Почти девять лет веду судомодельный кружок, последние три года - в городском Центре детского творчества. Но радиоуправляемыми моделями до недавнего времени заниматься не приходилось из-за трудностей в приобретении должной аппаратуры. Но вот удалось раздобыть старенький «Супронар-838», и сразу же возникли проблемы со штатным регулятором оборотов и реверсом ходового двигателя.

По опыту областных соревнований знаю, что большинство спортсменов, столкнувшись с аналогичными трудностями, прибегают к дополнительной рулевой машинке (РМ), с помощью которой коммутируют требуемые контакты. Только приемлемо это лишь на крупных моделях, а на мелких (Ф-2Ю, Ф-4А/Б), где борьба идет за каждый сэкономленный грамм, разместить еще одну РМ от старой и громоздкой отечественной аппаратуры - дело весьма проблематичное.

И тут как нельзя кстати появилась статья В.Жорника «Электронные регуляторы оборотов электродвигателей» («Моделист-конструктор» № 8 за 1998 год). Особенно привлекательным выглядело техническое решение с использованием импортной микросхемы ТА7291.

Но на поверку такой регулятор оказался довольно капризным. Вместо плавной работы электродвигателя, потребляющего от 8-вольтной аккумуляторной батареи ток 0,4 А, начались сплошные рывки, а микросхема ТА7291Р (установленная на теплоотводе-радиаторе) довольно сильно нагревалась. Правда, при снижении напряжения питания до 6,5 В (для этого пришлось из батареи удалить один Д-0,5) претензий к мотору поубавилось. Зато скорость упала настолько, что четырех минут, отведенных правилами на прохождение моделью требуемой дистанции, стало не хватать. Не оправдались также надежды на ТА7291Б - даже с двумя микросхемами этого типа, включенными параллельно, электродвигатель не смог работать надежно.

Появилось предположение, что виной всему слишком слабый сигнал, поступающий с интеграторов на управляющие выводы микросхемы, а потому, мол, необходимо ввести буферные ключи для поднятия его до ТТЛ-уровня управления. Но проверить справедливость этого предположения на практике не получилось.

Гораздо плодотворнее оказался иной путь: с заменой дорогостоящей импортной ТА7291 дешевыми и доступными транзисторными ключами. В результате удалось, использовав фрагменты уже не раз публиковавшихся технических решений, объединить все в надежно работающую конструкцию. В частности, в нее почти без изменений вошли предлагавшиеся В. Жорником ждущий мультивибратор, схема сравнения и интеграторы.

От интеграторов управляющие сигналы поступают теперь на К561ЛА7, включенную по триггерной схеме. Это позволяет не только защищать устройство от одновременного прохождения управляющего сигнала к обоим плечам транзисторных ключей (а значит, избегать короткого замыкания в цепи питания ходового электромотора), но и повышать управляющий сигнал до ТТЛ-уровня.

При подключении регулятора к приемнику следует учесть, что штатное напряжение питания последнего может оказаться больше Uпит дешифратора командных сигналов, выполненного в «Супронаре» на двух микросхемах К155ТМ2. И не исключено, что при подсоединении регулятора напрямую к источнику электроэнергии приемника уровень сигнала, созданный ждущим мультивибратором, превысит командный сигнал. А это может привести к сбоям в работе схемы сравнения.

Избежать появления такого рода последствий позволит ввод 5-вольтного стабилитрона (через токоограничивающий резистор) в цепь питания микросхем регулятора. Но есть и более оригинальное, проверенное практикой решение. Суть его в подключении «плюсовой» шины питания непосредственно к выводу 14 микросхемы К155ТМ2 приемника «Супронара».

Отладку регулятора выполняют в следующем порядке. Временно заменяют резистор 131 «подстроечником» на 33 - 68 кОм, а ползунок переменного резистора 132 устанавливают в среднее положение. Включают передатчик и приемник (ручки управления находятся в нейтральном положении), добиваются регулировкой 131 одновременного исчезновения сигнала на 10-м и 11-м выводах микросхемы DD1.

(резисторы и полупроводниковые диоды смонтированы вертикально; во избежание нагрева транзисторы желательно установить на радиаторы - алюминиевые пластины от детского «Конструктора»)

Затем временный «подстроечник» (31 выпаивают, измеряют его сопротивление и заменяют постоянным резистором уточненного номинала. Повторяют юстировку подстроенным резистором 132.

