Найти в Дзене

01. ШИМ переключатель (RC Switch)

«А почему бы не сделать аэроглиссер?» - подумал я однажды. Тем более, что мотор и винты были. Остались, как память от пенопластового самолета. Век его был не долог, потерял крыло при встрече с чем-то твердым. В, общем, скоро сказка сказывается, собрал я аэролодку. И первые же испытания на большой воде выявили потребность в обратном ходе судна. Проблема состояла в том, что драйвер бесколлекторного мотора (вращающего пропеллер) был рассчитан на использование в самолетах, и режима обратного хода у него не было. Новый драйвер покупать не хотелось, и я решил сделать реверс движка своими силами. Технически проблема не представлялась сложной. Чтобы заставить крутиться бесколлекторный мотор в обратном направлении, достаточно поменять местами два из трех кабелей, через которые драйвер управляет мотором. Самый очевидный вариант – сделать это посредством электромеханического реле. Кстати, это не самый простой вариант. В сети есть видео, в котором судомоделист сделал устройство, скрестив два трех

«А почему бы не сделать аэроглиссер?» - подумал я однажды. Тем более, что мотор и винты были. Остались, как память от пенопластового самолета. Век его был не долог, потерял крыло при встрече с чем-то твердым.

В, общем, скоро сказка сказывается, собрал я аэролодку. И первые же испытания на большой воде выявили потребность в обратном ходе судна. Проблема состояла в том, что драйвер бесколлекторного мотора (вращающего пропеллер) был рассчитан на использование в самолетах, и режима обратного хода у него не было.

Смоделирован и распечатан на 3d принтере.
Смоделирован и распечатан на 3d принтере.

Новый драйвер покупать не хотелось, и я решил сделать реверс движка своими силами. Технически проблема не представлялась сложной. Чтобы заставить крутиться бесколлекторный мотор в обратном направлении, достаточно поменять местами два из трех кабелей, через которые драйвер управляет мотором.

Из интернета. Способ заставить крутиться трехфазный мотор в обратную сторону.
Из интернета. Способ заставить крутиться трехфазный мотор в обратную сторону.

Самый очевидный вариант – сделать это посредством электромеханического реле. Кстати, это не самый простой вариант. В сети есть видео, в котором судомоделист сделал устройство, скрестив два трехконтактных концевых переключателя с сервоприводом. Чтобы сделать реверс, команда подавалась на сервопривод, он поворачивал коромысло, которое давило на кнопки концевиков. В свою очередь концевики переключали кабели драйвера.

Из интернета. Коромысло сервопривода давит при вращении на кнопки коммутаторов.
Из интернета. Коромысло сервопривода давит при вращении на кнопки коммутаторов.

По-моему, оригинальный выход из положения. Дешево и сердито. Серв у моделистов, как гуталина на гуталиновой фабрике, и свободный канал для реверса у приемника радиокоманд найти не проблема. Единственно, что концевики (как правило) рассчитаны на малые токи, и на мощных движках их лучше не использовать.

Но вернемся к нашему реле. Популярные системы радиоуправления в моделизме используют ШИМ (точнее - только ШИМ) сигналы для управления сервоприводами. Поэтому - нужно было придумать, как этим сигналом включать и выключать реверс-реле?

Первая схема оказалась нерабочая. В основном - потому, что была сделана наобум.

Муки творчества. Нерабочий вариант ШИМ триггера.
Муки творчества. Нерабочий вариант ШИМ триггера.

Она представляла из себя одновибратор, собранный на 555 на входе которого стояла RC-интегрирующая цепочка. Замысел был такой – если сигнал имел заполнение меньше 50%, то результирующее напряжения на RC цепочке было бы низким и триггер бы включил реле (инверсное управление), и наоборот – при заполнении больше 50% уровень сигнала подымался и триггер бы выключал реле.

Но на деле - схема не заработала, и тут я, наконец, достал мультиметр и посмотрел на входной сигнал. Он отличался от ШИМ, которые формируются для драйверов коллекторных двигателей, или для управления яркостью светодиодов. Рабочий диапазон заполнения был не 0-100%, а 6-12% и это несколько озадачило.

ШИМ сигнал соответствует команде поворота сервопривода на угол ~0°. Для поворота на 180° сигнал имеет заполнение в 12%, и это максимум.
ШИМ сигнал соответствует команде поворота сервопривода на угол ~0°. Для поворота на 180° сигнал имеет заполнение в 12%, и это максимум.

Одно дело, когда есть большая разница между крайними положениями управления в несколько десятков процентов, и совсем другое, когда единицы.

Времени до выезда на следующие испытания оставалось два дня, и тут я вспомнил про плату управления, которая однажды была вынута из мощного сервопривода MG996R (вроде). Изучив её сигналы на выходе, пришел к выводу, что она годится на роль посредника между ШИМ декодером и реле реверса.

Адаптация платы сервопривода для управления реле. Переменный резистор родной, на фото отсутствует. Желтым пунктиром выделены контакты для подключения к каналу радиоприёмника. Справа схема подключение диодов.
Адаптация платы сервопривода для управления реле. Переменный резистор родной, на фото отсутствует. Желтым пунктиром выделены контакты для подключения к каналу радиоприёмника. Справа схема подключение диодов.

Для того, чтобы схема заработала нужно два диода. Первый (на фото "синий"), стоит в цепи управления реле. Он выключает «обратное вращение» сервомотора, которого нет. Второй диод (на фото "салатовый") предохраняет схему от бросков индуктивного тока и припаян параллельно к катушке реле. Подойдут диоды 1N4001 или аналогичные.

Реле выбрал исходя из установок - рабочее напряжение 5в, нагрузка не менее 5А.

Реле HJQ-13F-5VDC-2Z.
Реле HJQ-13F-5VDC-2Z.

Схему я собрал с реле в один моноблок и разместил на лодке.

Моноблок коммутатора двигателя.
Моноблок коммутатора двигателя.

Настройка сводится к подстройке переменного резистора на схеме. При одном положении на передатчике настроенного на канал реверса, реле должно быть отключено, при другом включено.

Несколько выездов на большую воду показали замечательные результаты.

Пожалуй, это самое надежное из простых решений, собранных «на коленке» для такого случая.

Но идея управления чем-то (необязательно реле) меня уже настолько заинтересовала, что я решил не останавливаться на достигнутом и продложить исследования в направлении rc-switch. Но об этом уже в следующей статье.