Силовая установка — звучит как-то странно, но если подумать, то очень четко описывает те самые компоненты которые заставляют модель двигаться. Не уверен входит ли сюда сервопривод (лево/право). Если вы читали первую часть этого цикла, то вы знаете, что есть модели на ДВС и на электромоторах. Так как по большей части я описываю свой опыт — речь пойдет об электромоторах и комплектующих под них.
Написать методичку по электромоторам и регуляторам дело скучное и занудное. Я добавлю полезных ссылок в конце, для более любознательных. В этой статье мы рассмотрим тот МАКСИМУМ, который вам необходимо знать, как для человека который хочет веселиться + не упасть лицом в грязь, в холиварах на районе. Я постараюсь написать, о том, что действительно важно и чем руководствовался сам.
Как типичный программист я пошел путем сложным, пытаясь понять как все оно работает и пытаться найти лучшее. Но на деле нельзя вот просто взять рассчитать и спланировать все заранее.
Вы наверняка наблюдали за запусками ракет которые в последний момент отменяли. Цена ошибки высока и на испытание требуется время и подготовка. Я не знаю, почему меня это прикалывает, но вот как-то так. С реальными хобби, если вы купили, что-то не то или что-то сломали, не получится просто скачать другую программу или библиотеку решив проблему. Придется ждать днями или даже неделями доставки с новыми запчастями.
Узнать, что необходимо подкрутить или затюнить возможно только тогда когда вы выберетесь на трек, хорошо если раз в неделю. По этому меньше читайте, слушайте экспертов и больше пробуйте. Математика тут не простая и такие вопросы как — а не перегреется ли мой мотор через пару кругов? попросту устанете отвечать. Проще проехать и замерить :)
Строение RC машинки
Прежде чем идти в магазин, логично разобраться в том, из чего состоят эти машинки. С этим особых трудностей у меня не возникло. Комплектующих не так много.
- Шасси
- Электромотор
- ESC (управляет электромотором)
- Сервопривод
- Аккумулятор
- Аппаратура, для управления
С машинками как и с компьютерами выбор огромный. Есть разные классы которые мы рассмотрели в первой статье, есть готовые, есть на половину готовые и есть просто комплектующие. Если вам интересны готовые, то я не понимаю, что вы тут делаете? :)
Готовые бывают с пометкой RTR — Ready to run, то есть готовые к покатушкам. Такие комплекты идут даже с аппаратурой из коробки. Понятное дело больше подойдет тем кто вообще не хочется разбираться на первое время или на подарок.
ARR — Almost Ready to Run, то есть почти готовые к покатушкам. Как правило это шасси с мотором, ESC регулятором и сервоприводом. Вам нужно докупить аппаратуру, аккумулятор, зарядник.
А так же есть Kit версия. Это просто шасси. Корпус так сказать. Может быть в собранном виде, а может и в разобранном. Я бы наверное рекомендовал брать собранные, если вы новичок, перебрать ее успеете. Хотя если вы автовладелец, думаю необходимые навыки у вас уже есть :)
Шасси
Под шасси подразумевают то к чему все крепится, подвеска, колеса etc. Продаются как в собранном виде так и разобранном. Уверен можно собрать вообще все по деталькам. Достаточно не простая вещь как может показаться на первый взгляд. Амортизаторы, трансмиссия всякие дифференциалы, кулаки и много всего, что я даже не знаю как называется.
Выбор шасси в большей степени обусловлен классом модели который вы хотите, масштабом и кредитом прочности.
(под ДВС, может немного отличаться креплениями, корпусом)
Я такой человек, что любит в первую очередь глазами, и поэтому увидев свою шасси, офигел от того насколько все прикольно и круто выглядит. Особо долго не думая, решил, что буду брать именно ее. У меня BSR Berserker 1/8 Truggy Kit.
В инcтаграммах есть разные аккаунты на тему RC, если вы любитель эстетики, то там можно насмотреться всякой красоты на эту тему. Например хеш тег #rccars.
При выборе стоит обращать внимание на материалы. Чем они дешевле, тем чаще вам придется закупаться расходными деталями. Я не экстремальный гонщик и нечего из деталей шасси на замену еще не покупал, но судя по наличию расходников в продаже и видео в интернете как ломаются машинки — об этом стоит думать.
