Как устроены радиоуправляемые модели

Радиоуправляемые модели автомобилей вызывают в последние годы все более живой интерес как у детей, так и у взрослых. Это могут быть модели на электродвигателе или даже на двигателе внутреннего сгорания.

В рамках данной статьи мы раскроем тему устройства радиоуправляемых моделей различных типов, и рассмотрим принцип их работы, чтобы тот, кто заинтересуется конструированием собственных радиоуправляемых моделей или просто их покупкой, знал, с чем ему предстоит иметь дело.

Что касается радиоуправляемых моделей автомобилей, то в первую очередь нужно обратить внимание на то, что масштабы бывают очень разными, начиная от 1:5, заканчивая 1:28. Наиболее популярны сегодня масштабы 1:8 и 1:10, а что касается масштаба 1:5, то это очень крупные модели, которые в основном являются моделями на ДВС. Двигатель внутреннего сгорания больше в размерах, чем электродвигатель.

По объему цилиндров двигатели внутреннего сгорания подразделяются на классы: 12, 15, 18, 21, 25. Это цифры, обозначающие рабочий объем двигателя в кубических дюймах, в соответствии с американской классификацией. Очевидно, чем выше класс двигателя, тем выше его мощность. Так, например, мощность двигателя 15 класса составляет в среднем 0,9 л.с.

Двигатели внутреннего сгорания для радиоуправляемых моделей работают, как правило, на смеси масла, метанола и нитрометана. Такое топливо в канистрах можно приобрести в магазинах, где продаются радиоуправляемые модели. Фирменное топливо — гарантия долговечной работы мотора.

Говоря об электродвигателях, следует отметить, что питаются они, как правило, от аккумуляторов, набранных в батарею, и общее напряжение батареи составляет 7,2 В и более.

В магазинах радиоуправляемых моделей продаются такие аккумуляторы, как в виде отдельных ячеек по 1,2 В, так и в виде готовых батарей различной емкости. Сами двигатели классифицируются по количеству витков обмотки статора, обычно — от 10 и более, и чем меньше витков, тем выше скорость вращения ротора.

Основой модели является шасси, ведь именно на шасси располагаются и крепятся как сам двигатель, так и электроника. Шасси бывают различных типов, с разными модификациями приводов, в зависимости от назначения модели. Формула-1 обычно заднеприводные (чаще) или полноприводные (реже), чтобы по ровной поверхности развивать высокую скорость.

У багги, которые водят по гравию, по песку, — чаще всего привод полный, реже — задний. Аналогично багги, траки чаще всего используют полный привод. Монстры с огромными колесами, в основном — полный привод. Шоссейные модели, для езды по ровным поверхностям, чаще — с полным приводом.

Когда стоит вопрос выбора между электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания, важно сравнить все достоинства и недостатки того и другого типа двигателей, чтобы выбор получился рациональным.

Так, модели на жидком топливе способны развивать огромные скорости — до 80 км/ч, но задумайтесь, чем чреваты аварии, лобовые столкновения на таких скоростях. Стоит случайно врезаться в стену, и потребуется дорогостоящий ремонт.

Потяните ли вы регулярные заправки качественным топливом, которое дороже бензина? Хотя, объем двигателя мал, и 4-литровой канистры хватит надолго, но все же. Плюс ДВС в том, что продолжительность езды по времени довольно значительна, при этом звук двигателя очень реалистичен. Модели на ДВС дороже моделей на электродвигателях.

Отсюда виден основной минус радиоуправляемых моделей на электродвигателях — у них довольно быстро садится аккумулятор, и езда на одной зарядке вряд ли будет длиться более четверти часа. Но модели на электродвигателях, в сравнении с моделями на ДВС, ездят очень тихо, мотор почти не слышно, нет выхлопов, высокое ускорение, хотя и невелика скорость. Тем не менее, придется раскошелиться на хороший аккумулятор и на зарядное устройство, чтобы заряжаться от сети или от автомобильного прикуривателя.

Принципиально радиоуправление моделей не зависит от масштаба, оно устанавливается на модель в формате Ready to run, если вы покупаете модель, и не требует от потребителя ничего кроме того, чтобы взять в руки пульт, и приступить к вождению. Однако, некоторые модели продаются в виде конструктора, и наконец, кто-то захочет самостоятельно изготовить модель. Поэтому давайте все же рассмотрим принцип работы системы радиоуправления.

