Realizujeme projekty na škole s využitím 3D tisku, 13. díl

Tags: 3D tisk | Elektronika | FDM | Motorizace | PLM | RC automobil | SPŠ | Žďár nad Sázavou

V dneš­ním dílu na­še­ho se­ri­á­lu vě­no­va­né­ho za­jí­ma­vým pro­jek­tům re­a­li­zo­va­ným s vy­u­ži­tím FDM 3D tisku na škole uza­vře­me téma vý­ro­by RC au­to­mo­bi­lu ně­ko­li­ka tipy pro ře­še­ní elek­tro­ni­ky mo­de­lu. Se­zná­mí­me se pře­de­vším s ře­še­ním mo­to­ri­za­ce, ří­ze­ní, na­pá­je­ní a elek­tro­ni­ky. Ukáz­ko­vé RC mo­de­ly jsou navíc na­vr­že­ny tak, aby byly ná­vrhy snad­no rep­li­ko­va­tel­né na­pří­klad v po­do­bě ma­tu­rit­ních, pří­pad­ně roč­ní­ko­vých pro­jek­tů.

Mo­de­ly proto ne­ob­sa­hu­jí pří­liš velké množ­ství ná­klad­ných kon­strukč­ních uzlů v po­do­bě na­ku­po­va­ných kom­po­nent a sna­ží­me se v kon­struk­ci o ma­xi­mál­ní vy­u­ži­tí FDM 3D tisku jako zá­klad­ní vý­rob­ní me­to­dy.

Pohonná jednotka, motor a regulátor otáček

Volba po­hon­né jed­not­ky je dána pře­de­vším ur­če­ním mo­de­lu. Ji­ných pa­ra­me­t­rů bu­de­me chtít do­sáh­nout u mo­de­lu, který je určen pro zá­vod­ní dráhu a ji­ných pro model ur­če­ný pro zá­bav­né jež­dě­ní po sla­lo­mo­vé dráze na dět­ském hřiš­ti. Pokud za­po­me­ne­me na slo­ži­těj­ší tech­nic­ké spe­ci­fi­ka­ce mů­že­me se pro za­čá­tek držet snad­né­ho kon­strukč­ní­ho do­po­ru­če­ní. V pří­pa­dě ne­ná­roč­ných mo­de­lů na výkon pro menší jež­dě­ní je vý­hod­něj­ší po­u­žít mo­to­ri­za­ci za­lo­že­nou na stej­no­směr­ných mo­to­rech s lev­něj­ší re­gu­la­cí.

Čas strávený nad detaily se vždy vyplatí, opravy jsou jinak zdlouhavé a nákladné

Pro zá­vod­ní spe­ci­á­ly jsou lep­ším ře­še­ním vý­kon­né stří­da­vé mo­to­ry ří­ze­né stří­da­vý­mi mo­de­lář­ský­mi re­gu­lá­to­ry. Ty do­da­jí mo­de­lu vý­raz­nou dy­na­mi­ku a rych­lost. Mo­de­ly nejsou ovšem vhod­né pro za­čí­na­jí­cí jezd­ce, a to jak z dů­vo­du téměř jisté de­struk­ce mo­de­lu, tak z hle­dis­ka bez­peč­nos­ti.

Při návrhu převodovky můžeme využít ozubených kol i řemenů

U au­to­mo­bi­lů mu­sí­me mít na pa­mě­ti také to, že je nutné, na roz­díl od le­ta­del, pro­vo­zo­vat po­hon­nou jed­not­ku v obou smě­rech. Ře­še­ním jsou proto obou­směr­né mo­de­lář­ské re­gu­lá­to­ry otá­ček. Další vlast­nos­tí těch­to re­gu­lá­to­rů je také je­jich vyšší odol­nost vůči prou­do­vým špič­kám, které u mo­de­lů au­to­mo­bi­lů vzni­ka­jí při roz­jez­du, pří­pad­ně pře­ko­ná­vá­ní pře­ká­žek. Je také dobré za­řa­dit do po­hon­né­ho sys­té­mu třecí spoj­ku, která sníží jak prou­do­vé špič­ky, tak me­cha­nic­ké na­má­há­ní jed­not­li­vých sou­čás­tí mo­de­lu. Na trhu jsou pro tyto účely do­stup­né i se­sta­vy mo­to­rů do­dá­va­ných v sadě spo­leč­ně s do­po­ru­če­ným re­gu­lá­to­rem. Toto ře­še­ní je i ce­no­vě méně ná­klad­né, než sa­mo­stat­né za­kou­pe­ní mo­to­ru a re­gu­lá­to­ru.

