Согласование работы двух двигателей на электролёте

@@Есть в моих планах постройка двухмоторного самолёта. Хочется сделать полукопию какого-нибудь знаменитого бомбардировщика типа ПЕ-2. Но пока на стапеле находится одномоторный тренер-пилотажник собственной конструкции. На нём отрабатывается технология, а заодно в ходе строительства приобретается необходимый опыт. Работа продвигается не очень быстро, многое приходится додумывать и переделывать "на ходу". Ну, это, полагаю, знакомо каждому, кому приходилось строить свою конструкцию "с нуля". Тем не менее, параллельно заготавливаются компоненты будущего двухмоторника.

@@В частности, были закуплены два одинаковых двигателя AXI 2212/20 (Silver) и к ним два регулятора Marcus Hobby - 20. А раз куплены, то и испытаны.

@@Для испытаний оба двигателя были установлены на одной пластине, зажатой в тиски, и нагружены одинаковыми винтами АРС 9 Х 6. Питалось всё это хозяйство от батареи Pilotage 2100 мАч 3S1P через упомянутые одинаковые регуляторы, подсоединённые через Y-разветвитель к сервотестеру (чтобы не городить огород с передатчиком и приёмником).

@@Так вот что показали испытания. Несмотря на то, что оба мотора и регулятора покупались в одно время и в одном месте, токи холостого хода у них были разные (1 и 1,2 ампера). Момент трогания у них тоже слегка различался. Тахометра у меня нет, поэтому разницу на высоких оборотах мне померить было нечем, но на слух легко определялось, что разница всё-таки есть. И вот, слушая "музыку" работы двухдвигательной установки, я подумал, что неплохо было бы придумать такое устройство, чтобы иметь возможность подстраивать момент трогания и разницу оборотов двух не идеально одинаковых двигателей, тем более что абсолютно одинаковых двигателей просто не существует. Более того, одновременно родилась мысль, что с помощью такого устройства можно будет подстраивать и звук, издаваемый самолётом в полёте.

@@Ведь одним из отличительных качеств любого двухмоторника является неповторимое "вау-вау", издаваемое им в полёте при близких оборотах работы моторов. А для электролётов этот параметр ещё более существен, поскольку бесколлекторные мотоустановки весьма малошумны, что снижает зрелищность всего полёта. Именно эти размышления подтолкнули меня к практическому воплощению идеи, а не мысли о возможном "разнотяге" моторов, что легко компенсировать, скажем, триммером руля направления.

@@Итак, что мы имеем на входе регуляторов? Импульсы длительностью от 1 до 2 миллисекунд, в зависимости от положения ручки газа. Идея состоит в том, чтобы разветвить эти импульсы для каждого регулятора и слегка изменять в противофазе их длительность. То есть, когда для, предположим, левого мотора импульс сужается, то для правого он, наоборот, становится шире. При этом устройство не должно "мешать" нормальной работе ручкой газа во всём диапазоне оборотов от нуля до максимальных.

@@Поскольку длительность импульсов с канала газа зависит только от положения ручки (и триммера) на передатчике, было решено после приёмника искусственно уширить их на 50 микросекунд (для начала). С помощью потенциометра длительность этой "добавки" можно менять от, примерно, 20 до 80 мксек. Такое уширение (5% от динамического диапазона) легко скомпенсируется триммером в канале газа.

@@Сказано - сделано. На макетной плате была собрана и отлажена схема, которая потом успешно была распаяна на небольшой печатной плате. Правда, эта плата просуществовала недолго, поскольку параллельно оформилась идея сделать её ещё и коммутационной, поскольку на её разъёмах присутствуют и напряжения ВЕС от двух регуляторов. В итоге окончательная принципиальная схема выглядит так: 1-я часть схемы и 2-я часть схемы.

