Do zprávy o letošním mezinárodním veletrhu hraček v Norimberku jsme záměrně nezařadili stať o soupravách pro dálkové ovládání modelů. Jejich nabídka je dnes tak široká, že ji nelze objektivně zhodnotit. Navíc jsou tato zařízení pro naše modeláře prakticky nedostupná. Uvítali jsme proto článek z pera ing. Jiřího HAVLA, státního trenéra pro motorové RC modely, v němž shrnuje poznatky o současném stavu v této oblasti, a to nikoli pouze z veletrhu v Norimberku.
Modelář 1978
Mnoho čtenářů se jistě zamýšlelo nebo zamýšlí nad otázkou, kam vlastně spěje vývoj RC souprav pro řízení modelů, kde je nebo bude cíl snažení jejich konstruktérů a výrobců. Odpověď na tuto otázku není snadná-snad ji vůbec nelze jednoznačně formulovat. Pokusím se v následujícím článku alespoň heslovitě popsat současný stav ve vývoji a konstrukci řídicích souprav a naznačit směry, kterými se asi další vývoj těchto elektronických zařízení bude ubírat v nejbližších letech.
Čemu tedy dnes říkáme moderní RC souprava? Pro odpověď na tuto otázku použiji myšlenek známého amerického specialisty a špičkového RC akrobata Jima Oddina, který se podobnou otázkou zabýval v únorovém čísle časopisu RC Modeler.
Multiplex-Combi je moderní souprava pro sportovní užiti. Vysílač lze doplnit zařízením Multinaut pro neproporcionální ovládání dalších 8 funkcí (třeba pro modely lodí). Pod vysílačem je zleva zdroj pro přijímač a serva, vf modul vysílače, přijímač s povytaženým (pro větší názornost) vf modulem a servomechanismy.
Vrcholem v nabídce firmy Graupner je vysílač Varioprop T14 Expert Micromodul s možnosti volby tzv. S-charakteristiky dvou ovládaných funkcí a výměnnými vf mikromoduly.
Je pochopitelné, že konstrukce moderních RC souprav je kromě požadavků a nároků uživatelů – tedy modelářů – ovlivněna značnou měrou i stupněm vývoje součástkové základny a obecné elektronické obvodové techniky a že zde navíc hraje značnou roli i obchodní stránka věci, která nepřímo nutí výrobce omezit na co nejmenší míru potřebu pracovních sil ve výrobě. V praxi to znamená, že prakticky do všech moderních RC souprav pronikly dnes již relativně levné integrované obvody nejrůznějších druhů, že řada velkých výrobců přišla na sériovou poloautomatickou výrobu a nabízí výrobní sortiment od nejlevnějších „dvoukanálů“ až po špičkové, tzv. programovatelné soupravy vyráběné (pochopitelně za „tučný“ příplatek) i na zakázku. Hlavním společným znakem současných moderních souprav je vysoká provozní spolehlivost, vynikající přesnost (pod 0,1 %) a linearita (pod 1 %) přenosu řídicích výchylek, relativně vysoká odolnost proti rušivým vf signálům a možnost snadného přechodu na jiné frekvenční pásmo pomocí výměnných vf modulů. V dalších odstavcích uvedu nyní charakteristické znaky jednotlivých částí jakési ideální (alespoň z. dnešního hlediska) řídicí soupravy. Použil jsem slovo „ideální“ hlavně proto, že dosud žádný výrobce nedal na trh soupravu splňující všechny uvedené znaky nebo chcete-li požadavky.
