжелее. Многие модели сервомашинок выпускаются в двух вариантах: с пластиковыми и железными шестернями.

В заглавии сервомашинки с железными шестернями додают буквы MG (Metal Gear). Кроме цены, такие машинки имеют еще один недочёт. На моделях с большим уровнем вибраций со временем на зубьях шестерен появляется наклеп и как следствие — люфт редуктора.

Но это лишь по окончании долгой работы. Пластиковые шестерни таким эффектом не страдают, погибая обычно намного раньше в авариях.

Для борьбы с люфтами редуктора, каковые прямо воздействуют на точность позиционирования качалки, а также будут порождать на летающих моделях флаттер рулей, выходной вал сервомашинки устанавливают на шарикоподшипники. Такие сервомашинки имеют в заглавии буквы ВВ (Ball Bearing). Особенно полезно использование таковой опции на моделях с громадным уровнем вибраций, потому, что простые втулки скольжения выходного вала сервомашинки достаточно скоро разбалтываются, и появляется люфт.

Недочёт опции — цена. Многие производители производят комплект подробностей, разрешающих самому переделать стандартную сервомашинку. В комплект входит новая верхняя крышка корпуса и шарикоподшипники:

Для высокомощных сервомашинок с железным редуктором выпускаются качалки повышенной прочности из стеклопластика либо из металла:

Кстати, имейте в виду, что у различных производителей количество зубьев на выходном валу редуктора может различаться. Исходя из этого, если вы решите докупать качалки раздельно, убедитесь, что они подходят к сервомашинке.

Передаточное отношение редукторов сервомашинок колеблется в диапазоне 200-400. В стандартной и весьма распространенной модели HS422 оно равняется 271. Произведение момента сервомашинки на скорость перекладки равняется мощности мотора.

Различные варианты применения сервомашинок имеют обычно противоположные приоритеты применения данной мощности. Исходя из этого многие модели сервомашинок выпускаются в двух конструктивных вариантах: Вариант High Speed имеет меньшее передаточное отношение редуктора и как следствие — меньший момент на валу, но более высокую скорость перекладки. Вариант High Torque имеет большее передаточное отношение редуктора и как следствие — больший момент и меньшую скорость перекладки.

Остальные подробности таких близнецов никак не отличаются. Цена — также. В каталогах они различаются цифрами и соответствующими надписями в индексе.

В сервомашинках употребляются коллекторные моторы, в большинстве случаев, с трехполюсным возбуждением и ротором от постоянного магнита. Видятся и пятиполюсные роторы, но реже, и по большей части, на замечательных сервомашинках. Раздельно стоят сервомашинки с coreless-мотором (мотор с полым ротором). О них подробнее написано в главе о динамике работы сервомашинки. Они скоростные и точные. Но и стоят намного дороже. Их использование оправдано, например, в совокупностях с гироскопами.

Во многих вторых случаях все, как в большинстве случаев, упирается в деньги.

Потенциометр обратной связи — деталька неказистая, но очень важная. По окончании редуктора, страдающего по большей части при авариях, она занимает второе место при надёжности и определении ресурса сервомашинки. В потенциометре по особой пленке из резистивного материала скользит бегунок с токосъемником. В то время, когда он протирает пленку полностью, — сервомашинка отказывает.

Значительно чаще, протирка происходит в нейтральном положении качалки из-за вибраций модели. Для повышения ресурса потенциометра на данный момент фактически на всех сервомашинках применяют непрямой привод оси потенциометра, — в то время, когда между нею и выходным валом сервомашинки помещена эластичная втулка. Помимо этого, потенциометры имеют по паре (на дорогих сервомашинках до шести) токосъемных проволочек в параллель, и любая бежит по собственной дорожке на резистивной пленке.

В этом случае отказ будет тогда, в то время, когда протрутся все дорожки в одном месте. Проверить исправность потенциометра возможно, подав на сервомашинку медлительно и медлено изменяющуюся команду на перекладку из одного крайнего положения в второе. Наряду с этим нужно придерживать качалку пальцами.

