Funzionamento e Componenti di un Radiocomando

Oggi illustreremo il funzionamento di uno degli oggetti più amati dai modellisti, ovvero il radiocomando. Comprendere le basi delle sue varie componenti e come queste interagiscono tra di loro, è importante, e anche molto interessante. Ma passiamo subito ad illustrarne il funzionamento. 

In questo articolo imparerai tutto sul radiocomando. Scoprirai quali frequenze vengono utilizzate per i modelli RC, quali sono i diversi componenti e come funzionano tutti insieme. Imparerai anche qual’è la differenza tra radiocomando e telecomando quando si parla di giocattoli o modellini.

Le componenti di un Radiocomando

Sebbene i meccanismi di funzionamento possano differire notevolmente tra i diversi modelli, il principio di base è lo stesso. Tutti i modelli radiocomandati hanno quattro parti principali:

• Trasmettitore: lo tieni tra le mani per controllare il giocattolo. Invia onde radio al ricevitore.
• Ricevitore – Un’antenna e un circuito stampato all’interno del giocattolo riceve i segnali dal trasmettitore e attiva i motori all’interno del giocattolo come comandato dal trasmettitore.
• Motore/i – I motori possono girare le ruote, guidare il veicolo, azionare le eliche, ecc.
• Fonte di energia

Il trasmettitore invia un segnale di controllo al ricevitore tramite onde radio (vedi Come funziona la radio per i dettagli), che quindi aziona un motore, provocando un’azione specifica. Il motore di un’auto può far girare le ruote, mentre il motore di un aereo può regolare i flap. La fonte di alimentazione è in genere un pacco batteria ricaricabile, ma a volte si tratta solo di normali batterie.

Trasmettitore RC

I giocattoli RC in genere hanno un piccolo dispositivo portatile che include alcuni tipi di controlli e il trasmettitore radio. Il trasmettitore del radiocomando invia un segnale su una frequenza al ricevitore nel giocattolo. Il trasmettitore ha una fonte di alimentazione, solitamente una batteria da 9 volt, che fornisce l’alimentazione per i comandi e la trasmissione del segnale. La differenza fondamentale tra i giocattoli radiocomandati e quelli telecomandati è che i giocattoli telecomandati hanno un cavo che collega il controller e il giocattolo, mentre il radiocomando è sempre wireless.

La maggior parte dei giocattoli RC funziona a 27 MHz o 49 MHz. Questa coppia di frequenze è stata assegnata dalla FCC per articoli di consumo di base, come apriporta per garage, walkie-talkie e giocattoli RC. I modelli RC avanzati, come i più sofisticati aeroplani RC, utilizzano frequenze di 72 MHz o 75 MHz.

La maggior parte dei giocattoli RC è etichettata con la gamma di frequenza in cui operano. Ad esempio, ipotizziamo un modello a 27 MHz. La maggior parte dei produttori di giocattoli RC realizza versioni di ciascun modello per entrambe le gamme di frequenza (27 MHz e 49 MHz). In questo modo, puoi azionare contemporaneamente due dello stesso modello, per gareggiare o giocare insieme, senza dover fare i conti con le interferenze tra i due trasmettitori. Alcuni produttori forniscono anche informazioni più specifiche sulla porzione esatta della banda di frequenza in cui opera il giocattolo. Un buon esempio è Nikko of America, che offre la possibilità di creare set da corsa fino a sei giocattoli con ciascun modello sintonizzato su una parte diversa della gamma di frequenza di 27 MHz.

