Как сделать машину на дистанционном управлении. Из чего состоит радиоуправляемая автомодель

Раньше даже близко не было такого изобилия товаров вообще и игрушек в частности. И во многом современный детский рай обязан прогрессу в электронике. Говорящие роботы , мультикоптеры, - всё это не просто есть в магазинах, а продаётся по очень недорогой, для многих, цене. К тому же игрушки иногда бывают настолько продвинутые в плане радиоэлектронной начинки и интересные по работе, что тут впору покупать их не для детей, а для себя. Тем более если отец радиолюбитель:) В общем случайно проходя мимо витрины магазина "Всё по доллару" заметил коробку с китайской радиоуправляемой машинкой, которая стоила всего 10$! Естественно это за весь комплект.

Комплектация Р/У машинки

• Машина - гоночный автомобиль
• Пульт дистанционного управления
• Четыре аккумулятора 1,2 В 600 мА/ч
• Зарядное устройство 4,8 В 250 мА

Характеристики авто на радиоуправлении

• Питание машинки - 4 шт. 1,2 В никель-кадмиевые аккумуляторы
• Питание пульта - 3 пальчиковые батарейки АА
• Время заряда - 5 часов
• Время работы - пол часа
• Частота радиоканала - 27 МГц
• Дальность действия радиоканала - 10 метров

На коробке всё написано по китайски - ни одного не то что русского - даже английского слова. Что ж, время учить китайский или развивать интуицию:) Сложного по идее ничего нет: вставил аккумуляторы в авто, три батарейки в пульт - и поехали.

Пульт управления машинкой

Обратите внимание, в комплект не входят батарейки для ПДУ, только к автомобилю. Так что понадобится 3 элемента АА по 1,5 В.

Пульт сразу привлёк внимание полным отсутствием кнопок, не считая кнопки включения.

Всё дело в том, что здесь команды на поворот влево-вправо, движение вперёд-назад, подаются наклоном. Если открыть пульт ДУ и изучить плату с деталями, то видно 4 датчика положения. Внутри этих цилиндриков, впаянных с наклоном, и находятся датчики в виде шариков.

Сама микросхема передатчик формата DIP, как и остальные детали, поэтому пульт очень компактный и лёгкий. К нему спереди прикручена телескопическая антенна на 3 колена. Длинна в разложенном виде - около 30 см. Если вы стоите рядом с авто - можно и не раскладывать её. Но при дальности свыше 5 м это необходимо.

Радиоуправляемая машина

Прежде чем установить аккумуляторы в батареечный отсек авто, необходимо их зарядить. Для этого в комплекте есть маленькой зарядное устройство, естественно импульсное.

Плата внутри него - копия обычной зарядки от мобильного телефона. И параметры (и схема) аналогичные - импульсный преобразователь на транзисторе примерно 2-3 ватта.

При включении кнопки машинки (она на днище), все 4 колеса сразу начнут мигать синими и красными светодиодами, установленными изнутри. Это и красиво, и удобно - сразу понятно, что питание активировано. Чтоб не было ситуации, при которой поигрались и забыли обесточить авто, посадив или вообще угробив аккумуляторы.

Разберём её тоже и заглянем под крышку. Приёмная часть собрана на базе микросхемы RX-2B . Схемы включения вы можете , они стандартны для большинства радиоуправляемых моделей 27 МГц, малого радиуса действия.

А транзисторы С945 коммутируют два моторчика - основной, что находится в задней части авто, и вспомогательный, ответственный за поворот передних колёс.

Фары спереди засвечиваются когда машина едет вперёд. При заднем ходе они сразу гаснут. Интересно, что тут применили не светодиоды, а лампочки. Это конечно более реалистично, но расход энергии увеличивается почти на 100 мА, поэтому для экономии просто перерезал ножницами провода, идущие к ним от платы управления.