Если она движется медлено, без замираний и рывков — все в порядке.

В случае если сервомашинку затопитлибо грязью, потенциометр нужно чистить спиртом, редуктор промывать и смазывать особой силиконовой смазкой, используемой в видеомагнитофонах. Для случаев, в то время, когда грязи и воды избежать нереально, выпускаются сервомашинки в особом водозащитном выполнении:

Как показывает опыт автора, в таком выполнении сервомашинка выдерживает короткое погружение в воду на глубину до метра. В ней выходной вал имеет миниатюрную резиновую манжету, а во все сочленения корпусных подробностей и под стягивающие шурупы заложены резиновые прокладки. Выход кабеля из корпуса уплотнен силиконовым герметиком.

Корпуса большинства сервомашинок однотипны. Исключение составляют высокомощные скоростные сервомашинки с цифровой управляющей электроникой, предназначенные для работы с гироскопами. В том месте на силовой части электроники рассеивается такая мощность, что часть корпуса сервомашинки делают из алюминия с оребрением, которое делает функцию радиатора охлаждения:

И, наконец, различия в платах управления. Изначально, электроника рулевых машинок строилась на аналоговых элементах. Но с развитием элементной базы показались так именуемые цифровые сервомашинки, каковые содержат в себе микроконтроллер.

Именно поэтому произошло применять более сложные методы управления, улучшающие параметры сервомашинок, и подстраивать эти параметры программным методом под специфичные условия. Но, тут я углубляться не буду, а только упомяну, что кое-какие сервомашинки (не только цифровые) способны трудиться с большей частотой управляющих сигналов. Другими словами, за секунду они способны отработать не 50 управляющих импульсов, а 70-150, и до 270.

Это нужно для уменьшения времени реакции в совокупностях с гироскопом. Подробнее об этом возможно почитать в статье по цифровым машинкам и в главе по динамике работы сервомашинки.

Специальные сервомашинки

Кроме сервомашинок неспециализированного применения, выпускаются и специальные изделия. В первую очередь, это сервомашинки для уборки-выпуска шасси на летающих моделях:

Эти сервомашинки имеют значительно большее передаточное отношение редуктора, почему они намного медленнее и имеют больший крутящий момент, в сравнении с простыми. Диапазон угла поворота их качалки кроме этого больше: 150-180 градусов. Упрочнение удержания у них, в большинстве случаев, больше прочности качалки. Имеется два варианта электроники таких сервомашинок, простая пропорциональная с потенциометром обратной связи и дискретная.

В последнем случае качалка имеет лишь два фиксированных положения во подключенном состоянии.

Для управления парусами яхт употребляются шкотовые лебедки, воображающие собой сервомашинку с многооборотным выходным валом. Вместо качалки на валу закреплен шкотовый барабан:

Мощность мотора таковой лебедки большое количество больше и питаются они довольно часто от особого шкотового аккумулятора повышенного напряжения. Диапазон поворота барабана 3 — 5 полных оборотов. Для регулирования упрочнения на шкоте применяют сменные барабаны различного диаметра.

К специальным сервомашинкам возможно отнести изделия для автомоделей крупного масштаба и среднего. От простых их отличает повышенная мощность мотора, питание от силового аккумулятора и большая прочность механики к ударным нагрузкам.

Главные характеристики сервомашинок

Базисными характеристиками сервомашинок являются момент на выходном валу и скорость поворота качалки. Момент измеряют в кг/см (не смотря на то, что по совокупности СИ нужно бы в Н/метр). Момент в 3 кг/см свидетельствует, что сервомашинка будет тащить тягу, шарнирно закрепленную на качалке в 1 сантиметре от ее оси с силой в 3 кг. Соответственно, в случае если тягу закрепить на качалке в 2 сантиметрах от оси, то сила составит лишь 1,5 кг.

Другими словами, произведение силы в кг на плечо качалки в см — это и имеется момент.