Чем больше пластмассы в шасси тем она считается дешевле и хрупче. Но это не означает, что она вся должна быть из карбона или алюминия, хотя такое бывает :)
Как правило материалы миксуют, обусловлено адекватным весом и тем, что не всегда металл лучше. Например основа и бабочки (к чему крепятся рычаги подвески и амортизаторы) — алюминий, рычаги подвески из "крепкой пластмассы", а прочие мелкие некритичные крепления — пластмасса "попроще".
(Сюда крепятся колеса у моего шасси)
Задняя бабочка металлическая, к ней крепятся амортизаторы, рычаги подвески, спойлер. Ниже в пластике дифференциал. Клиренс модели регулируется установкой амортизаторов на различные отверстия на бабочке, рычагах подвески, а также заменой самих амортизаторов.
На фото также видно стабилизатор поперечной устойчивости. Изначально шасси было без него, но он шел в комплекте. После первого дня покатушек, понял, что машинка частенько переворачивается на поворотах и все таки решил поставить стабилизацию. Радости как у настоящего механика :) Похоже Lego в детстве мне не хватило.
У шасси, как и настоящих машин, бывает разная трансмиссия. Полный/неполный привод. Например у моей модели привод полный и аж 3 дифференциала. Передний, задний и по центру который ближе всех к мотору, для согласования задних и передних колес. Дифференциалы соединены валами:
Бывает и ремнями:
Дифференциалы заливаются специальной жидкостью. Эта жидкость бывает различной вязкости. Причем если как у меня 3 дифференциала, то в каждый из них может пойти своя вязкость в зависимости от ваших потребностей (честно, я катаю с тем, что пришло с завода и понятия не имею на, что оно влияет, вероятно на управляемость в повороте).
Из интересных особенностей строения — бывают горизонтальные амортизаторы:
Вообщем, как вы понимаете поле для тюнинга и настроек шасси безграничное и зависит начиная от трека на котором вы собираетесь покорять вершины.
Как выбирать Электромотор и ESC?
Если упростить задачу выбора, то она сводится к выбору под ваш масштаб. Просто ищите в описание под какие масштабы и классы данный электромотор/регулятор. Разумеется это не совет для профессиональных гонщиков или тех кто потенциально хочет им стать. По этому я немного расскажу из того, что сам узнал выбирая себе электромотор.
Тут же хотелось бы дать вам понять, что нужно поменьше слушать "экспертов". Тема не самая простая, обширная и сугубо индивидуальная. Характеристики модели зависят буквально от всего. Начиная от класса и трассы по которой вы будете гонять, заканчивая колесами, подвеской, трансмиссией, весом и так далее. А самое главное зависит от вас, поскольку управлять и получать удовольствие от нее будете именно вы, а не xdickname2010. Если вы человек программирования, то вы прекрасно представляете, что такое холивар на тему какой мотор лучше.
Как типичный нуб, я пошел читать статьи и форумы. Со статьями еще ладно, а вот форумы это ошибка. Вы наверняка услышите ответ на ваш вопрос, после тонны осуждений и рассказов на чем держится мир, но все это того не стоит. Это хобби существует не первый год. Отталкиваясь просто от масштаба вашей модели, вы соберете себе машинку и все будет круто, поэтому не бойтесь ошибиться.
2S или 4S?
Для начала стоит разобраться с тем, что же такое 1S, 2S, 3S, 4S и так далее. Этот параметры будет вас преследовать начиная от аккумулятора до мотора. Параметр будет подписан как voltage — вольтаж. Расшифровывается просто:
1s = 1 банка в аккумуляторе у которой 3.7v в номинале
2S, это уже аккумулятор у которого две банки по 3.7v, последовательно соединенных и суммарно дающих 7.4v. Чем больше вольтажа тем больше скорости и мощности. 3S — 4S это максималочки для масштаба 1:8. Про выбор аккумулятора, а также особенности мы поговорим в отдельной статье. Пока это все, что нужно знать.
Электромотор
Электромоторы бывают двух основных видов Коллекторные и Бесколлекторные.
Коллекторные двигатели (brushed, щеточные) дешевле, но модели с такими двигателями развивают меньшую скорость и такие моторы менее надежны.
Вы наверняка где-то видели такие моторчики:
Вот именно это и есть коллекторный мотор. Если внимательно посмотреть на его строение, то самый главный минус очевиден:
Щетки и коллектор механически повреждаются от трения:
Как любой вид электромотора, ротор разгоняется электрическим полем. Величина этого поля зависит от напряжения приложенного к обмоткам, чем большее магнитное поле будет создано, тем быстрее будет крутиться ротор. Питается мотор постоянным током.