Видеоролик работы машинки

В общем китайцы в очередной раз удивляют не столько технологиями, хотя они держат руку на пульсе и постоянно пополняют рынок новыми интересными девайсами, а возмутительно низкой ценой. Подумайте, сколько бы стоили отдельно 4 аккумулятора? А зарядное устройство? Не говоря про остальное. Что касается качества: ребёнок играет уже больше месяца и ничего, машина жива-здорова, хотя перезаряжалась уже раз 20.

Своими руками - у многих эта фраза ассоциируется прежде всего с лобзиком по металлу, паяльником и прочими инструментами «хэндмэйдера». Сделать собственную модельку с абсолютного нуля - вытачивая каждую деталь самостоятельно - действительно можно, но это достаточно сложный, трудоёмкий и очень требовательный к собственным навыкам процесс. Поэтому сейчас мы будем говорить о более простом и доступном варианте: как собрать радиоуправляемую машину у себя дома.

Как это работает?

Современные модели на радиоуправлении можно разделить на две больших группы:

• RTR. Полностью готовые к использованию машинки, . То есть, достал модель из коробки, поставил аккумулятор - и вперёд, на гонки;
• Kit. Вариант поставки для продвинутых пользователей: вместо собранной машинки приходит набор запчастей, к которым Вы добавляете свои - кастомные - запчасти, собирая в итоге модель своей мечты самостоятельно.

Примечание : вариант, в котором Вы все запчасти покупаете отдельно, мало чем отличается от . Просто Вы не пользуетесь готовыми наборами, но, тем не менее, используете фабричные запчасти.

Зачем вообще нужна RC-модель своими руками? Ровно за тем же, что и любой кастом: чтобы выделиться в толпе, сделать свою машинку уникальной. Тем более, что сборка из готовых деталей менее требовательна к навыку, чем «работа напильником».

Какие запчасти понадобятся?

Как правило, если Вы выбрали какой-то Kit, то в его комплектацию входит только шасси и корпус. Дополнительно понадобятся (рассматриваем вариант с электрической машинкой ):

• Двигатель;
• Радиоаппаратура: пульт управления, приёмник, телеметрия;
• Колёса;
• Аккумулятор;
• Диски, вставки и т. д.

В конечном итоге, всё зависит от конкретного набора для сборки радиоуправляемой модели машины своими руками: в некоторых, например, нет кузова, и он приобретается отдельно.

Сложно ли собрать Kit?

Именно на стадии сборки Kit’a сложностей обычно не возникает: детали пронумерованы, к ним в комплекте идёт подробная инструкция - делайте всё аккуратно, и проблем не будет. Трудности чаще всего возникают на объединении шасси с остальными комплектующими, поэтому ещё раз советуем: перед покупкой двигателя и прочих запчастей внимательно изучите выбранный Kit и его характеристики. Отличным выбором будет почитать тематические форумы: наверняка с этим Kit уже кто-то работал - и, скорее всего, этот кто-то охотно поделится опытом.

Пластик или алюминий?

Ответ на этот вопрос во многом зависит от того, о каком бренде идёт речь, но об этом ниже. Если сравнивать «в вакууме» - и хороший пластик с хорошим алюминием - картина выглядит примерно вот так:

• Пластик : легче, лучше гасит удар, восстанавливает форму после столкновений. Но, при этом, при слишком сильном ударе пластик трескается и рвётся, починить его будет практически нереально - деталь под замену. Кроме того, на пластиковых деталях со временем разбалтываются посадочные места валов и подшипников, из-за чего возникают люфты - снова приходится менять деталь;
• Алюминий . Поддаётся ремонту и практически не деформируется со временем, но хороший алюминий стоит дороже, чем хороший пластик. Плохой алюминий обычно довольно хрупкий и буквально рассыпается при том уровне нагрузок, который качественный пластик даже не заметит. А стоит примерно столько же.