Для замечательных сервомашинок кроме крутящего момента показывают еще момент силового удержания, что намного больше. При повороте силы трения в редукторе мешают мотору, исходя из этого и момент меньше. А при силовом удержании силы трения редуктора трудятся совместно с мотором, исходя из этого данный момент больше.

Кстати, поделив разность этих моментов пополам, возможно оценить утраты редуктора на трение в конкретной сервомашинке.

Англо-американский мир, к сожалению, выпивает пиво не литрами, как мы, а пинтами. Соответственно и момент сервомашинок они измеряют не в кг/см, а в oz.-in, другими словами в унциях на дюйм. Учитывая, что в дюйме 2,54 сантиметра, а унция тянет на 28,35 грамм, возможно посчитать, что момент в 3 кг/см эквивалентен 41,66 oz.-in.

Некомфортно, само собой разумеется, пересчитывать, но что делать?

Скорость поворота качалки оценивают по времени, требуемом для ее поворота на определенный угол. К примеру, 0,20с/60градусов. Слава создателю, англо-американский мир не придумал ничего вместо градусов и секунд.

Эту чёрта пересчитывать не нужно. Различные производители показывают различные углы поворота качалки, обычно по рекламным соображениям. Согласитесь, что 0,15с/45градусов выглядит более привлекательно, чем 0,20с/60градусов, а ведь это одно и также.

В школе по физике вы проходили, что произведение момента на угловую скорость это мощность. В нашем случае — мощность мотора сервомашинки, за вычетом утрат в редукторе. Какая же мощность, и для каких применений нужна? Пример силового расчета сервомашинки для самолета приведен во второй половине статьи. Тут приведена только как ориентир стандартная сервомашинка, обычные характеристики которой даны выше в качестве примеров.

Таких машинок хватает для большинства начинающих их моделей и моделистов. К тому же они самые недорогие.

Значительно чаще, сервомашинки питаются тем же напряжением, что и приемник на модели — 4,8 вольт от батареи из четырех NiCd либо NiMH аккумуляторная батарей. Весьма многие сервомашинки (но не все!) возможно питать от повышенного напряжения в 6 вольт от батареи из пяти аккумуляторная батарей. Наряду с этим мощность мотора возрастает (она пропорциональна квадрату напряжения). Соответственно, момент на выходном валу возрастает, а время поворота качалки- понижается, другими словами сервомашинка делается более скоростной.

Производители довольно часто показывают время и момент поворота для обоих питающих напряжений. Увеличение напряжения питания, в случае если это не запрещаеться производителем, в большинстве случаев, ресурс сервомашинки заметно не снижает. Для некоторых изделий производитель не рекомендует, либо кроме того запрещает применение повышенного напряжения питания.

Из-за чего, — мы разглядим ниже.

Управляющая электроника потребляет незначительный ток: 8-10 мА. Наподобие мало. Но шесть сервомашинок на планере за час парения с неподвижными рулями (в жизни так не бывает!) сожрут 60 мА/часов. Данный расход также нужно учитывать.

В момент поворота с упрочнением, родным к большому мотор потребляет, в зависимости от мощности 0,5 — 2 ампера. Это потребление во многом зависит от утрат в силовой проводке от качалки сервомашинки до руля. А также, и от утрат в петлях руля.

Обширно распространенные боудены — эластичная тяга (трос) в оболочке при ее больших изгибах смогут стать виновником стремительной разрядки бортового аккумулятора. Его энергия через мотор сервомашинки отправится на преодоление трения в боудене. При питании сервомашинки повышенным напряжением растет кроме этого и потребляемый ее мотором ток.

Это кроме этого нужно учитывать при определении нужной емкости бортового аккумулятора. Еще для оценки энергопотребления принципиально важно учитывать, в каком режиме находится сервомашинка с неподвижным рулем. В случае если в статике, — то мотор не потребляет тока.

А вот в случае если в режиме силового удержания, — то тут аккумулятор разряжается также весьма скоро. Это характерно для тугого руля с пружинящей тягой.