Бесколлекторные двигатели (brushless, бесщёточные) – дороже, но способны развить большую скорость, а также более износостойкие. Модель ездит и быстрее, и дольше.
Это более сложный в строении мотор и требует регулятор для работы. (Я так понимаю коллекторный тоже, но в меньше степени). Подав ток на такой мотор, крутится вы его не заставите. Износостойкий поскольку щеток у него нет, ротор буквально не соприкасается не с чем кроме подшипника на выходе.
(Это схема навороченного мотора от Castle Creations, но в целом типичная для среднего бесколлекторного мотора на рынке)
Сами бесколлекторные моторы делятся на еще пару вещей. Первое это расположением ротора.
Inrunner — именно этот тип используется в машинках. Движущая часть находится внутри.
Outrunner — крутится сам корпус мотора. Такие чаще всего используются в квадрокоптерах.
Сенсоры
Для нас более интересно и важна разбивка по: Sensored и Sensorless.
То есть с сенсором и без сенсора. Очень резонный вопрос, причем тут сенсоры?
Дело в том, что для того, что бы раскрутить ротор, регулятору необходимо понимать, куда "стрелять". У мотора есть 3 фазы, без углубления в схему, суть в том, что для вращения ротора регулятору необходимо задействовать те или иные магниты в зависимости от положения ротора.
Для нахождения положения ротора, используются сенсоры.
Звучит логично, но какая мне разница, что он там и как делает? От этого зависит сможет ли ваша машинка медленно ездить, а так же плавней и нежней газовать, тормозить. Если вы хотите себе Crawler, а это модели которые ездят медленно, взбираясь по "горам", то вам точно нужен именно сенсорный мотор.
(у сенсорных моторов на попе дополнительный разъем. Обращайте внимание на спецификацию ESC регулятора, он может не уметь работать с сенсорными моторами. Работать мотор будет, но от сенсора не будет толку)
Бесколекторный бессенсорный мотор не может плавно стартовать, так как регулятор не знает изначальное положение ротора. И по этому он будет вращать его наугад. Если не придавать должного газку, модель может и не поехать. С более менее вращением, вступают в силу электромагнитные приколы индукции и регулятор понимает, что и куда.
Если вы любитель погонять, и любитель резких стартов с пылью, то бессенсорный для вас, я доволен :) Но исходя из общения с людьми которые участвуют в гонках, для лучшего чувства модели, сенсорный необходим все равно.
KV у меня большое, а у меня меньше и рад!
Это космос по размерам холиваров, сколько же Kv вам необходимо. Для машинок типичные значения лежат в рамках 1800Kv — 2600Kv.
Грубо говоря, Kv, это количество оборотов на вольт. То есть взяв мотор с 2300Kv, подав на него без нагрузки один вольт, он раскрутит ротор до 2300 оборотов.
Сколько же оборотов мне нужно? На такой вопрос ответ нагуглить сложно. Но отталкиваться стоит от следующего:
Чем меньше Kv тем больше крутящий момент, тем больше тяги у мотора, тем он медленней. Чем больше Kv, тем меньше тяги, тем он быстрей.
У моего мотора TrackStar 2300Kv, 2 полюса и обмотка дельтой. Модель весом под 6кг, стартует резво, ездит быстро, динамичная (во время не медленной езды, я могу газануть и она встанет на дыба). По этому мне сложно делать рекомендации, у меня опыт только с одним мотором и на форуме эксперты меня свято уверяли, что это будет черепаха и мотор вообще ацтой! Про то, что мотор ацтой мне и на треке говорили — а я доволен. По этому это все очень субъективно и с выбором идеального мотора как теоретически так и практически можно повременить, освоившись хотя бы с одним. Иначе как понять разницу?
Передаточного отношения
На фото можно увидеть две шестеренки, пиньон (которая на моторе) и спур (которая большая, на дифференциале). В полезных ссылках я оставил пару статей на тему передаточного отношения. Важно не перегрузить мотор, но и не давать ему легкой жизни.
Изменение количества зубьев пиньона и спура изменяет передаточное отношение трансмиссии, что напрямую влияет на 2 показателя:
- максимальную скорость модели (она больше, если соотношение спур-пиньон меньше).
- ускорение модели (оно больше, если соотношение спур-пиньон больше, т.к. выше крутящий момент).
Количество витков, количество полей, тип обмотки, сопротивление, температура
Не забивайте себе голову этим бредом, действительно не стоит. Если все таки очень хочется, то ссылки в конце статьи в вашем распоряжении.