Далее с помощью подстроенных резисторов 135 и 136 выставляют режим работы интеграторов. Да так, чтобы при нейтральном положении ручки «газа» передатчика на выводах 10 и 11 микросхемы DD2 были логические нули. Зато при полном отклонении ручки «газа» (в любом из направлений) на одном из указанных выводов появлялась бы логическая единица. Подобрав номиналы подстроенных резисторов 135 и 136, а также конденсаторов СЗ и С4 добиваются плавного изменения скважности сигнала (от полного логического «0» до полной логической «1» на всем участке отклонения ручки «газа» передатчика) или дискретного срабатывания. В дальнейшем подстроенные 135 и 136 легко заменить на постоянные резисторы уточненных номиналов. Но можно оставить эти «подстроечники», зафиксировав их ползунки от возможного сдвига, вызываемого вибрацией корпуса модели, каплей нитрокраски или клея.

Данная схема регулятора хода была установлена на пластиковую модель немецкого линкора «Тирпиц» фирмы «Академия» (Южная Корея) в масштабе 1:350 (длина корпуса 717 мм) и на зимних городских судомодельных соревнованиях школьников «Золотое кольцо» заняла второе место в классе моделей F-4В, уступив всего несколько очков лидеру (модели немецкого торпедного катера S-boot в масштабе 1:72, оснащенной импортной аппаратурой радиоуправления).

Судомоделистам интересна будет, видимо, и модифицированная схема регулятора, успешно прошедшая самые строгие испытания. Она предназначена для установки на более крупных моделях и отличается от рассмотренной тем, что вместо транзисторных ключей в ней применена релейная коммутация с полной развязкой ходового электромотора по цепи питания приемника.

В. САВЕЛЬЕВ, г. Радужный, Владимирская обл.

Все радиоуправляемые автомодели с электромоторами оснащаются устройствами, позволяющими регулировать скорость перемещения вашей машинки, иначе говоря – изменяют частоту вращения вала двигателя по вашему желанию. Эти устройства называются регуляторами оборотов или регуляторами хода.

Раньше изменение оборотов электродвигателя выполнялось с помощью механического регулятора. Такие устройства имеют простую конструкцию, но «поедают» слишком много энергии батарей и, к тому же, не отличаются хорошей надежностью. Сегодня же используются прогрессивные электронные регуляторы хода, избавленными от недостатков своих предшественников.

Соответственно и регуляторы оборотов бывают «для коллекторных моторов» и «для бесколлекторных электродвигателей». Также существуют регуляторы для бессколлекторных электродвигателей, которые можно применять в работе с коллекторными моторами (но не наоборот!).

Профессиональные регуляторы хода могут иметь ряд дополнительных функций (кроме стандартного изменения оборотов вращения мотора). Это в первую очередь функция торможения (осуществляется замыканием обмоток электромотора через регулятор хода). Ряд регуляторов хода могут выполнять плавное торможение, которое снижает нагрев обмоток и нагрузки на коллектор. Также некоторые регуляторы хода реверсируют направление вращения электродвигателя, тем самым обеспечивая модель функцией заднего хода. В этом случае на мотор машинки подается не полное расчетное рабочее напряжение, так как вся мощность в данном случае не нужна.

Также ряд регуляторов оснащают так называемой ВЕС-системой (используется чаще всего на регуляторах для низковольтных электромоторов). Эта система позволяет уйти от необходимости установки на модель аккумулятора для радиоаппаратуры и управления (при наличии этой системы радиоуправление запитывается от силового аккумулятора модели).

Мощные регуляторы хода, работающие с повышенным напряжением (от 15 до 36 элементов батарей) имеют гальваническую развязку, предотвращающие попадание импульсных помех на чувствительные входные цепи радиоприемников.

Некоторые регуляторы оборотов оснащаются функцией POR (сброс при старте).

Эта функция предотвращает мгновенный набор мотором оборотов при подключении батареи (так сказать, защита от забывчивости). При наличии такой системы регулятор автоматически переводит электродвигатель в режим «Стоп» при подключении батареи. Отсутствие такой функции нередко приводило к травмам.