Пара слов про питание сервомашинок на моделях с электроприводом. На них довольно часто отсутствует отдельный аккумулятор для питания приемника и сервомашинок. Вместо него в регулятор хода встраивают стабилизатор бортового питания — ВЕС-совокупность, что напряжение ходового аккумулятора преобразует в пятивольтовое питание.

С одной стороны это комфортно, нет лишнего веса. Но в этом случае нужно с опаской доходить к применению на модели замечательных сервомашинок, в особенности цифровых. Дело в том, что нагрузочная свойство ВЕС-стабилизатора, в большинстве случаев, мала, от 1,5 до 3 ампер, что обусловлено применением в ВЕС простого параметрического стабилизатора. Сейчас представим, что на модели стоит три сервомашинки, в пике потребляющие по 1,5 ампера.

Тогда кроме того при 3-амперном ВЕС-стабилизаторе будет провал питающего и приемник (!) напряжения. А это уже угрожает утратой модели. Одним из способов обезопасить модель от таких неприятностей, может служить буферное (резервное) питание бортовой электроники от отдельного миниатюрного аккумулятора с развязкой от ВЕС-стабилизатора через диоды Шоттки.

Подробнее об этом возможно почитать у Карла Шульца на его сайте.

И еще. Сервомашинки формата пико и нано обычно имеют моторы с КПД, многократно меньшим, чем у простых сервомашинок. Исходя из этого, развивая равную мощность с сервомашинкой микро, 9-граммовая нано может потреблять в два раза больший ток.

Это необходимо принимать в расчет поклонникам сверхлегких летающих моделей.

Кроме скорости и момента поворота качалки сервомашинки характеризуются таким параметром, как точность отработки команды. Подробнее о природе и значении точности сервомашинок обрисовано во второй половине статьи.

Подведем краткие итоги того, что было сообщено в прошлых разделах.

  1. Габариты рулевых машинок зависят от задач, в которых они употребляются. Самые популярные машинки — стандартные и микро. Машинки этих габаритов (формата) разрешают решить большая часть задач, с которыми сталкиваются моделисты.
  2. Все производители показывают кроме габаритов сервомашинки еще 2 главных параметра: скорость и усилие поворота качалки. Имеется еще такое понятие как точность, но очевидно она в большинстве случаев не именуется.
  3. На надежность машинки воздействует ее механическая конструкция. Для увеличения надежности серво, главную ось ставят на подшипники, а редукторы делают из металла.
  4. По выполнению электронной начинки, рулевые машинки бывают простыми и цифровыми. Цифровые машинки разрешают добиться особенно высокой точности управления.
  5. Используя замечательные (цифровые) сервомашинки нужно позаботиться о достаточном для их энергопотребления питании бортовой электроники.
  6. Для скорости отработки и дополнительного повышения точности, в качестве двигателя в сервомашинках смогут использоваться моторы с полым ротором.
  7. Каждые дополнительные опции приводят к росту цены рулевой машинки.

Дабы закончить обзорное знакомство с сервомашинками, скажем пара слов о конкретных производителях. На русском рынке самый представлены три бренда: JR, Futaba и Hitec. самые престижными и надежными до недавнего времени считались первые, но сейчас их догнали вторые. Hitec на данный момент ведет агрессивную ценовую политику, поставляя сервомашинки не нехорошего качества, чем первые два производителя, но по меньшим стоимостям. Но на чемпионатах Hitec вы вряд ли встретите.

Компания KoPropo производит лучшие сервомашинки для автомоделей. Упомянем кроме этого специализирующуюся на сервомашинках компанию Volz. Ее машинки весьма качественные.

Весьма хорошие сервомашинки, а также спаренные в одном корпусе производит Multiplex. Действительно, на отечественном рынке он не весьма популярен.

Те, кому весьма интересно, как и из-за чего трудится сервомашинка, смогут просматривать дальше. Остальные смогут обратиться конкретно к сайтам и каталогам дистрибьюторов и производителей, дабы со знанием дела подобрать по деньгам подходящие для вашей модели сервомашинки.

