Назад

 

	Цифровые сервомашинки, их плюсы и минусы.
	За последние годы, рулевые машинки для радиоуправляемых моделей, прошли большой путь “эволюции”. Размер, вес, скорость срабатывания, мощь крутящего момента, и некоторые другие характеристики, постоянно подвергались изменению и совершенствованию фирмами изготовителями, для того, чтобы приблизить управление модели к идеальным условиям - когда машинка будет реагировать на команду, поступающую с пульта управления с нужным усилием и скоростью.   Одним из таких усовершенствований, которое без малого можно назвать революцией или, если хотите, ступенью эволюции, в управлении моделями, стало появление на рынке модельной электроники цифровых серво машинок (Digital Servos), которые разделили весь мир серво машинок на: цифровые машинки и нецифровые - стандартные. Появление цифровых машинок, позволило расширить горизонты занятия хобби, с точки зрения скорости и точности управления, поскольку цифровые машинки имеют большие преимущества в работе над всеми стандартными машинками (и даже теми, которые оснащены мотором без сердечника/якоря).    Резонно было бы заметить, что наравне с такими значительными преимуществами в работе, должны быть и какие-то недостатки или хотя бы неудобства.… Чуть ниже, я попытаюсь, рассказать обо всех плюсах и минусах цифровых машинок, а так же развеять некоторые мифы и сомнения, которыми полон наш интернет.     Cходства и различия.
	Внутри стандартной машинки, помимо мотора и шестерёнок, находятся: обычный логический чин, компоненты регулировки сигнала и стандартный 30й провод для подключения к приёмнику.	Внутри цифровой машинки, помимо всё тех же шестерёнок и мотора, находится: микропроцессор, контролируемый кварцевыми кристаллами, усилитель FET, а так же толстый 50й провод для подключения к приёмнику.
	Начнём с того, что разберемся, по каким же параметрам стандартные и цифровые машинки сходны, а по каким различны.    По своей внутренней структуре, цифровые машинки очень похожи на стандартные. Они имеют абсолютно такие же шестерёнки, моторы и корпусы, что и обычные машинки, однако помимо всего этого, в них ещё установлен и микропроцессор, который анализирует входящий сигнал и управляет мотором. Особенно важно то, что в цифровых, так же как и в стандартных машинках, есть потенциометр обратной связи, который очень необходим для сервомашинок, поскольку именно он отвечает за отработку машинки в сторону противоположную усилию при оказании нагрузки на плечо (в ситуации, когда на неподвижное плечо оказывается усилие, плечо будет сопротивляться, и соответственно не сдвинется в сторону под воздействием усилия).    Типичным заблуждением, по поводу вышесказанного, является то, что многие люди полагают, что мотор или шестерёнки в цифровых машинках существенно отличаются от таких же деталей в стандартных машинках. Пожалуйста, не повторяйте ошибки других! Основными отличиями цифровых машинок от стандартных является: обработка входящей информации, поступающей с приёмника подача вольтажа на мотор сервомашинки уменьшение мёртвой зоны при срабатывании машинки повышение удерживающей силы машинки, при оказании усилия на плечо     Принципы работы.      Для того чтобы разбираться в том, что “хорошо” а что “плохо” для рулевых машинок, нужно чётко представлять, какие же процессы происходят внутри машинки. Поэтому, давайте проанализируем и разберём работу стандартной машинки.    Во время покоя машинки, когда на нее не посылается сигнал, и не действуют никакие силы, в ней соответственно, и не происходит никаких процессов – напряжение на сервомотор не подаётся, плечо не двигается, расход энергии минимальный.    После того, как машинке посылается с приёмника сигнал совершить какое-то движение, или в случае если на её плечо оказывается какое-то усилие или давление, машинка сразу начинает отрабатывать полученный сигнал, реагируя на него, подачей энергии на сервомотор (эта энергия необходима для активации мотора и соответственно самого движения плеча машинки, другими словами, когда машинке нужно двигать плечом, она просто посылает напряжение на мотор). Напряжение, которое направляется на сервомотор, является максимальным вольтажом данной машинки (в основном используются машинки с вольтажом 4,5 V и 6V) . Вольтаж постоянно, с частотой 50 циклов в секунду, включается и выключается, образовывая этими включениями – вспышки или пульсы энергии. Этот вольтаж в виде пульсов поступает на мотор машинки пропорционально, т.