Полезна также и функция PCO (Power Cut Off). Она отключает электромотор от цепи при разряжении силовой батареи ниже установленного уровня. Функция PCO защищает ваш силовой аккумулятор от переразряда. Наличие такой функции крайне желательно для радиоуправляемых летающих моделей (при разряде силовой батареи вы успеете безопасно посадить свою модель до того, как у вас просто исчезнет питание).

Функция ТОР (Thermal Overload Protection) защищает силовые ключи от перегрузки по току, предотвращает тепловое разрушение полупроводников.

От перегрева регуляторы защищает функция TP (Thermal Protection). TP подразумевает наличие термодатчика, который отключает регулятор хода при перегреве.

Система RVP (Reverse Voltage Protection) предупреждает переполюсовку источника питания. Эта функция применяется не часто, так как ее наличие сильно удорожает регулятор и одновременно негативно влияет на его рабочие характеристики.

Подбирая регулятор хода для своей модели, обязательно учитывайте его рабочие характеристики. Выбранный вами регулятор должен (по паспорту) подходить к имеющемуся у вас электромотору и батареям (по типу). Часть регуляторов хода могут работать с аккумуляторами различных типов (тип используемой батареи устанавливается в настройках регулятора).

Обращайте внимание на значения максимального допустимого тока, которое регулятор может выдавать продолжительное время, а также максимальный ток, на который рассчитаны силовые ключи регулятора. Помните об «узких» местах: это проводка и плата. Они, как правило, выходят из строя в первую очередь.

Следует также учитывать и значение максимального пикового тока (возникает в мгновение старта, например). В паспорте регулятора хода указывается, с какими моторами (по количеству витков) он совместим.

Еще один важный параметр – максимальное рабочее напряжение. Нельзя подавать на регулятор напряжение, выше установленного производителем.

Для расчета потерь энергии важно также знать и внутреннее сопротивление регулятора. Конечно, такие расчеты больше нужны для профессиональных гонщиков, но помните – эта характеристика указывается в паспорте изделия и чем ее значение меньше, тем лучше.

Популярные модели регуляторов хода рассчитаны на работу с многими радиоуправляемыми моделями, поэтому производители предусматривают возможность их регулировки по определенным параметрам.

Настраивается чаще всего:

Положения джойстиков передатчика по режимам;

Подключение-отключение режимов тормоза и реверса;

Изменение частоты импульсного регулирования при работе с различными моторами;

Изменение фаз трехфазного тока относительно положения ротора.

Кроме этого, следует помнить, что существуют регуляторы хода, конкретно нацеленные на автомодели, авиамодели, модели судов. Их не рекомендуют применять для других типов радиоуправляемых моделей.

Регуляторы оборотов подключаются к силовой батарее и электромотору проводами. Для эффективной долговременной работы очень важно качество этих самых проводов.

Для токов до 20 А – 1 мм.кв.;

Для токов до 30 А – 1.5 мм.кв.;

Для токов до 50 А – 2.5 мм.кв.;

Для токов до 80 А – 4 мм.кв.

Нельзя занижать сечение проводов! Это приводит к потере мощности и отдачи, а нередко – и к пожару!

На профуровне провода между мотором и регулятором хода припаиваются. В любительских моделях эти провода часто крепятся на разъемах.

В силовые провода выключатель, чаще всего, не устанавливается. Как правило, выключатель ставится в цепи питания на приемник и сервомашинки.

Современные регуляторы хода выделяют достаточное количество тепла, поэтому их оснащают теплоотводящими радиаторами и даже кулерами для более эффективного охлаждения.

При использовании моделей, оснащенных несколькими электромоторами, устанавливают или такое же количество регуляторов хода, или один регулятор, обслуживающий несколько электромоторов. В этом случае важно помнить, что максимальный допустимый ток регулятора не должен быть больше, чем суммарный потребляемый ток всех электромоторов, подключенных к регулятору. В любом случае, необходимо ознакомиться, допускается ли такое подключение к регулятору производителем.

Регуляторы хода высокого уровня стоят значительных средств. Поэтому, при выходе регулятора из строя не спешите его выбрасывать, а обратитесь в специализированную мастерскую. Часто сломанные регуляторы можно восстановить, заменив сгоревшие компоненты.

