Jak vybrat správný regulátor?

Označení regulátorů a orientace v nich dělá začátečníkům nemalé problémy. Pojďme si to vše prakticky vysvětlit.

• Co je to regulátor
• Jak zvolit výkon BEC obvodu
• Funkce a programování regulátorů

Co je to regulátor (ESC, BEC, UBEC, SBEC )

RC model je poháněný nejčastěji střídavým elektromotorem (brushless) a pro zjednodušení 3 článkovým akumulátorem s napětím max. 12,6 V. Vzhledem k tomu, že chceme otáčky motoru bezdrátově řídit, potřebujeme nějaké zařízení, které to umožní. Tímto zařízením je takzvaný ECS - electronic speed controler - elektronický regulátor otáček nebo zkráceně regulátor.

RC regulátor je elektronické zařízení, které dostává signály z přijímače a podle nich řídí otáčky motoru - zpacovává elektrickou energii z AKU do podoby vhodné k roztočení bezkartáčkového motoru. Starší typy kartáčkových motorků stačilo řídit zvyšováním nebo snižováním napětí.

Do regulátoru vedou 2 silové vodiče + a -, řídící kabel z přijímače a z regulátoru 3 silové vodiče do motoru, označené nejčastěji červeně, černě a žlutě. Jejich označení je v podstatě zbytečné, protože motor lze zapojit jakkoliv, prohozením 2 vodičů se změní smysl otáčení motoru - je třeba to vždy nastavit podle pozice motoru a typu vrtule.

Existují ještě starší typy s více vodiči, které posílají do regulátoru informace o aktuální poloze startu vůči rotoru, těmi se již zabývat nebudeme - v dnešní době již funguje většina motorů bez senzorů - regulátor zjišťuje vzájemnou polohu statoru a rotoru pomocí vysokofrekvenčních pulzů. Pomocí nich i motor pípá a sděluje tak například aktuální nastavení regulátoru, chyby a podobně.

Na tomto obrázku vidíme odkrytovaný ESC (regulátor) 70A

Hodnota 70A znamená maximální možné proudové zatížení regulátoru - to závisí na počtu článků AKU, typu a velikosti vrtule a motoru. Čím větší napětí, tím větší proudový odběr motoru, čím větší vrtule, tím větší proudový odběr. 70A je již z větších typů regulátorů. Je vhodné použít silnější regulátor než je maximální plánovaný odběr proudu, protože se regulátor méně zahřívá, nelze nikdy použít slabší - pozor i zvětšení vrtule o pouhých 10% způsobí nárůst příkonu o 60%. Je třeba vždy počítat se všemi proměnnými v plánovaném pohonu.

Čip uprostřed zpracovává signály z přijímače a pomocí 3 řídících čipů na pravé straně u kabelů k motoru spíná pole výkonových tranzistorů, které jsou z druhé strany regulátoru a jsou chlazeny pasivním hliníkovým chladičem.

Tak - aby to nebylo tak jednoduché, serva a přijímač potřebují napájení 5 nebo 6 voltů. Abychom nemuseli vozit další akumulátor s tímto napětím, existuje zařízení BEC (battery eliminating circuit) - stabilizátor napětí, které mění napětí akumulátoru např. na začátku zmiňovaných 12,6V právě na 5 nebo 6 V.

BEC může být vestavěn jako další obvod s ESC v jednom zařízení, nebo může být zvlášť. Výhoda vestavěného řešení je pouze v úspoře místa a hmotnosti. Může se totiž stát, že při přílišném zatížení ochranná elektronika ESC odpojí a to znamená ztrátu napájení i k ovládání modelu.

Jak zvolit výkon BEC obvodu

BEC možná jede na doraz a ani o tom nevíte! Levné regulátory mají málo výkonné BEC obvody, které můžou stačit, ale nemusí.

První příklad -  pro model Reactor stačí 12A regulátor, jenže některé 12A má BEC pouze 1A, což je pro čtyři 5g serva na hraně, možná i za. Takže zvolení jiného 12A, který má BEC 2A je OK, protože s dvoučlánkovým aku se může zapojit až 5 serv. Problematika odběru serv je velice zajímavá a je překvapivé, jak velký tento odběr je, hlavně ve špičkách při rozjezdu a brzdění.

Druhý příklad - např. Beta 1400 se čtyřmi 9g servy a 30A ESC, který má BEC 3A. Se 3 článkovým AKU doporučeno až 5 serv, takže naprosto bez problémů. Není nutné tam dávat výkonnější a dražší regulátor.

Opačný případ - např. Phoenix 2000, Gama 2100, nebo Mustang - šest a více serv, (u Mustanga jich je dokonce 7 a elektrický podvozek a světla k tomu), zde je naprosto opodstatněné použít alespoň 5A externí BEC a k tomu normální regulátor s odpojeným BEC obvodem (přestřihnout a zaizolovat červený vodič do přijímače) nebo tzv. OPTO regulátor, který BEC vůbec nemá. Protože některé 40A ESC mají BEC jen 3A, takže na větroň se šesti servy je to vlastně málo! Samozřejmě, že pokud ho tam dáme, bude to lítat, ale riskujeme přetížení a výpadky.