Производители запчастей

Можно выделить три наиболее интересных бренда:

• RPM. Лучший пластик на рынке. Идеальное качество, высокая прочность, исключительная долговечность - то, что нужно, чтобы сделать своими руками неубиваемую rc-модель. Недостатков у бренда всего два: высокая цена и явная заточенность под американские машинки вроде , на «китайца» запчасти RPM, скорее всего, не поставить;
• Integy. Алюминиевые детали, неплохой баланс между ценой и качеством. Если всё-таки предпочитаете металл пластику, вполне можно задуматься о выборе этого бренда. Ну и да: алюминий классно смотрится!
• Pro- Line . Ещё один отличный - и вполне универсальный - бренд. Оптимальный выбор, если собираетесь работать не с американскими Kit. Среди достоинств марки: 5 лет на рынке, куча наград, очень широкий ассортимент и приемлемая ценовая политика.

​​​​​​​

Общие выводы по машинкам на управлении своими руками

Если аккуратно следовать инструкции и не торопиться, в самостоятельной сборке RC-модели нет ничего запредельно сложного. Главное - это использовать качественные комплектующие от известного бренда, они встают на свои места беспроблемно. Ну и рекомендуем начинать с Kit’a попроще, а потом уже, получив первый опыт, задирать планку кастома.

Самая выгодная цена на радиоуправляемую машину может быть только в том случае если эта машина изготовлена самостоятельно, по большей части из хлама и с небольшим количеством недорогих деталей. Ранее уже рассматривались машинки сделанные на Arduino которое имеет небольшую цену однако стоимость можно ещё уменьшить если использовать не готовую плату а самодельную с микроконтроллером ATmega8 . ATmega8 были в старых версиях Arduino которые имели меньшие возможности чем новые но тем не менее, в старых версиях Arduino возможностей более чем достаточно для создания радиоуправляемой машины. Если в ATmega8 загрузить загрузчик Arduino то данный микроконтроллер "превращяется" в почти Arduino и это даёт возможность использования среды разработки Arduino IDE с библиотеками для радиомодулей nrf24l01+ , серводвигателей SG09 и вообще более простого написания кода что значительно упрощает весь процесс создания радиоуправляемой машины. Во времена когда микроконтроллеры не были так широко распространены как сейчас изготовление электроники для радиоуправляемой машинки было очень солжным делом но сейчас это дело доступно гораздо большему колличеству людей. Кроме того самостоятельное создание машинки даёт возможность сделать её такой какой надо, дополнять и улучшать "на свой вкус". Рассмотрим схему передатчика.

Рисунок 1 - Передатчик

Радиомодуль NRF24L01+ подключается к микроконтроллеру по SPI, потенциометр R2 является рулём на пульте и его средний вывод подключается к одному из выводов АЦП микроконтроллера (Arduino IDE позволяет не писать слишком громоздкий код для использования встроенного аналого цифрового преобразователя (АЦП)). Кнопки для управления движением, фарами и мигалкой подключены к цифровым входам и без дополнительных подтягивающих резисторов т.к. в микроконтроллере имеются встроенные и их проводимости хватает в данном случае. Кварцевый резонатор поставлен на 16МГц, если кварцевый резонатор на такую частоту то в ATmega8 можно загрузить загрузчик для Arduino NG. Также имеется кнопка SB2 для сброса.