I trasmettitori vanno da semplici controller a funzione singola a controller a funzione completa con un’ampia gamma di opzioni. Un esempio di radiocomando a funzione singola è quello che fa avanzare il giocattolo quando viene premuto il grilletto e all’indietro quando viene rilasciato. Per fermare il giocattolo, devi effettivamente spegnerlo. La maggior parte dei radiocomandi con tutte le funzioni ha sei controlli:

1. Avanti
2. Indietro
3. Avanti e Sinistra
4. Avanti e Destra
5. Indietro e Sinistra
6. Indietro e Destra

Nella maggior parte dei radiocomandi con tutte le funzioni, non premere alcun pulsante o ruotare alcuna manopola fa fermare il giocattolo per attendere ulteriori comandi. I controller per i sistemi RC più avanzati utilizzano spesso due joystick con diversi livelli di risposta per un controllo preciso.

Canali di un Radiocomando

La parola “Canale”, che vedrai molto spesso, ha due significati completamente diversi. Il primo significato è il numero di canali che ha un sistema RC, e in questo caso la parola canale si riferisce a ciascuna funzione controllabile separata del modello.

Un modello rc a un canale ha solo una funzione che può essere controllata dal pilota. Ad esempio movimento del timone o accensione/spegnimento del motore elettrico. Due canali potrebbero essere timone e motore mentre tre canali potrebbero essere motore, timone e ascensore (o motore, alettoni e ascensore).

Un tipico aeroplano rc a 4 canali avrà il controllo del motore, degli alettoni, dell’elevatore e del timone; i quattro controlli primari dell’aeroplano rc. Non ci sono regole fisse su quanti canali può avere un modello RC, dipende esclusivamente dal modello stesso e/o da quante funzioni il pilota vuole controllare.

I modelli più complessi possono richiedere 6, 7, 8 o più canali per azionare i controlli primari più eventuali funzioni aggiuntive come carrello di atterraggio retrattile, flap, luci di atterraggio, effetti sonori, funzionamento della fotocamera per citarne alcuni.

Il secondo significato è il numero del canale e si riferisce al canale a radiofrequenza su cui opera l’alimentatore radio. Diversi paesi hanno canali di frequenza diversi, legalmente designati per il volo radiocomandato, che rientrano in determinati intervalli della banda di frequenza MHz. I canali di frequenza designati sono numerati e non ci sono due piloti che possono volare insieme sullo stesso canale MHz allo stesso tempo, perché un sistema rc interferirebbe con l’altro, causando seri problemi di controllo per entrambi i piloti!

In effetti, il mio primo vero modello di radiocomando, un aliante a 2 canali è stato “abbattuto” durante il suo volo inaugurale da un compagno di volo che ha acceso sconsideratamente il suo trasmettitore della stessa frequenza senza controllare prima su quale frequenza mi trovassi!

Vale la pena notare a questo punto, tuttavia, che solo l’alimentatore radio MHz utilizza canali di frequenza designati. Le moderne radio a 2,4 GHz non utilizzano la stessa tecnologia e quindi non sono necessari canali di frequenza separati.

Questo è un enorme vantaggio con i sistemi a 2,4 GHz: non devi preoccuparti di chi altro sta volando, poiché non c’è il rischio di interferenze radio indesiderate da parte dei tuoi compagni piloti di rc.

Radio Control

Diamo un’occhiata più ad un modello RC. Assumiamo che la frequenza esatta utilizzata sia 27,9 MHz. Ecco la sequenza di eventi che si verificano quando si utilizza il trasmettitore RC:

1. Premi un grilletto per far avanzare.
2. Il grilletto fa toccare una coppia di contatti elettrici, completando un circuito collegato a uno specifico pin di un circuito integrato (IC).
3. Il circuito completato fa sì che il trasmettitore trasmetta una sequenza prestabilita di impulsi elettrici (vedi Come funziona la radio per i dettagli). Ciascuna sequenza contiene un breve gruppo di impulsi di sincronizzazione, seguito dalla sequenza di impulsi. Per il nostro esempio di prima, il segmento di sincronizzazione, che avvisa il ricevitore delle informazioni in arrivo, è composto da quattro impulsi lunghi 2,1 millisecondi (millesimi di secondo), con intervalli di 700 microsecondi (milionesimi di secondo). Il segmento degli impulsi, che indica all’antenna quali sono le nuove informazioni, utilizza impulsi di 700 microsecondi con intervalli di 700 microsecondi.