В моделях на электродвигателях (как и на моделях с ДВС) установлен приемник. Когда на пульте управления нажимается курок или поворачивается рулевое колесо, приемник внутри модели тут же принимает посланный с пульта сигнал. Сигнал обрабатывается в приемнике, и соответствующее устройство в конструкции модели приводится в действие.

При повороте рулевого колеса (на пульте), сервопривод заставит через тяги повернуться колеса. При нажатии на курок газа, регулятор скорости получит сигнал к изменению оборотов двигателя, и через передачу (кардан или ремни) колеса начнут вращаться быстрее или медленнее. Мотор, как и электроника приемника с регулятором скорости, питается от батареи.

Если говорить о моделях с ДВС, то при нажатии на курок газа на пульте, или при повороте руля на пульте, все так же посылается сигнал в приемник. Приемник обрабатывает сигнал, и включает соответствующие устройства.

При повороте руля на пульте, через систему тяг сервомотор заставит колеса повернуть. При нажатии на газ, второй сервомотор станет двигать заслонку карбюратора, и топливно-воздушная смесь будет подана в цилиндр потоком определенного объема, — скорость изменится. Для питания сервомоторов используется батарея.

Итак, как вы поняли, в конструкцию именно радиоуправляемой модели входят следующие неотъемлемые ее компоненты: пульт управления, приемник, сервоприводы, двигатель (электрический или ДВС), регулятор скорости для электродвигателей. Данные части продаются в виде комплектов или по отдельности.

Остановимся более подробно на принципе работы электроники передатчика и приемника. Передатчик представляет собой в простейшем виде высокочастотный генератор и низкочастотный модулятор. Модулятор включает высокочастотный генератор с частотой команды. Излучаемый антенной пульта, модулированный высокочастотный сигнал принимается приемником, установленным на модели.

Приемник содержит усилитель низкой частоты, высокочастотный каскад и электронное реле. Высокочастотный каскад усиливает и детектирует принятый сигнал, затем сигнал фильтруется, и отфильтрованный сигнал поступает на вход усилителя низкой частоты. Ток низкой частоты сигнала команды действует на эмиттерный повторитель, который приводит к срабатыванию реле в цепи питания соответствующего двигателя.

В простейшем виде радиоуправляемая модель способна ехать вперед и поворачивать, это зависит, разумеется, от количества сервоприводов. Так, квадрокоптер может обладать шестью приводами.

Что касается команд, то они могут передаваться и по радиоканалу, и по wi-fi, и по bluetooth, и по ИК, благодаря тому, что сигнал как-никак всегда кодируется, и не создает помех, а приемник легко распознает свой сигнал, благодаря предварительной настройке.

Теперь остановимся на аккумуляторах для моделей с электродвигателем. Сегодня распространены три типа аккумуляторов: Никель-кадмиевые, никель-металлгидридные и литиевые . Напряжение 7,2 В характерно для первых двух типов, и 7,4 вольта — для литиевых. Литиевые нынче все более популярны, их емкость достигает десятков миллиампер-часов, хотя цена, конечно, соответствующая.

Что касается жидкого топлива, то здесь, как говорилось выше, требуется особое топливо, которое содержит нитрометан. Нитрометан усиливает отдачу ДВС, и содержание сего компонента обычно лежит в диапазоне 16-25%. Содержащееся в топливе масло обеспечивает двигателю смазку. На канистре с топливом указывается процентное содержание в топливе нитрометана, а также тип моделей, для которых данное топливо подойдет.

Кузовы изготавливают из поликарбоната, — легкого и эластичного материала, стойкого к ударам. В продаже есть модели с кузовом и без. Кузов для своей модели можно приобрести и отдельно. Благо, выбор кузовов сегодня очень велик.

Есть прозрачные и окрашенные варианты. Прозрачные можно покрасить изнутри краской для поликарбоната, такая краска продается в магазинах моделей. Для новичков лучше всего подойдет кузов более эластичный, чтобы управление неопытного водителя не привело бы к быстрому его разрушению от аварийных ударов.

Смотрите также у нас на сайте: Устройство и программирование микроконтроллеров для начинающих