Шпаргалка для холиваров:
В рамках одной модельной линейки моторы с разным kV отличаются количеством витков обмотки — чем меньше витков, тем больше kV.
Чем больше полей тем меньше Kv и больше тяги. Чем меньше полей, тем больше оборотов и меньше тяги. Я так понимаю это из за того, что ротор проворачивается быстрей между двумя магнитами по своей оси, чем между 5.
Нормальная температура двигателя до ~90-100 градусов. У меня на треке больше 60 не было. Большая температура плоха, тем, что влияет на параметры цепи. При высоких температурах магниты могут потерять свою силу. Если быть совсем задротом, то еще можно сказать, что при высоких температурах сопротивление от электромагнитной индукции мотора снижается и сила тока растет, что может привести к перегреву, замыканию и возгоранию мотора. Так же это верно, если вы заблокируете колеса, и за счет того, что вращения нет, индукции нет, он вскоре сгорит.
Обмотка дельтой или звездой — как я понимаю на текущий момент, это способы передачи электричества по 3м фазам, принцип подключения так сказать. В больших, не для машинок электромоторах при запуске схемы "звезда" и "треугольник" переключаются автоматически, так как это позволяет снизить нагрузку по току, возникающей при пуске мотора. Например на старте звезда, а дальше дельта.
ESC регулятор
(схема работы ESC, и ветвления типа "звезда", видео в полезных ссылках)
ESC — Electronic Speed Controller, электронный регулятор скорости. Подключается к радиоприемнику и управляет электромотором, а так же питает сервопривод (моторчик для лево/право).
(3 провода слева идут к мотору, красный с черным справа, подключается к аккумулятору)
Выбирать регулятор стоит с небольшим запасом и с мыслью в голове, что его можно использовать не только для автомоделей, и не только с каким-то конкретным мотором. Желательно брать регулятор который умеет работать с сенсорными моторами, даже если вы не планируете покупать такой мотор. На вырост так сказать.Из основных деталей регулятора помимо главной схемы, можно выделить BEC и конденсаторы.
BEC используется для понижения вольтажа от аккумулятора для приемлемых сервоприводу и радиоприемнику. Ведь сервопривод и радиоприемник питаются именно от ESC. Если вы особый энтузиаст, то бывают люди которым не хватает встроенного и они паяют свой BEC.
Конденсаторы сглаживают скачки напряжения в цепи, они могут случаться как при старте так и при торможении/прекращении питания мотора за счет индукции самих проводов (да и такое бывает, сам в шоке, в полезных ссылках есть линка на форум). Как в случае с BEC, если вам не хватает встроенных конденсаторов, вы можете их допаять.
Для настройки регуляторов используются программные карты:
Как привило там можно настроить отсеку по вольтажу (если падает вольтаж, это значит, что ваш аккумулятор разряжается и это потенциально опасно, так как падает вольтаж, растут амперы, температура и вуаля). Так же там настраивается максимальная сила торможения, изначального импульса, вкл/выкл заднего хода и тд.
Не покупайте программные карты под ESC. Они наверняка будут у местных любителей или владельцев трасс
Амперы и Вольтаж
Про вольтаж, мы уже знаем. 3S-4S нас не пугают.
Amps — в спецификации к моторам это 3тие по важности, на что следует обращать внимание.
Cont Current: 80A — Сила тока в номинале, то есть хоть часами гоняйте при таком токе и все будет хорошо.
Max или Burst current: 120A — Максимальная сила тока, кратковременная. Например при старте или торможении.
Ответить на вопрос, сколько же тока будет ходить по системе без экспериментов невозможно. Рассчитывайте с запасом, но адекватным. Регулятор для мотора должен обладать теми же значениями, а лучше чуть побольше. Например для мотора с примера выше подойдут параметры — Cont 90A, Burst 140A.
Можно отталкиваться от мощности мотора, например:
Мощность мотора 1600W, используя аккумулятор 4S мы получим — 1600W / (4 * 3.7v) = 108A.
Про аккумуляторы будет отдельная статья, но забегая на перед, 3.7v это номинальный вольтаж (средний). Полностью заряженная банка дает 4.2v, поэтому сила тока будет еще меньше. Не забывайте, что это расчет на максимальных числах. В реальности у модели есть стадия разгона, торможения, инерции.