е. величина каждого пульса постепенно нарастает до тех пор, пока не станет максимальной и не передвинет плечо на новую позицию (так называемый эффект speed controller’a).    Во время вращения плеча машинки, весь её ход контролируется специальным потенциометром, который анализирует путь плеча. И когда с потенциометра поступает сигнал о том, что, требуемая точка пути плеча машинки достигнута, то величина вспышек/пульсов энергии начинает плавно уменьшаться, до тех пор, пока никакой энергии не будет подаваться на сервомотор, и он не остановиться.    Если Вы не очень хорошо представляете, о чём всё-таки идёт речь даже после прочтения ещё раз предыдущих абзацев, не расстраивайтесь, главное, чтобы Вы поняли, то, что машинка управляется энергией аккумулятора, установленным на вашей модели, причём энергия постоянно пульсирует пропорционально нужному усилию. Энергия, как вы понимаете, это вольтаж вашей батарейки.      На сравнительных диаграммах внизу, представлена цифровая и не цифровая машинка, в различные периоды движения. №1 – Полный покой №2 – Небольшое движение, небольшой импульс №3 – Большой импульс
	Из диаграмм видно, что если на мотор поступает небольшой импульс с последующей паузой, то это не даёт мотору стандартной сервомашинки достаточно усилия или сил для поворота, в то время как, импульс, активированный на большой промежуток времени, наоборот даёт.   Применительно к управлению модели на практике, это значит, что небольшие отклонения ручек на радиоуправлении, которые как раз и посылают машинке небольшие импульсы, крайне неэффективны, потому что благодаря ним, у машинки появляется своего рода «Мёртвая зона» т.е. зона около центра вращения машинки, где она начинает, вяло реагировать на команды с радиоуправления, как бы проваливаясь.
	Основные преимущества цифровых машинок.      Теперь, когда мы немножко разобрались в процессах, происходящих внутри рулевой машинки, давайте посмотрим на преимущества, которыми обладает цифровая машинка, по сравнению со стандартной.    Внутри цифровой машинки, как мы уже знаем, стоит специальный микропроцессор. Этот микропроцессор, установлен таким образом, что после получения сигнала с приемника, машинка не начинает сразу же на него реагировать, двигая плечом, а сначала пропускает этот сигнал через микропроцессор. Внутри микропроцессора, сигнал преобразуется определенным образом (если быть точнее - в зависимости от программы микропроцессора), и потом, поступает на сервомотор.    Для чего это надо? Каждая рулевая машинка, обладает определённым набором свойственных только ей параметров, скорость поворота плеча усилие и.т.д. Эти параметры, как мы теперь уже знаем, определяются, и могут изменяться, в зависимости от: величины вольтажа машинки и длинны пульсов вольтажа, которые посылаются машинкой на сервомотор. В цифровой машинке, благодаря микропроцессору, все эти физические параметры формируются внутри процессора в виде сигнала, самой сервомашинкой в соответствии с её программой, а потом просто отсылаются на мотор, “чтобы мотор сделал свою работу и повернул плечо, так как его попросили”.    В итоге, у нас получается, что цифровая машинка, благодаря такой схеме обработки сигнала процессором, работает более сбалансировано, так как она исходит из оптимальных возможностей самой машинки, и из её функциональной направленности (элероны, газ, хвост и.т.д.)    Следующим этапом или пунктом, где цифровая машинка намного превосходит стандартную, является частота подачи сигнала мотору. Если и найдутся люди которые будут думать, что предыдущие преимущество вовсе таковым и не является, что, на мой взгляд, является весьма сомнительным, то то, о чем мы будем говорить сейчас, не может, или, по крайней мере, не должно вызвать ни грамма сомнения, даже у самых закоренелых скептиков.    В этой статье уже упоминалось рание, что частота, с которой “мозг” машинки посылает пульсы энергии на сервомотор, равна - 50 пульсов/сек. Я не стал специально акцентировать на этом Ваше внимание, поскольку, этот пункт требует отдельного рассмотрения…    Все стандартные машинки (фирмы Futaba) действительно работают с частотой равной 50 пульсов в секунду, и в этой связи, бесспорным преимуществом цифровых машинок, будет являться, именно частота подачи сигнала мотору.    