VYSÍLAČ
Jedním ze základních požadavků je dostatečný výkon vysílače (resp. jeho vf modulu) nejlépe na horní hranici povolené příslušnými předpisy, kterým musí
vyhovovat i dostatečné omezení vyzařování harmonických kmitočtů. Jako spodní hranici lze uvést výstupní výkon asi 0,5 W. Vybavení vysílače výměnnými vf moduly (tedy nikoli pouze krystaly) se stává samozřejmým požadavkem umožňujícím změnu frekvence nejen v daném pásmu, ale i snadný přechod do jiného kmitočtového pásma. Kodér vysílače by měl být konstruován na bázi multiplexoru a operačních zesilovačů, neboť toto řešení umožňuje skutečně dokonalé „naprogramování“ vysílače podle potřeb a požadavků uživatele. Takto řešený kodér mají vysílače např. firmy Kraft (SS a KP-7C), Royal Omega, Millcott Specialist, Microprop, Multiplex, Graupner Expert. Vysílač by měl mít možnost přepínání citlivosti kormidel (lépe snad velikosti výchylek) a nebo možnost přechodu na exponenciální výchylky (známá S-cha- rakteristika). Zejména pro „kopané“ obraty v nové sestavě FAl se zdá být tato podmínka velmi důležitá. U kodérů využívajících operační zesilovače není problémem aplikovat trimovací elementy s měnitelnou citlivostí, umožňující při zalétávání modelu použít větších výchylek a po zalétání přejít na malé výchylky a snížit tak nebezpečí případného nežádoucího roztrimování modelu na soutěži v době, kdy je vysílač uchován v depu a kdy nedopatřením může dojít k posunutí trimovacích členů. „Mixér“ umožňující současnou programovatelnou odezvu určitého ovládaného prvku (třeba vztlakových klapek) v závislosti na změně výchylky jiného prvku (třeba výškovky) se zdá být zbytečným přepychem, ale nové „hranaté“ obraty v sestavě FAI si takové ovládání přímo vynucují. Velmi důležitou součástí vysílače jsou ovládací mechanismy-tak často diskutované ,,kniply“. Jejich přesnost, tedy chod s minimálními vůlemi, je podstatnou podmínkou- přesnosti celého přenosového řetězu. Většina výrobců používá tzv. otevřené provedení (open gimbal). Je však třeba si uvědomit, že tento typ sám o sobě ještě nezaručuje přesnost přenosu a že hodně záleží na celkovém zpracování mechanismu a že i ostatní resp. jiné typy ovladačů mohou být při správném zpracování velmi přesné a účelu vyhovující. Nastavitelná délka ovládacích pák je sice maličkostí, ale má svoji důležitost zejména pro piloty užívající pro vysílač pomocný závěsný držák.
Dostatečně tvrdý zdroj napájecího napětí je spolu s vhodnou volbou součástek zárukou potřebné stability jak z hlediska informace přenášené většinou v pulsním zakódování, tak z hlediska vf výkonu.
Frekvenční modulace (FM) se jeví jako obecně výhodnější zejména proto, že FM přijímače jsou méně náchylné na nežádoucí příjem rušivých signálů.
Přepínače pro změnu smyslu otáčení serv, kterými‘ jsou vybaveny soupravy Kraft SS a Omega se zdají být zbytečné a snad i nebezpečné, pokud jsou přístupné přímo bez nutnosti vysílač otevřít. Pokud je opravdu třeba smysl otáčení některého serva změnit, dá se to většinou zajistit jednoduchým přepájením zkratovacích můstků ve vysílači.
Anténa vysílače by měla být uložena ve výkyvném kloubu nebo upevněna tak, aby pilot anténou automaticky nemířil na model při jeho sledování (jinak hrozí nebezpečí chvilkové neovladatelnosti modelu díky nepříznivé vyzařovací charakteristice prutové antény).
PŘIJÍMAČ
Stejně jako vysílač by měl mít přijímač vstupní vf obvody výměnné ve formě
kompaktního modulu. Toto řešení by nemělo zvětšit nad únosnou míru celkové rozměry přijímače ani jeho hmotnost.
Pro odstranění problémů se zrcadlovými kmitočty by měl být v přijímači krystalový nebo keramický filtr v mezifrekvenčním zesilovači. Doporučuje se rovněž dvojí směšování (mezifrekvence 10,7 a 0,455 MHz).
