Serwa analogowe a cyfrowe
Serwo to silnik z przekładnią i elektroniką sterującą, który obraca się do zadanego położenia na podstawie sygnału z odbiornika. Serwa analogowe odczytują sygnał sterujący z częstotliwością około 50 Hz (co 20 ms). Serwa cyfrowe przetwarzają sygnał z częstotliwością 200 do 300 Hz, co daje szybszą reakcję na zmiany położenia i silniejsze trzymanie pozycji pod obciążeniem.
Serwa cyfrowe mają wyższą rozdzielczość ruchu i mniejsze opóźnienie, ale pobierają więcej prądu. W modelach z wieloma serwami cyfrowymi (np. sześć serw w modelu akrobacyjnym) konieczne jest mocniejsze zasilanie (BEC o wyższej wydajności prądowej lub dedykowany pakiet odbiornikowy).
Dla początkujących modelarzy RC serwa analogowe są wystarczające w trenerach i prostych modelach sportowych. Serwa cyfrowe stają się istotne w modelach szybkich, akrobacyjnych i w makietach, gdzie precyzja i szybkość reakcji powierzchni sterowych mają kluczowe znaczenie.
Moment obrotowy a prędkość serwa
Dwa podstawowe parametry serwa to moment obrotowy (torque) i prędkość. Moment podawany jest w kg/cm (lub oz/in) i oznacza siłę, jaką serwo wytwarza na ramieniu o długości 1 cm. Prędkość podawana jest w sekundach na 60 stopni (np. 0.12 s/60 stopni) i oznacza czas obrotu orczyka o 60 stopni.
Modele treningowe wymagają serw o umiarkowanym momencie (3 do 6 kg/cm) i średniej prędkości. Modele akrobacyjne potrzebują serw szybkich (poniżej 0.10 s/60 stopni) o wysokim momencie (8 do 15 kg/cm). Szybowce RC wymagają serw o dużym momencie, ale niekoniecznie szybkich.
Ważne jest dopasowanie momentu do wielkości powierzchni sterowej i prędkości lotu. Większa powierzchnia sterowa i wyższa prędkość lotu generują większe siły aerodynamiczne na orczyku serwa. Zbyt słabe serwo będzie trząść się (flutter) lub nie utrzyma zadanego wychylenia.
Przekładnie: metal a plastik
Serwa z przekładniami plastikowymi są lżejsze i tańsze, ale mniej odporne na uderzenia i obciążenia. Zębatki plastikowe mogą się ścierać lub pękać przy gwałtownym obciążeniu (np. twardy start z ziemi, uderzenie skrzydła o ziemię).
Serwa z przekładniami metalowymi (MG, Metal Gear) są trwalsze i lepiej znoszą duże obciążenia, ale są cięższe i droższe. Typowym kompromisem jest zastosowanie serw MG na kluczowych powierzchniach sterowych (lotki, ster wysokości) i serw plastikowych na mniej obciążonych (ster kierunku w trenerze).
W modelach free flight z napędem RC (np. F1Q) waga jest krytyczna, więc stosuje się lekkie serwa mikrorozmiarowe (5 do 9 g) z przekładniami plastikowymi. W modelach o masie powyżej 2 kg serwa MG są praktycznie standardem.
Odbiorniki: PWM, PPM, SBUS
Odbiornik (RX) odbiera sygnał z nadajnika (TX) i przekształca go na sygnały sterujące serwami i ESC. Tradycyjne odbiorniki PWM mają oddzielne wyjście dla każdego kanału (po jednym kablu na serwo). System jest prosty, ale wymaga wielu przewodów.
PPM (Pulse Position Modulation) przesyła wszystkie kanały jednym przewodem, ale jest podatny na zakłócenia i ma ograniczoną rozdzielczość. PPM bywa używany w starszych systemach i w prostych zastosowaniach.
SBUS (Serial Bus) to protokół cyfrowy przesyłający do 16 kanałów jednym przewodem z wysoką rozdzielczością i niskim opóźnieniem. Większość nowoczesnych systemów RC korzysta z SBUS lub podobnych protokołów cyfrowych. Serwa SBUS podłączamy szeregowo (daisy chain), co redukuje okablowanie w kadłubie.
Przy wyborze odbiornika upewnij się, że jest kompatybilny z Twoim nadajnikiem (ten sam producent i ten sam protokół radiowy). Sprawdź liczbę kanałów (minimum 4 dla trenera: gaz, lotki, ster wysokości, ster kierunku) i zasięg (standardowy zasięg to 1 do 2 km, w systemach dalekiego zasięgu nawet 10 km i więcej).
Regulator ESC: dobór i parametry
Regulator (ESC) musi obsługiwać maksymalny ciągły prąd silnika z zapasem co najmniej 20%. Jeśli silnik pobiera maksymalnie 30 A, wybierz ESC o limicie co najmniej 36 A, a najlepiej 40 A.
Zwróć uwagę na liczbę obsługiwanych cel LiPo. ESC oznaczony jako 2S do 4S nie zadziała prawidłowo z pakietem 6S. Sprawdź też napięcie BEC i jego maksymalny prąd wyjściowy. Dla modelu z czterema serwami analogowymi BEC 5 V / 2 A jest wystarczający. Dla modelu z sześcioma serwami cyfrowymi potrzebujesz BEC 5 V / 5 A lub więcej, a lepiej zastosować oddzielny UBEC.
Funkcje programowalne ESC
Większość regulatorów pozwala na zmianę ustawień za pomocą kart programujących lub sygnałów z nadajnika. Najważniejsze parametry to:
- Typ hamulca (brake): wyłączony, miękki, twardy. Hamulec zatrzymuje śmigło po wyłączeniu gazu. W szybowcach RC z napędem elektrycznym hamulec jest pożądany, aby składane śmigło złożyło się prawidłowo.
- Timing silnika: wpływa na sprawność i moc. Fabryczne ustawienie jest odpowiednie dla większości zastosowań.
- Próg odcięcia napięcia (cutoff voltage): chroni pakiet LiPo przed głębokim rozładowaniem. Ustaw na 3.2 do 3.3 V na ogniwo. Zbyt niski próg grozi uszkodzeniem pakietu, zbyt wysoki powoduje przedwczesne wyłączenie silnika.
- Tryb odcięcia: miękki (stopniowe zmniejszanie mocy) jest bezpieczniejszy niż twardy (natychmiastowe odcięcie), ponieważ daje czas na bezpieczne lądowanie.
Dobór elektroniki do modelu
Na zakończenie, kilka praktycznych zasad doboru:
Zawsze sprawdź pobór prądu wszystkich serw i porównaj z wydajnością BEC. Jeśli suma przekracza 70% wydajności BEC, dodaj oddzielny UBEC lub dedykowany pakiet odbiornikowy.
- Trener elektryczny 1.2 do 1.5 m: serwa 9 g analogowe lub cyfrowe (moment 2 do 4 kg/cm), odbiornik 6-kanałowy, ESC 30 do 40 A z BEC.
- Model sportowy 1.5 do 1.8 m: serwa standardowe cyfrowe MG (moment 5 do 10 kg/cm), odbiornik 6 do 8 kanałów SBUS, ESC 40 do 60 A.
- Model akrobacyjny 1.5 m i większy: serwa szybkie cyfrowe MG (moment 8 do 15 kg/cm, prędkość poniżej 0.08 s/60 stopni), odbiornik 8 kanałów lub więcej, ESC 60 do 80 A z zewnętrznym UBEC.