Stejnosměrný regulátor pro méně náročná řešení

Pohon mo­de­lu mu­sí­me do­pl­nit vhod­nou pře­vo­dov­kou. Jedná se o vý­raz­ně na­má­ha­nou část mo­de­lu, kdy je vhod­né zvá­žit za­kou­pe­ní ho­to­vých pře­vo­dů. V na­šich ukáz­ko­vých mo­de­lech je nej­čas­tě­ji po­u­ži­to kom­bi­na­ce ko­vo­vé­ho pas­tor­ku s mo­du­lem 0,8 a ozu­be­ných kol vy­ro­be­ných po­mo­cí FDM 3D tisku ze spe­ci­ál­ní­ho ma­te­ri­á­lu pro vý­ro­bu kol.

A zde něco pro skutečné závodníky, střídavý motor s regulátorem

Akumulátor NiMH, LiIon, LiPol

Pro pohon RC mo­de­lu au­to­mo­bi­lu máme v pod­sta­tě dvě mož­nos­ti na­pá­je­ní. Pokud opo­mi­ne­me kla­sic­ké jed­no­rá­zo­vé ba­te­rie, mů­že­me po­u­žít pro jed­no­duš­ší apli­ka­ce NiMH ba­te­rie a pro ná­roč­něj­ší ře­še­ní s vyš­ším vý­ko­nem ně­ja­ký z typů Lixx člán­ků. Na za­čát­ku je vhod­né zmí­nit ne­bez­pe­čí po­žá­ru aku­mu­lá­to­ru při po­u­ži­tí ne­vhod­né­ho pro­ce­su jeho na­bí­je­ní. Zá­sad­ním pra­vi­dlem je proto po­u­ží­vat kon­krét­ní aku­mu­lá­to­ry se správ­nou na­bí­ječ­kou. U Lixx člán­ků, které budou za­stou­pe­ny asi nej­běž­něj­ším typem LiIon 18650, vy­u­ži­je­me správ­ný na­bí­je­cí pro­ces ba­lanč­ní­ho na­bí­je­ní. Každý člá­nek aku­mu­lá­to­ru je na­bí­jen na cí­lo­vé na­pě­tí sa­mo­stat­ným ob­vo­dem na­bí­je­če.

U nižších sportovních aut bývá občas problém vše do modelu bezpečně umístit

Vhod­nou al­ter­na­ti­vou, která je ovšem již vý­raz­ně cit­li­věj­ší na še­tr­né za­chá­ze­ní, je po­u­ži­tí mo­de­lář­ských sad LiPol ba­te­rií. Ty jsou vhod­né pře­de­vším pro vyšší prou­do­vá za­tí­že­ní a mají obec­ně nižší ži­vot­nost s vý­raz­ně menší me­cha­nic­kou odol­nos­tí. Proto se po­u­ží­va­jí v au­to­mo­bi­lech často LiPol ba­te­rie ulo­že­né do spe­ci­ál­ních „hard case“ obalů. Pokud je člá­nek ba­te­rie, jak­ko­liv me­cha­nic­ky po­ško­zen, nikdy jej dále ne­po­u­ží­vej­te. Bez­peč­nos­ti není u těch­to aku­mu­lá­to­rů oprav­du nikdy dost. Do­ká­žou ex­trém­ně rych­le vzpla­nout při ne­do­dr­že­ní na­bí­je­cích pod­mí­nek nebo me­cha­nic­kém po­ško­ze­ní.

Řízení přední nápravy

Jako vhod­né ře­še­ní pro ří­ze­ní před­ní ná­pra­vy se dá do­po­ru­čit pře­de­vším silné mo­de­lář­ské servo s di­gi­tál­ním od­mě­řo­vá­ním dráhy a s vyš­ším krou­ti­cím mo­men­tem. Kon­st­ruk­č­ně je ide­ál­ní po­u­žít do vět­ších mo­de­lů pře­de­vším di­gi­tál­ní servo stan­dard­ní ve­li­kos­ti s ko­vo­vý­mi pře­vo­dy na všech stup­ních pře­vo­dov­ky. Krou­ti­cí mo­ment serv se uvádí v kg/cm, zde se po­hy­bu­je­me na hod­no­tách od 15 a více kg/cm. Takto silná serva si již po­ra­dí i s na­tá­če­ním před­ní ná­pra­vy v těž­ším te­ré­nu.