Il trasmettitore invia raffiche di onde radio che oscillano con una frequenza di 27.900.000 cicli al secondo (27,9 MHz). Il carrello monitora costantemente la frequenza assegnata (27,9 MHz) per un segnale. Quando il ricevitore riceve le raffiche radio dal trasmettitore, invia il segnale a un filtro che blocca tutti i segnali captati dall’antenna diversi da 27,9 MHz. Il segnale rimanente viene riconvertito in una sequenza di impulsi elettrici.

La sequenza di impulsi viene inviata all’IC nel carrello, che decodifica la sequenza e avvia il motore appropriato. Per il nostro esempio, la sequenza di impulsi è di 16 impulsi (avanti), il che significa che l’IC invia corrente positiva al motore che fa funzionare le ruote. Se la sequenza di impulsi successiva fosse di 40 impulsi (indietro), l’IC invertirebbe la corrente allo stesso motore per farlo girare nella direzione opposta.

L’albero del motore ha effettivamente un ingranaggio all’estremità, invece di collegarsi direttamente all’asse. Questo diminuisce la velocità del motore ma aumenta la coppia, dando al carrello una potenza adeguata attraverso l’uso di un piccolo motore elettrico!

Servomotori

Il numero di servi in ​​un modello radiocomandato varia in base al numero di canali che l’apparecchiatura radiocomandata ha.

Un servo è costituito da un PCB (amplificatore), un motore elettrico, un potenziometro di feedback e un set di ingranaggi in nylon o metallo (o misti) che possono o meno essere a sfere. L’involucro del servo sarà di plastica o alluminio.

Un albero di uscita è parte integrante dell’ingranaggio ed esce attraverso la parte superiore del servo; il servo braccio è collegato all’albero ed è tenuto in posizione da una piccola vite.

Il servobraccio è direttamente collegato alla rispettiva superficie di controllo da una sorta di collegamento di controllo (una vergella metallica rigida o un cavo Bowden, per esempio), quindi qualsiasi movimento del braccio risulta in un movimento diretto di quella superficie, siano essi gli alettoni, ascensore, timone o altro.

Il servoazionamento RC riguarda la modulazione dell’impulso elettrico e la correzione dell’errore di tensione all’interno del potenziometro. Puoi leggere di più su questo sulla pagina rc servo.

I servocomandi RC sono disponibili in varie dimensioni e potenze, da quelli minuscoli “peso piuma” a quelli giganti in scala 1/4 (così chiamati perché sono comunemente usati negli aerei in scala 1/4). I servi “Micro” e “Nano” sono diventati sempre più comuni negli ultimi anni poiché gli aerei radiocomandati sono diventati sempre più piccoli e la tecnologia per produrli è avanzata.

Quelli digitali, invece, sono sempre più comuni, sebbene quelli analogici siano ancora ampiamente utilizzati. I servi Digi offrono tempi di risposta più rapidi (latenza inferiore) e maggiore potenza di tenuta, ovvero la forza di mantenere un’ampia superficie di controllo contro il flusso d’aria, senza fallire.

La forza del servo è misurata in termini di coppia, espressa in Oz.in (oncia-pollici) o in kg.cm (chilogrammo-centimetri) a seconda di dove ti trovi nel mondo. In entrambi i casi, la coppia nominale indica quanta forza il servo può esercitare a una data distanza dall’albero di uscita centrale. Ad esempio, un servo da 1,6 kg.cm può esercitare 1,6 kg a 1 cm dall’albero. Più ci si allontana dall’albero, più debole è la coppia e per il doppio della distanza, quindi la forza si dimezza. Al contrario, se la distanza viene dimezzata, la coppia raddoppia.