@@Схема состоит, по сути, из двух простейших одновибраторов, собранных на КМОП логике с интегрирующими цепочками. Поскольку мне под руку попались инверторы ИЛИ-НЕ 176-й серии из старых запасов, то прототип был изготовлен именно на них. Позже я добавил вариант той же схемы на инверторах И-НЕ, который нарисован в правой части рисунка. Серия КМОП логики, как и тип корпуса, совершенно не важны, можно использовать любые, имеющиеся в наличии. Потребуется только один корпус, причём при использовании И-НЕ один инвертор остаётся свободным (он показан с заземлёнными входами).

@@При указанных на схеме параметрах конденсаторов1С1, 1С2, резисторов 1R1, 1R3, и в среднем положении движка потенциометра 1R2, длительность импульсов на выходах одновибраторов одинакова и превышает длительность входных импульсов (от приёмника) примерно на 50 мксек. При вращении движка потенциометра в ту или иную сторону противофазно изменяются постоянные времени обеих RC-цепей.

@@Соответственно, один из импульсов укорачивается, второй - увеличивается, что приводит к небольшому уменьшению (увеличению) частоты вращения каждого мотора. В то же время производимая "добавка" постоянна во всём диапазоне. Иными словами, на выходе устройства мы будем иметь импульсы длительностью от 1,02 - 1,05 мсек до 2,02, - 2,05 мсек, что будет соответствовать повышению на 2 - 5% числа оборотов каждого мотора при том же положении ручки газа. Но это повышение, как уже говорилось, при необходимости, легко компенсируется триммером газа в "минус". Я этого делать не стал, т.к. на моём передатчике (SANWA VG6000) и так большая "мёртвая зона" - момент трогания начинался при ходе ручки газа на несколько щелчков от нижнего положения.

@@Следует добавить, что при такой схеме термостабильность конденсаторов не играет существенной роли. Важно только, чтобы они были однотипными. Тогда при одинаковом температурном изменении их ёмкостей обороты моторов будут синхронно (на доли процента) изменяться соответственно изменению импульсной "добавки".

@@Как уже упоминалось, при реализации данной схемы имеет смысл сделать печатную плату чуть побольше и разместить на ней несколько дополнительных разъёмов. На рисунке видно, что при такой коммутации у нас две рулевые машинки будут питаться от регулятора №2. А сама схема, приёмник и остальные 2 машинки будут питаться от регулятора №1. Силовые цепи регуляторов, идущие к батарее, соединены, разумеется, параллельно. Если машинок больше, можно слегка модернизировать схему, дополнив её нужным количеством разъёмов. При этом мы гарантированно не превысим порог нагрузки ВЕС каждого регулятора.

@@Что показали испытания изготовленного макета. Для моих моторов импульсная добавка 50 мксек оказалась слегка избыточной. Схема прекрасно работала и при уменьшении ёмкости конденсаторов 1С1 и 1С2 с 10 нф до 5,1нф. При этом добавка уменьшилась примерно до 25 мксек. Но и при такой длительности вращением потенциометра можно было настроить средние обороты почти до равных. Здесь стоит заметить, что лучше уменьшать ёмкость конденсаторов, а не величину времязадающих резисторов, чтобы не увеличивать без надобности нагрузку на выходные каскады приёмника.

@@Звук от двух винтов, вращающихся в унисон, получался просто завораживающим. Низкочастотные биения дополняли шум моторов непередаваемым реалистичным звуком тяжёлого самолёта, летящего на большой высоте. Вращая потенциометр в обе стороны от этой точки, я получал самые разнообразные "звуковые картины", вплоть до визга "Штуки", пикирующего на меня.

@@Что можно сказать в заключение. На мой взгляд, схема получилась очень простой и несложной в изготовлении. В наладке она не нуждается, и при правильном монтаже и исправных деталях начинает работать сразу. Каких-либо особых преимуществ её применение не даёт, она предназначена для получения скорее эстетического результата, чем утилитарного. Но на свой будущий самолёт я её обязательно поставлю!

Авторам опубликованных статей предоставляются скидки в нашем магазине

Просмотров: 5825

Дата: Вторник, 08 Октября 2013