Citlivost přijímače by neměla být příliš vysoká, aby přijímač nebyl náchylný na přehlcení resp. křížovou modulaci v situacích, kdy se model pohybuje v blízkosti jiného vysílače. Velkou roli zde hraje i správně navržené a dostatečně účinné AVC.
Šířka pásma přijímače by měla být co nejmenší, zejména“ v poměrně úzkých evropských pásmech 35 a 40 MHz.
Přijímač by měl uspokojivě pracovat i při relativně nízkém napájecím napětí, což by mělo zaručit funkci celého zařízení i při případném náhlém poškození (většinou zkrat) jednoho článku napájecí baterie.
Impulsní výstup z dekodéru by měl být dostatečně stabilní (tvrdý), aby bylo možné připojit paralelně dvě serva na výstup jednoho kanálu.
Spolehlivá kombinovaná zásuvka pro připojení serv a napájení se zdá být zejména s ohledem na dlouhodobé použití přijímače vhodnější než jednotlivé zásuvky na samostatných kabelech, které se většinou stávají prvním zdrojem poruch po delším používání přijímače.
Anténa přijímače by měla být připojena k přijímači spolehlivou zástrčku tak, aby přijímač mohl být snadno přemístěn do druhého modelu bez nutnosti demontáže antény:
SERVOMECHANISMY
Vysoká přesnost a linearita serv je samozřejmým požadavkem. S tím souvisí nutnost přesného „nulování“ serv při dojíždění do středové polohy. Dobré servo musí reagovat na každou-byť sebenepatrnější – výchylku ovládacích pák vysílače.
Mechanické převody musí být dostatečně robustní a musí být dobře uloženy v pevném pouzdru, aby případné vnější vibrace nemohly servo poškodit.
Konektor serva musí být pochopitelně spolehlivý a spolu s přívodním kabelem musí snést často hrubé zacházení při manipulaci. Jako nevýhodné se z tohoto hlediska jeví kabely s konektory pootočenými o 90° proti ose kabelu (Graupner, Futaba atp.), protože tahem v ose kabelu dochází k nepříjemnému páčení konektoru.
S ohledem na připojení táhel k ovládaným prvkům by měla být možnost použít buď posuvných výstupu (jako např. stará šedivá serva Varioprop) nebo otočné páky. To umožňuje třeba servo KPS-10 firmy Kraft (mimochodem již více než 10 let staré!).
Řez tzv. otevřeným ovládačem soupravy Multiplex Professional FM 7
Rychlost pohybu výstupních pák je rovněž velmi důležitá, zejména pro obraty nové sestavy FAI. Neměla by být horší než 0,4 sekundy pro přeběhnutí výstupní páky serva z jedné krajní polohy do druhé. Ze stejného důvodu by zejména pro větší modely nemělo mít servo menší výstupní kroutící moment než 2,5 kp/cm.
Znakem dobrého moderního serva se stává uspořádání s potenciometrem naháněným samostatně přes zvláštní převod. To umožňuje navíc i snadné dotrimování středové polohy za chodu.Uložení výstupního hřídele v kuličkových ložiskách a zdůrazňování přesnosti kovových ozubených kol se zdá být spíše obchodním reklamním trikem a nemá při současné přesnosti zpracování umělých hmot tlakovým odstříkáváním na lisech vážnější význam.
DOPLŇKY SOUPRAVY
V této části by asi bylo vhodné poukázat na nutnost spolehlivé kabeláže včetně vypínače a zástrčky pro nabíječ a na užitečnost kontrolních přístrojů (většinou na vysílači) pro kontrolu stavu baterií vysílače i přijímače pod určitou zátěží. Užitečná je i možnost ovládání buď všech nebo alespoň některých serv simulovaným signálem nebo přímo z kodéru vysílače, jehož vf část je v tom případě zablokována,
V části o vysílačích jsem více méně úmyslně pominul různé „předprogramované knoflíky“, které by měly umožňovat provedení některých obratů jejich pouhým stisknutím (např. pomalý výkrut, vývrtka apod.). Nepovažuji tato tlačítka zá významná, což ale může být jen mým osobním názorem. Již na loňském turnaji šampiónů v Las Vegas měli někteří závodníci takto vybavené vysílače a skutečně je i používali (mj. i H. Prettner).