Принцип действия сервомашинки

Разглядим, как трудится сервомашинка в первом приближении. Из статьи о передатчиках вы понимаете, что на сервомашинку от приемника приходит импульсный сигнал с периодом 20 мс и с длительностью от 0,8 до 2,2 мс. Для того чтобы выяснить, как этот сигнал преобразуется в поворот качалки, мы разглядим типовую структурную схему сервомашинки:

Схема складывается из генератора опорного импульса (ГОП), к которому подключен потенциометр обратной связи , компаратора (К), устройства выборки-хранения (УВХ) и силового моста, в диагональ которого включен электромотор (М). (Тут базы транзисторов-ключей объединены условно).

Управляющий импульс от приемника приходит на компаратор и в один момент запускает генератор опорного импульса. Продолжительность опорного импульса зависит от положения потенциометра обратной связи, механически соединенного с выходным валом. В среднем положении качалки продолжительность равна 1,5 мс, в крайних положениях — 0,8 и 2,2 мс соответственно.

опорный импульсы и Управляющий сравниваются компаратором по длительности. Разностный импульс появляется на верхнем, или нижнем выходах компаратора, в зависимости от того, какой из сравниваемых импульсов дольше. Протяженность разностного импульса определяет величину рассогласования между требуемым и имеющимся положением руля модели.

Эта величина измеряется и запоминается в виде постоянного потенциала на время цикла управляющего импульса в устройстве выборки-хранения. (Тут кроме этого дано упрощение работы УВХ. В конечном итоге постоянный потенциал открывает ключи только при громадном разностном импульсе, а при малых его значениях ключами руководит пропорционально удлиненный разностный импульс). Выходы последнего руководят ключами силового моста.

Проследим, как изменяются сигналы в различных режимах работы сервомашинки:

  1. Положение качалки соответствует положению джойстика на передатчике. Наряду с этим опорного импульсов и длительности управляющего в сервомашинке равны. На обоих выходах компаратора нули. Они же сохраняются в устройстве выборки-хранения. Ключи обоих плеч моста закрыты, мотор обесточен, качалка сохраняет собственный положение.
  2. Пилот изменяет положение джойстика так, что управляющий импульс увеличился. Тогда компаратор на верхнем выводе выдаст разностный импульс. Его величина будет запомнена в УВХ. Верхний выход УВХ откроет 1 и 3 ключи моста. На мотор подано напряжение. Он начнет через редуктор поворачивать качалку и соответственно потенциометр обратной связи так, что продолжительность опорного импульса начнет возрастать. Такое состояние продлится столько циклов управляющего импульса, пока с его длительностью не сравняется продолжительность опорного импульса. Затем компаратор закроет ключи моста. Мотор остановится.
  3. Пилот перемещает джойстик в другую сторону. Управляющий импульс делается меньше опорного. Разностный импульс появляется на нижнем выводе компаратора и через УВХ отпирает ключи 2 и 4 моста. Мотор начинает крутить через редуктор потенциометр и качалку обратной связи, но уже в другую сторону , пока длительности импульсов снова не сравняются.
  4. Пилот не трогает передатчик. Руль модели, принимая нагрузку на ходу, пытается развернуть качалку сервомашинки. Наряду с этим изменяется протяженность опорного импульса, разностный импульс с компаратора через УВХ открывает несколько ключей моста так, что мотор передает на редуктор момент, мешающий повороту качалки внешней силой. Происходит силовое удержание положения качалки.

Мы разглядели принцип работы сервомашинки в первом приближении. В конечном итоге все не так легко. К примеру, что случится, в случае если на сервомашинку поступит некорректный сигнал? К примеру, импульс длительностью 3 мс от помехи. В этом случае поведение сервомашинки зависит от методов, заложенных в управляющей плате. Цифровые машинки контролируют входной сигнал на корректность, и неверный сигнал отрабатывать не будут.