Рисунок 2 - Приёмник

Для управления электродвигателем используется драйвер L293D который может выдавть до 600мА поэтому если электродвигатель потребляет больший ток то нужен другой более мощный драйвер. К выводам электродвигателя подключены два плёночных конденсатора C3, С4 ёмкостью 470нФ каждый, если эти конденсатры не поставить то двигатель будет создавать большие помехи и машинка не будет работать как надо. Также конденсаторы поставлены между плюсом питания и землёй (ноль питания, минус питания), конденсатор C6 ёмкостью 470нФ поставлен непосредственно на выводы питания радиомодуля NRF24L01+, конденсатор C7 поставлен в другом месте на плате. Питание схемы идёт от одного литий ионного аккумулятора с напряжением 3.7В который можно достать например из повербанка который также можно использовать как зарядное устройство для данного аккумулятора (главное запомнить где нужно ставить плюс аккумулятора а где минус). К одному из выходов драйвера L293D подключены красные светодиоды которые показывают движение машинки назад, если после сборки эти светодиоды загораются когда машинка движется вперёд то нужно подключить эти светодиоды к другому выходу драйвера. Для поворота передних колёс используется сервомотор SG09. Сервомотор для данной цели оказался лучше шагового двигателя т.к. для сервомотора не нужен драйвер (он внутри сервомотора), для управления серводвигателем используется только один вывод микроконтроллера (на шаговый двигатель нужно потратить 4 вывода), серводвигатель работает быстрее шагового, с ним можно сделать более удобное управление, ещё он дешевле, легче, в общем про использование шагового двигателя для поворотов можно забыть. Два белых светодиода VD1 и VD2 - это фары автомобиля которые можно включить нажатием соответствующей кнопки, для того чтобы не надо было всё время держать кнопку нажатой когда горят фары - вместо кнопки можно поставить переключатель или кнопку с фиксацией. Включаются фары через транзистор т.к. ток потребляемый двумя светодиодами слишком велик для микроконтроллера. Также в машине есть мигалка и сирена. Мигалка - это RGB светодиод который светит поочерёдно то синим то красным светом, Сирена - это маломощный пъезодинамик который подключается напрямую к выходам микроконтроллера. Динамик обязательно д.б. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ и маломощный т.к. если поставить динамик с обмоткой то он может иметь слишком низкое активное сопротивление к тому же при переключении на обмотке возникают большие скачки напряжения что может привести к перегоранию микроконтроллера. Из схем приведённых выше видно что на микроконтроллерах передатчика и приёмника ещё остаются свободные выводы, а это значит что машинку ещё можно дополнить какими либо элементами, например можно поставить стреляющую башню, ковш или клешню на сервомоторах, дополнительные светодиоды и т.д.
Скетчи можно скачать по ссылкам ниже, они длинные но не сложные.

Для передатчика.

Не хочу, чтобы мои читатели смеялись подумав, что я вспомнил свое детство купив игрушку, наоборот, я рос в 90-ые, где самой хорошей игрушкой была приставка Dendy и машинки с проводным пультом управление (ведь были счастливые времена...). Сейчас времена изменились - интернет заменил детям все - даже родителей.

Машинка была приобретена для постройки модуля дистанционного управления нагрузками и я решил по ходу сделать небольшой обзор.

Цена игрушки 5$ - полностью оправдывает сумму, но есть масса недостатков. Сборка как всегда - Китай во всей красе.

Ляп тут множество и паспортные данные машинки никак не соответствуют реальным.

Сама машинка питается от шести пальчиковых батареек (суммарное напряжение 6 Вольт). Пульт управления питается от обычной кроны. Две команды - вперед и назад. Сам передатчик (пульт) собран исключительно на транзисторах. Не могу точно сказать на какой частоте работают приемник с передатчиком, хотя на упаковке скромная надпись 40мГц... - ЛОЖ!

В паспорте была еще одна заметка - радиус действия 35 метров, в реале не более 7 метров... Еще одна немало важная особенность, точнее дефект - как только вы вставляете батарейки в машинку, ток потребления от батареек 40 мА - очень много, если учесть, что машинка потребляет всего 100 мА во время работы. Все эти косяки позже были исправлены. Немножко поиграв с контурами приемника и передатчика, также заменой нескольких конденсаторов удалось добиться 15 метрового радиуса действия, но питание приемника было повышено от 6 до 8,4 Вольт.
Устройство не четко выполняло команды, но после повышения питания приемника все стало на свои места. Такие вот китайцы, всегда приходится исправлять их ошибки... Оставайтесь с нами друзья, а с вами как всегда был - АКА КАСЬЯН.

Радиоуправляемые модели автомобилей вызывают в последние годы все более живой интерес как у детей, так и у взрослых. Это могут быть модели на электродвигателе или даже на двигателе внутреннего сгорания.