Сегодня рассмотрим самодельный , он предназначен для судомоделей класса копии.

Регуляторы такого типа фабричного производства, лично я, пока не встречал. В сети попадалось несколько схем на подобные устройства, но были слишком сложные или же печатные платы к ним были очень сложны в изготовлении. Так же надо было самостоятельно разбираться в программировании для прошивок. Сейчас некоторые моменты не помню, но возпроизвести предлагаемые регуляторы как-то не сложилось. Несколько лет назад, в Сети, я познакомился с человеком, профессионально разбирающимся в электронике и понимающим специфику судомоделей. По моей просьбе он разработал довольно не сложный и не очень дорогой в производстве регулятор хода для моделей с раздраем .

Устройство собрано на микроконтроллере PIC16F628a, управляющие ключи выполнены на полевых транзисторах IRF7416 и IRF7413 в корпусе SO-8. Этот регулятор имеет функцию калибровки под любую радиоаппаратуру и отсечки для Li-PO аккумуляторов. Размеры регулятора 71х22х15мм, рабочее напряжение устройства 7-12вольт, максимальный ток 6А на один мотор, что вполне достаточно дня небольших судомоделей из пластмассы, например класса F4A или F4C.

Если Вам необходимы более высокие максимальные значения по току, то имеется возможность установить в H-мосты более мощные транзисторы. Схема такого регулятора и печатная плата под него тоже разрабатывалась. Этот регулятор хода не имеет защиты от переполюсовки и перенапряжения. Будьте очень внимательны при его подключении. Данное устройство собиралось личной мной и проверялось на модели фирмы Revell Schnellboot S-100 в масштабе 1:72. Вот так выглядит регулятор, установленный в модель этого катера.

Вы можете посмотреть видео в HD качестве, как ведет себя модель на воде оборудованная данным устройством.

Если Вы заинтересовались регулятором хода для моделей с раздраем , то по вопросам его приобретения или приобретения документации и прошивки к нему, обращайтесь к разработчику Сергею aka RA9UBD по e-mail: [email protected]

При постройке радиоуправляемых судомоделей, в которых используются электродвигатели, предусматривают специальные приборы управления скоростью и направлением вращения ротора. Обычно применяют контактные устройства, устанавливаемые на рулевые машинки, или электронные регуляторы оборотов («спид-контроллеры»).

Регуляторы промышленного производства весьма дороги и часто не являются оптимальными. Предлагаю несколько простых схем, совместимых со стандартной аппаратурой радиоуправления, предназначенных для использования на судомоделях классов F2, FSR-ECO и радиоуправляемых игрушках. Типовая блок-схема реверсивного регулятора оборотов малой мощности приведена на рис. 1. Она работает следующим образом.

Импульс с приемного устройства поступает на вход опорного ждущего мультивибратора и передним фронтом запускает его. Входной и выходной импульсы ждущего мультивибратора следуют на схему сравнения, имеющую два выхода, и в случае несовпадения длительностей на том или другом выходе (в зависимости от того, какой импульс больше) формируется разностный импульс.

Далее он «растягивается» по времени на интеграторах, формируется в виде широтно-импульсного сигнала на пороговых устройствах и усиливается на мостовом выходном каскаде. Регуляторы, имеющие описанную блок-схему, просты, не требуют сложной регулировки, но имеют небольшую выходную мощность. Их рабочее напряжение, как правило, не превышает 12 В, рабочий ток - нескольких ампер. Ждущий мультивибратор и схема сравнения собраны на микросхеме К561ЛЕ5, содержащей четыре логических элемента типа 2ИЛИ-НЕ (рис. 2).

Разностные импульсы через диоды и ограничительные резисторы подаются на RC-цепочки, использующиеся в качестве интеграторов. Пороговые устройства и мостовой усилитель мощности выполнены на микросхеме ТА7291. Она разработана фирмой TOSHIBA для управления электродвигателями загрузки кассет в видеомагнитофонах и вполне подходит для небольших моделей класса F2A.