Несложные платы управления, структура которых дана в данной главе, начнут отрабатывать неправильную команду. Сервомеханика загонит выходной вал до упора, и будет держать сервомотор под напряжением, пробуя продвинуть его дальше. Поломки, в большинстве случаев, не случится, но бортовой аккумулятор начнет интенсивно разряжаться.

Другие тонкости мы разглядим позднее.

Дрожание (Jitter) и мертвая территория сервомашинок

Дабы разглядеть более детальные характеристики сервомашинки разглядим ее работу во втором приближении. Для этого обратимся к графику перекладки руля:

На графике, как это принято в школе S — путь перекладки (либо расход руля), t — время. В момент 1 приходит команда на перекладку руля и сервомашинка начинает ее отработку. В момент 2 опорного импульсов и длительности управляющего в управляющей электронике сервомашинки сравниваются. Но механика имеет свойство инерции и проскакивает это значение. В точке 3 управляющая электроника отрабатывает мотором назад и все повторяется.

В следствии отмечается дрожание качалки около положения, требуемого управляющим импульсом. Это дрожание за границей стало называться jitter. Для борьбы с ним в электронику вводится территория нечувствительности к погрешности позиционирования.

Технически это выглядит так: устройство выборки-хранения, оценивая продолжительность разностных импульсов по окончании компаратора, принимает их малые значения как нули. Другими словами вводится промежуток, в рамках которого изменение управляющего импульса довольно опорного не включает мотор сервомашинки. Эту территорию именуют еще мертвой территорией.

Ее величина определяет точность позиционирования качалки сервомашинки относительно джойстика передатчика.

Через чур громадная мертвая территория — не хорошо с позиций точности управления рулями модели. Через чур малая — покажется дрожание, кроме этого ухудшающее точность отработки команды и быстро повышающее энергопотребление сервомашинкой. Ее допустимая величина определяется точностью исполнения механики редуктора сервомашинки и совершенством управляющей электроники. Обстоятельством дрожания исправной сервомашинки возможно выход питающего напряжения за пределы, допускаемые производителем.

Это есть следствием того, что силовые и скоростные параметры сервомашинки зависят от напряжения ее питания. Производитель оптимизирует параметры управляющей электроники под заданный промежуток, находя компромисс между отсутствием дрожания и точностью отработки. За его пределами, мертвая территория может возрасти — не весьма страшно, быть может и уменьшиться, — покажется дрожание. Еще дрожание возможно спровоцировано вибрацией мотора модели, в особенности на холостом ходу.

Величину мертвой территории производители в чертях не приводят — скромничают. Значительно чаще эта черта косвенно указывается качественными понятиями:

  • Стандартная
  • Точная
  • Прецизионная

В большинстве случаев, эта черта оценивается крутизной производителя. Но в этот самый момент сравнивать сервомашинки различных производителей трудновато. Не всегда принцип: чем дороже, тем лучше действует в действительности.

Какая точность сервомашинки нужна?

Точность никогда не излишня, — это мы знаем из рекламы. Но точность стоит денег. Исходя из этого, хотелось бы знать, для каких моделей, какая точность сервомашинок требуется. Причиной, определяющим нужную точность отработки команд, есть точность позиционирования пальцев пилота. Это, со своей стороны, зависит от его опыта и мастерства. Но имеется и другие, не меньше ответственные моменты, воздействующие на требования к точности сервомашинок.

Один из них, — масштабирование пути перекладки (расхода) сервомашинок, мы разглядим на примере управления рулем высоты простой модели самолёта и самолёта для экстремального пилотажа. Вот так выглядит схема управления рулем высоты простой модели:

При площади руля высоты, составляющей 1/3 от площади стабилизатора, в большинстве случаев хватает углов отклонения руля высоты в пределах +-15 градусов. Потому, что качалка сервомашинки имеет диапазон поворота +-45 градусов, то плечо на качалке делают в три раза меньше, чем плечо кабанчика руля высоты. Допустим, мы поставим стандартную сервомашинку с точностью позиционирования около 1% (не наилучшая сервомашинка).