В рамках данной статьи мы раскроем тему устройства радиоуправляемых моделей различных типов, и рассмотрим принцип их работы, чтобы тот, кто заинтересуется конструированием собственных радиоуправляемых моделей или просто их покупкой, знал, с чем ему предстоит иметь дело.

Что касается радиоуправляемых моделей автомобилей, то в первую очередь нужно обратить внимание на то, что масштабы бывают очень разными, начиная от 1:5, заканчивая 1:28. Наиболее популярны сегодня масштабы 1:8 и 1:10, а что касается масштаба 1:5, то это очень крупные модели, которые в основном являются моделями на ДВС. Двигатель внутреннего сгорания больше в размерах, чем электродвигатель.

По объему цилиндров двигатели внутреннего сгорания подразделяются на классы: 12, 15, 18, 21, 25. Это цифры, обозначающие рабочий объем двигателя в кубических дюймах, в соответствии с американской классификацией. Очевидно, чем выше класс двигателя, тем выше его мощность. Так, например, мощность двигателя 15 класса составляет в среднем 0,9 л.с.

Двигатели внутреннего сгорания для радиоуправляемых моделей работают, как правило, на смеси масла, метанола и нитрометана. Такое топливо в канистрах можно приобрести в магазинах, где продаются радиоуправляемые модели. Фирменное топливо — гарантия долговечной работы мотора.

Говоря об электродвигателях, следует отметить, что питаются они, как правило, от аккумуляторов, набранных в батарею, и общее напряжение батареи составляет 7,2 В и более.

В магазинах радиоуправляемых моделей продаются такие аккумуляторы, как в виде отдельных ячеек по 1,2 В, так и в виде готовых батарей различной емкости. Сами двигатели классифицируются по количеству витков обмотки статора, обычно — от 10 и более, и чем меньше витков, тем выше скорость вращения ротора.

Основой модели является шасси, ведь именно на шасси располагаются и крепятся как сам двигатель, так и электроника. Шасси бывают различных типов, с разными модификациями приводов, в зависимости от назначения модели. Формула-1 обычно заднеприводные (чаще) или полноприводные (реже), чтобы по ровной поверхности развивать высокую скорость.

У багги, которые водят по гравию, по песку, - чаще всего привод полный, реже — задний. Аналогично багги, траки чаще всего используют полный привод. Монстры с огромными колесами, в основном - полный привод. Шоссейные модели, для езды по ровным поверхностям, чаще — с полным приводом.

Когда стоит вопрос выбора между электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания, важно сравнить все достоинства и недостатки того и другого типа двигателей, чтобы выбор получился рациональным.

Так, модели на жидком топливе способны развивать огромные скорости — до 80 км/ч, но задумайтесь, чем чреваты аварии, лобовые столкновения на таких скоростях. Стоит случайно врезаться в стену, и потребуется дорогостоящий ремонт.

Потяните ли вы регулярные заправки качественным топливом, которое дороже бензина? Хотя, объем двигателя мал, и 4-литровой канистры хватит надолго, но все же. Плюс ДВС в том, что продолжительность езды по времени довольно значительна, при этом звук двигателя очень реалистичен. Модели на ДВС дороже моделей на электродвигателях.

Отсюда виден основной минус радиоуправляемых моделей на электродвигателях — у них довольно быстро садится аккумулятор, и езда на одной зарядке вряд ли будет длиться более четверти часа. Но модели на электродвигателях, в сравнении с моделями на ДВС, ездят очень тихо, мотор почти не слышно, нет выхлопов, высокое ускорение, хотя и невелика скорость. Тем не менее, придется раскошелиться на хороший аккумулятор и на зарядное устройство, чтобы заряжаться от сети или от автомобильного прикуривателя.

Принципиально радиоуправление моделей не зависит от масштаба, оно устанавливается на модель в формате Ready to run, если вы покупаете модель, и не требует от потребителя ничего кроме того, чтобы взять в руки пульт, и приступить к вождению. Однако, некоторые модели продаются в виде конструктора, и наконец, кто-то захочет самостоятельно изготовить модель. Поэтому давайте все же рассмотрим принцип работы системы радиоуправления.