Použití příslušných BEC obvodů přehledně zobrazuje tato tabulka:

Jak je vidět, je dobré u návrhu pohonu myslet na to kolik sevr vlastně budeme potřebovat a hlavně se vyvarovat poddimenzování obvodu.

Funkce a programování regulátorů

ESC - elektronické regulátory otáček, umožňují kromě zvyšování či snižování otáček motoru některé další užitečné funkce.

První věc, kterou je třeba u nového regulátoru nastavit vždy, je rozsah plynu - rozsah pohybu plynové páky tak, aby při nulové poloze se motor netočil a při plném plynu dával plný výkon (nebo takový, který nastavíme v rádiu). Toto nastavení provedeme z rádia tak, že dáme plynovou páku zcela nahoru, zapneme rádio a zapneme model. Počkáme na pípnutí motoru, plynovou páku přesuneme do nuly a počkáme na potvrzení dalším pípnutím (počet pípnutí je u každého typu jiný a je třeba postupovat podle návodu).

Toto je třeba provést vždy, regulátory však obsahují další užitečné funkce, většinou model bude fungovat i při továrním nastavení, tyto doplňkové funkce mohou zlepšit výkon a podobně.

Hlavní funkce jsou následující:

Brzda vrtule: při zapnuté brzdě motor aktivně brzdí, aby se vrtule prouděním vzduchu netočila. Toto je nutné u sklopných vrtulí větroňů (bez zapnuté brzdy se vrtule nesklopí), ale vhodné i u jiných modelů, se kterými plachtíme.

Nastavení typu aku: NiMH nebo LiPol, ve většině případů je defaultně nastaveno LiPol, takže není nutné měnit, dá se nastavit i počet článků akumulátoru.

Smysl otáčení motoru: lze nastavit buď takto, nebo prohozením dvou kabelů z regulátoru k motoru - vrtule se montuje vždy číselným označením dopředu, pro tlačné uspořádání volíme tlačnou vrtuli P - zabraňuje uvolnění šroubu unašeče.

Vypnutí motoru při nízkém napětí AKU: lze nastavit zda motor sníží výkon či se vypne a při jakém napětí - zabraňuje podvybití AKU a udržuje rezervu pro ovládání k přistání

Rozjezd motoru: lze nastavit měkký, nebo tvrdý - u vrtulníků a modelech s větší vrtulí nebo motorech s převodovkou se nastavuje měkký pomalý rozjezd - celá pohonná soustava by prudkým rozběhem byla příliš zatížená. Jednoduše řečeno prudkým přidáním plynu se plyn ve skutečnosti nadávkuje postupně. U některých regulátorů jde nastavit totéž při prudkém stažení plynu. Nejlepší je ovšem s pákou plynu zacházet citlivě.

Vypnutí nebo snížení otáček při přehřátí regulátoru: toto je jasné, lze nastavit zda se odpojí nebo omezí pohon při přetížení, aby se předešlo poškození regulátoru.

Časování předstihu: podle počtu pólů motoru nastavíme příslušný tzv. timing - při chybném nastavení motor poběží, ale například bude mít velký odběr.

Funkce governor: používá se pouze pro vrtulníky, kdy reguláror udržuje konstantní otáčky motoru při změně úhlu náběhu rotorových listů - u letadel se tím nemusíme zabývat.

Tyto funkce budou tedy pro hobby provoz bohatě stačit - u trenérů si vystačíme v podstatě jen s brzdou a zbytek necháme na default, u pokročilejších regulátorů je potom více nastavení jednotlivých funkcí. Otázka je, jak regulátor nastavit.

Existují pro to v podstatě dvě možnosti:

První je napípání pomocí rádia - postupujeme podle návodu k regulátoru, kdy pomocí plynové páky a akustických signálů nastavíme požadované funkce. Nevýhody jsou jasné - je to zdlouhavé a v jednotlivých pípnutích se můžeme snadno ztratit.

Mnohem jednodušší je nastavení pomocí tzv. programovací karty, kterou nejprve nastavíme, připojíme k signálovému kabelu, zapneme a vše se nastaví během chvíle.

Existuje mnoho typů programovacích karet. Na obrázku níže vidíme ten nejjednodušší typ, kde se potřebné funkce nastavují pomocí jumperů. Tato je pro Sunrise serii:

Další možností je nastavení pomocí přepínačů, tlačítek s diodami a nejvyšší modely jsou s displayem, případně připojitelné k PC:

Pro hobby poletování si bohatě vystačíme se základním typem, ovšem pozor - každá značka regulátoru vyžaduje speciální typ programovací karty, takže je také vhodné používat stejnou řadu regulátorů otáček pro všechny modely, kdy nám bude stačit jen jedna karta na všechny.

K některým typům regulátorů karty nejsou, proto je nutné je nastavit pouze pomocí rádia.

Zdroj: rc-zoom.cz