Dalším doplňkem vysílačů bývají buď pevně zabudované nebo dodatečně montované časovače a nebo chcete-li „budíky“, které svým zvukem upozorní pilota, že se blíží předem nastavený limit (třeba 10 minut u sestavy F3A). Tak je vybaven třeba poslední typ vysílače Grundig Graupner Expert, jehož cena je však skoro 900,- DM.
Tolik tedy stručný popis současného stavu RC techniky z hlediska uživatele. A jaký vývoj lze předpokládat v příštích létech? Obecně se dají očekávat následující trendy:
MINIATURIZACE
V modelářském světě se stále zřetelněji projevuje tendence přechodu k menším modelům, menším motorům a pochopitelně i menším RC soupravám. Jako příklad slouží kompletní miniaturizované vybaven] do modelu se servy KPS-18 a baterií 225 mAh firmy Kraft, které má hmotnost jen 170 g při zachování vysoké přesnosti a spolehlivosti provozu.
Nová souprava Futaba Contest 7 má vysílač s přepínáním výchylek dvou funkcí, otevřené ovládače (uložené v kuličkových ložiskách) a vzhled z dosavadní tradice firmy. Přijímač má dvojí směšování.
INTEGRACE
Aplikace integrovaných obvodů do všech oblastí elektroniky je stále na postupu a dnes již prakticky žádná firma nevyrábí serva bez alespoň částečného
osazení IO. Moderní kodéry vysílačů s využitím operačních zesilovačů se již asi letos objeví na trhu jako jediný, kompaktní, víceúčelový IO, s jehož pomocí bude stavba vysílače skutečnou hračkou. Jistě není daleko ani doba, kdy celý přijímač včetně elektroniky pro serva bude navržen a vyráběn jako jediný IO – ostatně, první pokus v tomto směru byl již publikován před více než čtyřmi roky.
Servomechanismus Futaba S 15 (dodávaný k soupravě Contest 7) má výstupní hřídel uložený v kuličkovém ložisku a tzv. oddělený potenciometr.
Nová serva MS-ICR americké soupravy Cirrus mají nejen tzv. oddělený potenciometr, ale i šikmé ozubení posledního páru převodových kol.
SPOLEHLIVOST
souvisí s předchozími dvěma body spolehlivost soupravy je ovlivněna v podstatě spolehlivostí součástek. Důležitou roli zřejmě sehraje i výzkum v oblasti bezpečného přenosu vf signálu možná úplně odlišným systémem modulace a pravděpodobně v kmitočtových pásmech, která budou výhradně určena pro modeláře.
Závěrem snad několik slov na uklidnění a potlačení beznaděje našich četných majitelů starých dobrých Marsů a podobných jednoduchých zařízení. Článek byl míněn jako informace o současném vývoji moderních špičkových souprav. Poslouží snad trochu našim ,,koumákům“, kteří se sami pokoušejí o konstrukci souprav a nebo úpravy souprav továrních. Sám se přiznám, že často vzpomínám na poklidné večery s jednoduchým jednokanálovým větroněm a starou „Gamou“. To je ale dnes již historie – vývoj jde nezadržitelně dál. Pro ty, kteří se nechtějí honit za vidinou perfektně zvládnutých akrobatických figur však stále zůstává možnost mávnout nad celou záležitostí rukou a věnovat se dál tomu, co je baví a co mají rádi. Ani oni by se však neměli schovávat před současným bouřlivým vývojem.