Если брать в расчет, что по цепи у моей модели ходит ток 108A, то коннекторы от аккумулятора к регулятору у меня должны были уже давно сгореть. Но все в порядке. Даже не хочу вас пугать и расписывать вам какие коннекторы сколько выдерживают. У меня мотор +1600W и t-plug в документации которых заявлено 45A, максимум 60A, после часа покатушек даже не греются. Поэтому не переживайте сильно как это делал я, насчитал себе 150A под нагрузкой. Таких нагрузок попросту не бывает в масштабе 1:8, если у вас не квадратные колеса.
(t-plug)
Комбо ESC + Электромотор
Вы когда нибудь покупали зеркалку? Наверняка вы знаете, что есть тушка и объектив. По факту это две вещи которые необходимы для того, чтобы делать фотографии. То как вы будете делать фотографии и какими они у вас будут получатся зависит в равной степени от каждой из них (конечно если не брать во внимание пост-обработку). Отличным советом новичку будет — берите китовую версию. В ней тушка и объектив идут в одной коробочке и идеально друг к другу подходят. (Профессионалы, конечно же предпочтут покупать все по отдельности, но это уже другая история)
Паять или не паять, вот в чем вопрос
Частенько моторы и регуляторы идут с проводами в комплекте, но не припаяны. Причин несколько: диаметр провода зависит от токов вашей машинки, длина провода зависит от расположения деталей на шасси. Если вы уверенно паяете, то вам без разницы. Единственно помните — самые слабые места в цепи это места спайки :)
Если у вас нет паяльника и опыта в этом деле, то вы можете обратится к людям на треке или в сервисные центры. На треке получится условно бесплатно.
Влагозащита
Аккумуляторы воды не боятся, моторы не бояться. А вот регулятору и сервоприводу можешь поплохеть. Поэтому если вы планируете купать свою машинку, то обращайте внимание на приписку waterproof. Единственный минус таких регуляторов, это сложность ремонта, так как микросхемы заливаются смолой
Магазины, где покупать
В первой статьей я малость задел эту тему, но похоже следует написать лишний раз. В России, Украине, не так много или же практически нет производителей запчастей для машинок. В основном весь товар импортный. Поэтому следует думать о налогах которые вы потенциально можете заплатить покупая на зарубежный сайтах.
Попросите магазин занизить стоимость
Из известных магазинов можно выделить hobbyking, на нем есть как товары его брендов, так и других. Например Turnigy. Но комплектующие от Turnigy, не славятся самыми топовыми характеристиками. Хотя мотором я доволен. Покупал я свое комбо именно там. А также шасси. Что по факту большая часть машины. Есть еще horizonhobby, rcsuperstore, rcplanet и так далее. На самом деле я их нагуглил только, что :) Дело в том, что я бы рекомендовал изучать товар на этих сайтах, а искать и покупать уже на локальном рынке. Локальные магазины очень быстро гуглятся и как правило вы найдете все, так как их не так много, ввиду наверное относительно не дешевой стоимости комплектующих. Разница в цене между заграничным + налоги и локальным не такая большая, что бы запариваться с оплатой и ожиданием доставки.
Найдите клубы, друзей, организации которые занимаются этим хобби
Тогда вы наверняка сможете покупать товар по скидочке.
Компании комплектующих которые на слуху: hobbywing — моторы у них как правило черно белые, словно зебра и castle creations — моторы как правило зеленые (с таким описанием на треке вы как профи будете различать комплектующие у других. А вообще на моторах как правило бренд написан). Обе занимаются по большей части ESC и электромоторами. В чем между ними разница я сказать не могу, опыт только с hobbywing. Меня он устраивает. Castle creations ценником подороже и судя по обзорам там больше настроек. Вы же понимаете, каждому свое и чтобы получить максимум, нужно четко понимать зачем оно надо. Пока вы начинающий, берите +- среднее. Вам хватит с головой, я уверен.
Далее будет
Я немного пересмотрел список, по факту нам осталось рассмотреть сервоприводы, аппаратуру и радиоприемник. И небольшую экзотику на тему, как управлять ESC или сервой с помощью raspberry pi.
Полезные ссылки
- EN How Brushless Motor and ESC Work and How To Control them using Arduino
- RU Чем отличается коллекторный и бесколлекторный двигатель?
- EN Длинные провода от аккумулятора к ESC, могут убить ESC (Не парьтесь, речи идет о метрах)
- RU Про передаточное отношение
- RU Еще одна
- EN Flyback diode
- RU Сечение провода, AWG
- RU Что боится воды
tvr Спасибо, поправил ошибки :)
Автор: Olkhovoi Dmitry