Výborným pomocníkem jsou reálné řezy modelem vyrobené opět z parametrických dat 3D tiskem

Pře­nos síly na ná­pra­vu je vhod­né de­fi­no­vat po­mo­cí ku­lo­vých čepů s táhly na­sta­vi­tel­né délky. Díky to­mu­to ře­še­ní je možné jed­no­du­še se­ří­dit ge­o­me­t­rii před­ní ná­pra­vy a op­ti­ma­li­zo­vat úhly na­to­če­ní kol. Po­třeb­ný úhel na­to­če­ní páky serva se po­hy­bu­je od 90 do 120 stupňů.

Volant nebo páky?

Pokud si chce­te oprav­du s autem za­jez­dit, lze do­po­ru­čit RC soupra­vu s vo­lan­tem. Pro ří­ze­ní mo­de­lu RC au­to­mo­bi­lu je ide­ál­ní po­u­žít mo­de­lář­skou RC soupra­vu s pře­no­sem na 2,4 GHz, která umožňuje pre­ciz­ní ří­ze­ní před­ní ná­pra­vy a re­gu­la­ci otá­ček mo­to­ru. Toto ře­še­ní za­ru­čí rych­lé re­ak­ce pře­de­vším pro sviž­něj­ší zá­vod­ní mo­de­ly, kde musí být re­ak­ce přes­né a do­sta­teč­ně rych­lé. Pá­ko­vé RC soupra­vy se vy­u­ží­va­jí pro mo­de­ly pá­so­vých vo­zi­del, pří­pad­ně slo­ži­těj­ších mo­de­lů sta­veb­ních stro­jů. Ří­ze­ní mo­bil­ním te­le­fo­nem se hodí více pro po­ma­lej­ší stro­je s vyš­ším po­čtem ovlá­da­ných funk­cí. Ne­vý­ho­dou této me­to­dy je její nízká přes­nost, často po­ma­lé re­ak­ce a vý­raz­ně menší dosah.

Zde již vidíte finální model, který již úspěšně slouží třetí sezónu

Sou­čás­tí RC soupra­vy je běžně v zá­klad­ní sadě jeden kus při­jí­ma­če. Je vhod­né zvo­lit mi­ni­mál­ně tří­ka­ná­lo­vou RC soupra­vu. Díky tomu je možné vy­u­žít ale­spoň jednu do­plň­ko­vou funk­ci na­pří­klad pro ří­ze­ní osvět­le­ní mo­de­lu, pří­pad­ně zvu­ko­vou sig­na­li­za­ci. Mi­ni­mem je dvou­ka­ná­lo­vá RC vo­lan­to­vá soupra­va pro ovlá­dá­ní otá­ček mo­to­ru a na­tá­če­ní před­ní ná­pra­vy. Pro ří­ze­ní pá­so­vých vo­zi­del je vhod­né najít RC soupra­vu s tzv. delta mixem. Jest­li řídit pá­so­vé vo­zi­dlo pá­ka­mi nebo vo­lan­tem, toť otáz­ka. U rych­lej­ších pá­so­vých vo­zi­del je lepší vo­lant u po­ma­lej­ších páky.

RC mo­de­ly au­to­mo­bi­lů jsou vel­kou vý­zvou také pro různé pro­jek­to­vé ak­ti­vi­ty ve výuce, kde mů­že­me celý sys­tém ří­ze­ní mo­de­lu vy­sta­vět na po­u­ži­tí růz­ných typů mi­k­ro­po­čí­ta­čů a bez­drá­to­vých pře­no­sů.

Jeden z vydařených záběrů ze zimního závodění pro děti

Model lze do­pl­nit sadou dal­ších funkč­nos­tí. Může se jed­nat o atrak­tiv­ní osvět­le­ní ře­še­né na sa­dách LED diod s vy­so­kou sví­ti­vos­tí, o zvu­ko­vé sig­na­li­za­ce, vý­straž­ná svět­la apod. V pro­jek­tu se oprav­du meze tech­nic­ké va­ri­a­bi­li­tě ne­kla­dou.

Závěr

Nech­me téma RC au­to­mo­bi­lů nyní ote­vře­né na ně­ja­ký z dal­ších člán­ků a uvi­dí­me, jest­li se v na­šich škol­ních ak­ti­vi­tách ob­je­ví další za­jí­ma­vý pro­jekt pro zá­vod­ní dráhu. Více pro­jek­tů ře­še­ných nejen ve spo­je­ní s 3D tis­kem si mů­že­te pro­hléd­nout na na­šich škol­ních strán­kách www.spszr.cz.