Твой первый квадрокоптер: теория и практика - [19]

.

Иногда возникает потребность в диверсификации по типу антенны (рис. 2.20).

Рис. 2.20.Антенная система со следящей основной антенной и диверсификацией за счет штыревой всенаправленной антенны

_{(http://www.readymaderc.com)}

Например, антенны для приема видеосигнала могут обладать очень острой диаграммой направленности. Такое свойство существенно повышает эффективную дальность приема и помехоустойчивость, но стоит отклонить антенну на несколько градусов в сторону от направления на модель, и сигнал может резко и внезапно пропасть. Поэтому в сочетании с остронаправленной антенной иногда применяют вторую антенну, имеющую более широкую или вообще круговую диаграмму направленности. При потере сигнала с основной антенны качество сигнала с дублирующей может быть заметно хуже, но в большинстве случаев оператору его будет достаточно, чтобы не потерять управление.

Диверсификация по частотному диапазону (дублирование канала) в любительской практике применяется редко, т. к. требует наличия двойного комплекта приемопередающего оборудования на разные диапазоны.

Двигатели

Двигатели, применяемые в авиамоделях, делятся на два больших семейства: коллекторные и бесколлекторные. Устройство коллекторного двигателя вы должны знать из школьного курса физики. Для тех, кто забыл, очень кратко напомним.

Коллекторный двигатель состоит из неподвижных Магнитов, прикрепленных к корпусу (статор) с чередованием полюсов и нескольких катушек, смонтированных на валу (ротор). Напряжение на катушки ротора поступает через скользящие контакты (коллектор и щетки). При подаче напряжения на катушку ротора, вокруг нее формируется магнитное поле. Катушка отталкивается от полюса одного из магнитов статора и притягивается к другому. В этот момент происходит переключение полярности питания за счет вращательного смещения контактов коллектора относительно щеток и катушка начинает притягиваться к следующему магниту. Коллекторный двигатель— это классический пример самоуправляемой системы, он сам себе переключает полярность катушек в нужный момент во время вращения. Направление вращения зависит от полярности питающего напряжения, а частота вращения от величины напряжения.

В бесколлекторных двигателях коммутация катушек происходит при помощи специальной электронной схемы — регулятора оборотов (Electronic Speed Controller, ESC). Независимо от количества катушек и схемы их внутренней коммутации бесколлекторный двигатель авиамодели всегда имеет три вывода, подключаемые к регулятору. Регулятор подает на эти выводы питающее напряжение со сдвигом по фазе. Поскольку выводы катушек подключены к регулятору неразрывно, то катушки смонтированы неподвижно и являются статором, а вращается ротор с прикрепленными к нему постоянными магнитами. Направление вращения зависит от подключения выводов двигателя к регулятору. Для изменения направления вращения достаточно поменять местами два любых вывода. Существуют более сложные конструкции двигателей, оснащенные датчиком оборотов и подключаемые к специальным регуляторам. В этом случае для изменения направления вращения необходимо перепрограммировать регулятор.

Если магниты расположены снаружи относительно катушек, такие двигатели называют аутраннерами (outrunner); если катушки расположены снаружи, а внутри вращается намагниченный ротор — инраннерами (inrunner). В квадрокоптерах и большинстве авиамоделей применяют аутраннеры. Удельная мощность и КПД бесколлекторного двигателя существенно зависит от мощности постоянных магнитов ротора, поэтому обычно используются неодимовые магниты. Они приклеены на внутреннюю сторону ротора. Если двигатель уронить на твердую поверхность, от удара магниты могут отклеиться или треснуть.

Внимание!

Трещина может быть незаметна глазу, но приведет к снижению мощности двигателя и может вызвать пропуски фазы и даже заклинивание двигателя отвалившимся осколком магнита прямо во время полета.

Коллекторные двигатели имеют низкие КПД, удельную мощность и моторесурс. Но их конструкция проще, они дешевле и не требуют сложного регулятора для работы. В свою очередь бесколлекторные двигатели практически не изнашиваются, если не считать выхода из строя дешевых китайских подшипников. При помощи регулятора оборотов можно организовать различные режимы: плавный разгон, торможение, ограничение по току, защиту от включения заблокированного двигателя.

Относительно недавно главным недостатком бесколлекторных двигателей была высокая цена, на 40–70 % больше, чем у коллекторных двигателей аналогичной мощности, и моделисты были вынуждены изготавливать их самостоятельно, перематывая двигатели от приводов CD и видеомагнитофонов. Сейчас появились недорогие бесколлекторные двигатели в широчайшем ассортименте, поэтому выбор между коллекторными и бесколлекторными двигателями зависит от области применения.

Коллекторные двигатели по-прежнему широко применяются в миниатюрных моделях, в том числе и в квадрокоптерах "наладонного" размера. В ситуации, когда идет борьба за каждый грамм веса, в миниатюрных коллекторных двигателях используют бескаркасные (coreless