Цифровые машинки, работают с частотой 300 пульсов в секунду, т.е. в 6 раз быстрее стандартных. Такая большая частота, даёт цифровой машинке целый ряд преимуществ, а именно: у машинок появляется большая интенсивность к повороту, потому что энергия/вольтаж пульсирует к мотору более часто; мотор реагирует на команды быстрее; уменьшение или увеличение энергии необходимое для ускорения/замедления мотора машинки, передается быстрее и.т.д.    Подытоживая вышесказанное, можно отметить, что цифровая машинка, в одинаковых со стандартной машинкой условиях, будет иметь гораздо более быстрое срабатывание и более быстрое ускорение/замедление, что скажется, в первую очередь, на том, как вы будите чувствовать свою модель. Реакция машинок будет соответствовать, даже самым незначительным отклонениям ручек на пульте, а не запаздывать, как в случае с стандартными. Удерживающая сила и стойкость на скручивание у цифровых машинок будет гораздо больше, что позволит применять их в местах, где требуется особая точность и фиксация. И, наконец, почти решена проблема Мёртвой зоны срабатывания, которая, благодаря более быстрому сигналу, уменьшилась в несколько раз (модель не будет больше раскачиваться в воздухе, как бы плавая, а будет точно, без замедления отрабатывать полученный сигнал).   Для наглядности, давайте посмотрим на сравнительную таблицу, двух одинаковых по своим характеристикам машинок, одна из которых цифровая, а другая - стандартная, и ещё раз проанализируем, как отличаются их движения.
	Эта сравнительная таблица, показывает мертвые зоны срабатывания двух Futaba’вских машинок со сходными характеристиками. Как Вы видите, S9450 имеет меньшую мёртвую зону срабатывания, и подаёт больше энергии намного быстрее, чем это делает S9402. На практике, это значит, что если вы попытаетесь сдвинуть плечо машинки S9450, то её обратное срабатывание, будет значительно быстрее, т.е. больше вольтажа/энергии подастся на мотор раньше, что приведёт к потрясающеё мощной по вольтажу силе удержания, и более точному позиционированию плеча машинки.
	Только один недостаток.   Работа мотора любой сервомашинки, заключается в постоянной подачи на мотор пульсов энергии. По сравнению со стандартными машинками, у цифровых - величина подачи больше, как минимум в шесть(6) раз. Но если энергия подаётся на мотор чаще и быстрее, значит и расход самой энергии должен заметно превышать расход энергии в стандартном варианте.… В этом, как раз, и заключается основной недостаток цифровых сервомашинок, они - потребляют больше энергии.    По своей сути, несколько большее потребление энергии, вовсе и не является проблемой как таковой, потому что на большинство моделей, вполне можно установить аккумуляторы большего объёма, произведя своего рода обмен: модель прибавит несколько грамм в весе, за счёт аккумулятора большего объёма, но зато приобретет потрясающие полётные характеристики. Например, аккумулятор фирмы Futaba, емкостью 1500mAH и вольтажом 4,6V , отличается от таково же аккумулятора с емкостью 1000mAH, всего на 4е грамма. Каждая модель по своим параметрам индивидуальна, но опыт показывает, что, вряд ли, даже из ста моделей найдётся хотя бы несколько, где 1-5 грамм что-то кардинально поменяют.    Если, Вы будите чуть чаше подзаряжать аккумулятор, а на свою модель установите индикатор зарядки аккумулятора, который будет показывать степень зарядки вашего «борта», то проблема расхода энергии отпадёт сама собой, так как Вы всегда сможете проконтролировать, насколько разряжена Ваша модель.       P.S. Поводом к написанию данной статьи, послужило расхожее мнение отечественных моделистов, подчас ничем необоснованное, кроме собственных эмоций, о том, что цифровые сервомашинки это - никчёмная трата денег, «выпендрёж» и.т.д. Очень хотелось бы надеяться, что после прочтения этой статьи, некоторые люди, смогут по-новому взглянут на данный вопрос, отбросив все предубеждения. Мы ни в коем случае не агитируем и не склоняем наших читателей к покупке чего-либо, а просто предоставляем вашему вниманию информацию, которая, надеемся, будет Вам полезна, и поможет сделать правильный выбор.       ( материалы и схемы, используемые в статье, взяты из официальных публикации фирмы FUTABA) У Вас есть какие-то уточнения или комментарии, тогда пишите на: rchobbycenter@mtu-net.ru