В моделях на электродвигателях (как и на моделях с ДВС) установлен приемник. Когда на пульте управления нажимается курок или поворачивается рулевое колесо, приемник внутри модели тут же принимает посланный с пульта сигнал. Сигнал обрабатывается в приемнике, и соответствующее устройство в конструкции модели приводится в действие.

При повороте рулевого колеса (на пульте), сервопривод заставит через тяги повернуться колеса. При нажатии на курок газа, регулятор скорости получит сигнал к изменению оборотов двигателя, и через передачу (кардан или ремни) колеса начнут вращаться быстрее или медленнее. Мотор, как и электроника приемника с регулятором скорости, питается от батареи.

Если говорить о моделях с ДВС, то при нажатии на курок газа на пульте, или при повороте руля на пульте, все так же посылается сигнал в приемник. Приемник обрабатывает сигнал, и включает соответствующие устройства.

При повороте руля на пульте, через систему тяг сервомотор заставит колеса повернуть. При нажатии на газ, второй сервомотор станет двигать заслонку карбюратора, и топливно-воздушная смесь будет подана в цилиндр потоком определенного объема, - скорость изменится. Для питания сервомоторов используется батарея.

Итак, как вы поняли, в конструкцию именно радиоуправляемой модели входят следующие неотъемлемые ее компоненты: пульт управления, приемник, сервоприводы, двигатель (электрический или ДВС), регулятор скорости для электродвигателей. Данные части продаются в виде комплектов или по отдельности.

Остановимся более подробно на принципе работы электроники передатчика и приемника. Передатчик представляет собой в простейшем виде высокочастотный генератор и низкочастотный модулятор. Модулятор включает высокочастотный генератор с частотой команды. Излучаемый антенной пульта, модулированный высокочастотный сигнал принимается приемником, установленным на модели.

Приемник содержит усилитель низкой частоты, высокочастотный каскад и электронное реле. Высокочастотный каскад усиливает и детектирует принятый сигнал, затем сигнал фильтруется, и отфильтрованный сигнал поступает на вход усилителя низкой частоты. Ток низкой частоты сигнала команды действует на эмиттерный повторитель, который приводит к срабатыванию реле в цепи питания соответствующего двигателя.

В простейшем виде радиоуправляемая модель способна ехать вперед и поворачивать, это зависит, разумеется, от количества сервоприводов. Так, квадрокоптер может обладать шестью приводами.

Что касается команд, то они могут передаваться и по радиоканалу, и по wi-fi, и по bluetooth, и по ИК, благодаря тому, что сигнал как-никак всегда кодируется, и не создает помех, а приемник легко распознает свой сигнал, благодаря предварительной настройке.

Теперь остановимся на аккумуляторах для моделей с электродвигателем. Сегодня распространены три типа аккумуляторов: . Напряжение 7,2 В характерно для первых двух типов, и 7,4 вольта — для литиевых. Литиевые нынче все более популярны, их емкость достигает десятков миллиампер-часов, хотя цена, конечно, соответствующая.

Что касается жидкого топлива, то здесь, как говорилось выше, требуется особое топливо, которое содержит нитрометан. Нитрометан усиливает отдачу ДВС, и содержание сего компонента обычно лежит в диапазоне 16-25%. Содержащееся в топливе масло обеспечивает двигателю смазку. На канистре с топливом указывается процентное содержание в топливе нитрометана, а также тип моделей, для которых данное топливо подойдет.

Кузовы изготавливают из поликарбоната, - легкого и эластичного материала, стойкого к ударам. В продаже есть модели с кузовом и без. Кузов для своей модели можно приобрести и отдельно. Благо, выбор кузовов сегодня очень велик.

Есть прозрачные и окрашенные варианты. Прозрачные можно покрасить изнутри краской для поликарбоната, такая краска продается в магазинах моделей. Для новичков лучше всего подойдет кузов более эластичный, чтобы управление неопытного водителя не привело бы к быстрому его разрушению от аварийных ударов.