Другими словами, на качалке угловая погрешность будет равна примерно одного градуса, а на руле, — в три раза меньше: 0,3 градуса. Будем вычислять, что такая точность приемлема для простого полета. Сейчас посмотрим, как все это выглядит на самолете для экстремального пилотажа:

Экстремальный пилотаж — это исполнение фигур на весьма мелких скоростях полета, в то время, когда эффективность рулей быстро падает. Дабы сохранить управляемость модели, быстро увеличивают углы и площадь рулей их отклонения. Допустим, руль высоты имеет площадь 2/3 от площади стабилизатора, а диапазон его поворота образовывает +-45 градусов.

Дабы возможно было летать с таким рулем и на простых скоростях, в передатчике применяют функцию ограничения пути перекладки. Посчитаем, каково должно быть масштабирование. Дабы обеспечить управляемость второго самолета, подобную первому на обычных скоростях нужен диапазон перекладки руля +-7,5 градусов — потому, что площадь руля второго самолета в два раза больше, чем у первого. Исходя из этого функцию Dual-rate руля высоты для простого полета задают в размере 17%.

Другими словами, полному пути перекладки джойстика передатчика, соответствует путь перекладки руля вшестеро меньший, чем на полном ходу (другими словами с полным расходом рулей). Посмотрим, что происходит с точностью позиционирования. В случае если поставить на таковой самолет ту же сервомашинку, что и в первом случае, то угловая погрешность преобразовывается так: плечи кабанчика и качалки руля высоты должны быть однообразными, потому, что углы их поворота однообразны по 45 градусов в обе стороны.

Исходя из этого на руле погрешность останется 1 градус. Потому, что руль второго самолета в два раза больше, чем у первого, такая погрешность эквивалентна 2 градусам неточности в пересчете на аэродинамический эффект от руля. С таковой точностью летать весьма тяжело, практически нереально.

Модель не будет нормально возвращаться в прямолинейный полет по окончании отпускания ручек. Это эквивалентно плавающему триммированию, другими словами оттриммированая модель по окончании каждого маневра будет потребовать корректировки триммеров.

На простых скоростях при ограничении пути перекладки эквивалентная точность позиционирования джойстика передатчика возрастает в шесть раз за счет масштабирования. Поясним это подробнее. Допустим, в первом самолете пальцы пилота ошибаются на градус угла поворота джойстика. Эта неточность передается на качалку сервомашинки — также один градус, и на руль — 0,3 градуса.

Другими словами точность пилота равна точности сервомашинки, они вносят сопоставимый вклад в неточности управления, что в полной мере приемлемо. Во втором самолете при ограничении пути перекладки в шесть раз погрешность пилота на качалке составит уже 0,17 градуса, столько же и на руле. В этом случае точность пилота вшестеро выше точности сервомашинки.

Тут мастерство пилота пропадет невостребованным, по причине того, что неточности управления будут определяться оборудованием.

Подытожим сообщённое. Дабы второй самолет в простом полете летал кроме этого как первый, точность отработки сервомашинки на нем должна быть в шесть раз выше. Шесть получается так: втрое по угловой неточности и в два раза по аэродинамической эффективности руля.

Стоить такая сервомашинка будет в несколько раз дороже, но такова плата за многорежимность самолета.

Динамика работы сервомашинки

В данной главе мы разглядим работу сервомашинки в третьем приближении. Те, кому надоело просматривать про тонкости работы сервомашинок, смогут эту главу смело пропустить, запомнив для себя только то, что сервомашинки с coreless моторами — это сильно. А из-за чего, мы попытаемся тут поведать.

Обратимся снова к временной диаграмме перекладки качалки сервомашинки с умной электроникой:

В точке 1 поступает команда на перекладку качалки. Мотор начинает раскручиваться и в точке 2 достигается маршевая скорость перекладки. В точке 3 умная электро

Рандомные статьи:

Аппаратура радиоуправления бюджетная


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Комментирование и размещение ссылок запрещено.

Комментарии закрыты.