Эта микросхема имеет большое входное сопротивление (150 кОм), схему защиты от одновременного срабатывания и защиту от перегрузки. Максимальный рабочий ток ее - 2 А (при токе нагрузки 1 А), падение напряжения - 1,2 В. Допускается параллельное включение до четырех таких микросхем, что позволяет увеличить выходной ток регулятора. ТА7291 выпускается в двух вариантах корпуса - Р и S. Отличие заключается в размерах и рассеиваемой мощности, которая у Р в четыре раза больше, чем у S.

Микросхему в корпусе варианта Р можно устанавливать на радиатор тепло-отвода. Для небольших моделей и игрушек в качестве порогового устройства и усилителя мощности можно использовать микросхему LB1638. Она отличается миниатюрными габаритами и малым падением напряжения; максимальный рабочий ток ее - 1 А, напряжение - 12 В. Для моделей с более мощными двигателями подойдет регулятор оборотов, блок-схема которого показана на рис. 4.

В этом регуляторе, в отличие от предыдущего, имеются две схемы сравнения: детектор длительности, который задает направление вращения, и схема выделения разностного импульса, которая «растягивает», ограничивает и подает импульс на усилитель мощности. Выходная мощность регулируется транзистором, а направление вращения - реле, управляемым детектором длительности. Регулятор, выполненный по такой блок-схеме, не имеет теоретического ограничения выходной мощности.

На практике выходной ток ограничивается характеристиками транзистора (современные полевые транзисторы допускают более 100 А) и контактов реле (автомобильные работают и при токах более 30 А). Рабочее напряжение ограничивается только характеристиками реле. Ждущий мультивибратор и детектор длительности мощного регулятора (рис. 5) построены на микросхеме К561ТМ2, представляющей собой два независимых D-триггера с динамической записью.

Схема сравнения и пороговое устройство собраны на микросхеме К561ЛП2, в ее состав входят четыре элемента типа «Исключающее ИЛИ». Выходной транзистор КТ829 (КТ827) должен иметь коэффициент усиления не менее 1000 и устанавливаться на радиаторе тепло-отвода. Максимальный выходной ток регулятора 4 А (КТ829) или 8 А (КТ827). Такие токи способно надежно выдерживать реле типа РЭС9. Принципиальная электрическая схема простейшего регулятора оборотов для моделей класса FSR-ECO представлена на рис.6.

Она работает так же, как и схема, приведенная на рис. 2, но без реверса. Напряжение питания подается на приемник через регулятор. В качестве оконечного каскада усилителя мощности используются полевые транзисторы BUZ100, выпускаемые фирмой PHILIPS для применения в мощных ключевых устройствах. Максимальный импульсный ток регулятора - 100 А, максимальный в течение 5 с - 50 А, максимальный ток длительного включения - 20 А.

Максимальное напряжение питания - 18 В. Падение напряжения на регуляторе не более 0,3 В при токе 20 А. Выходные транзисторы должны устанавливаться на радиаторах теплоотвода. При снижении напряжения питания до уровня менее 7,2 В максимальный выходной ток уменьшается. Для его увеличения допускается параллельное подключение дополнительных транзисторов.

Транзисторы BUZ100 можно заменить на аналогичные производства других фирм или на менее мощные, но с параллельным подключением. Во всех описанных регуляторах допускается применение любых типов резисторов и конденсаторов, рабочее напряжение последних должно быть не менее 20 В. Электродвигатели необходимо оборудовать системой гашения помех.

Рис. 1. Типовая блок-схема маломощного реверсивного регулятора оборотов: 1 - мультивибратор ждущий; 2 - схема сравнения; 3,5 - интеграторы; 4,6 - устройства пороговые; 7 - усилитель мощности мостовой; 8 - устройство исполнительное (электродвигатель).

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема (а) и временные диаграммы (б) маломощного регулятора оборотов.

Рис. 3. Обозначение выводов микросхем ТА7291 и LB1638.

Рис. 4. Блок-схема мощного регуляторов оборотов: 1 - мультивибратор ждущий; 2 - детектор длительности; 3 - схема сравнения; 4 - интегратор; 5 - устройство пороговое; 6 - реле реверса; 7 - усилитель мощности выходной; 8 - устройство исполнительное (электродвигатель).

Рис. 5. Принципиальная электрическая схема мощного регулятора оборотов.

Рис. 6. Принципиальная электрическая схема простейшего регулятора оборотов для моделей класса FSR-ECO.