Brane napisal/-a:...
Bi pa rad vedel, kaj tako obremenjuje repni servo in zakaj je signal iz gyra tako specifičen
...
Nekako sem pričakoval, da se bo odgovora na to vprašanje lotil kdo izmed helikopterske srenje.
Če želimo razumeti, kaj je posebnega pri namenskih repnih sevomehanizmih helikopterjev, si najprej oglejmo običajne servomehanizme in njihov način delovanja
Servomehanizmi se krmilijo s pomočjo signala, ki ga ustvarja krmilnik servomehanizma, običajno pa je to sprejemnik. Signal je vrste PWM, torej modulacija z dolžino signala, njegova dolžina pa določa položaj odklona servomehanizma. Ne glede na to, da to med proizvajalci ni v celoti standardizirana, saj so manjše razlike med njimi, pa je ta približno 1.5 ms za vrednost, ko je servomehanizem v nevtralnem položaju, 2.0 ms, ko je odklonjen v skrajen položaj na eni strni in 1.0 ms, ko je odklonjen v skrajen položaj na drugi. Seveda je možnost s pomočjo komande povečati odklone, to pa še dodatno skrajša ali podaljša dolžino pulza na 0.9 ms oz. 2.1 ms.
Običajni servomehanizmi uporabljajo za krmiljenje elektromotorja v servomehanizmu kar frekvenco vzorčenja naprave, ki ga krmili. Ta je običajno okoli 50 Hz, se pa ta razlikuje med posameznimi izdelovalci. Tako ima na primer Futabin sistem FAST nižjo frekvenco, namenjeno analognim servomehanizmom, 71 Hz, Multiplex-ov M-link pa 48 Hz. Tako velike razlike med proizvajalci so mogoče zaradi preprostega razloga, ker so dejansko servomehanizmi omejeni le z najvišjo frekvenco, ki so jo še sposobne obdelati. Večina servomehanizmov nima nikakršnih težav s frekvencami do 70 Hz, mnogo med njimi jih prenese tudi frekvence okoli 90 Hz, absolutna meja pa je 120 Hz, saj postane interval prekratek, da bi vanj lahko strnili celotno informacijo ter imeli dovolj premora, kar je pri analognih sevomehanizmih minimalno 6 ms. Za lažjo predstavo si poglejmo zgoraj zapisano še v številkah. Hitrost vzorčena 120 Hz pomeni, da je interval dolg 8.33 ms, obvezni premor je dolg 6 ms signal pri absolutnem maksimumu pa je dolg 2.1 ms, tako ostane zgolj 0.23 ms rezerve.
Za krmiljenje hitrosti vrtenja elektromotorja se uporablja sistem, ko v posameznem intervalu nekaj časa napaja elektromotor s polno napetostjo, ki je enaka napetosti servomehanizma, nato pa ji sledi obdobje brez napetosti, čas, ko je elektromotor napajan pa je odvisen od dolžine signala v tistem intervalu. Posledica takšnega načina delovanja in relativno nizke frekvence je slaba odzivnost servomehanizma pri malenkostnih premikih krmil oziroma zaznanega prisilnega odklona servomehanizma.
Pri analognem servomehanizmu pa s povečevanjem hitrosti vzorčenja nastane še ena težava. Glede na to, da se za pogon motorja uporabljana ista, ne enaka, frekvenca vzorčenja, s katero se krmili servomehanizem, postane odzivnejši, se bolje upira sili, ki deluje nanj in ima manjše območje neodzivnosti, vendar na račun večje porabe ter posledično večjega gretja.
Digitalni servomehanizmi se od svojih analognih bratov razlikujejo zgolj po tem, da se za pogon elektromotorja ustvarja ločena frekvenca, ki je običajno tja do 300 Hz. Zaradi tega imajo posebno vezje, ki na podlagi informacij sprejetih od krmilne enote, na primer sprejemnika, ustvarja niz električnih impulzov, ki je neodvisen od frekvence krmiljenja servomehanizma.
Če se sedaj vrnemo na vprašanje zakaj so namenski repni servomehanizmi za helikopterje drugačni od ostalih. Hitrost vzorčenja krmilnega signala za periferno opremo s strani sprejemnika je sicer nizka, vendar zadostna, kadar jo upravlja človek, nastane pa problem, če jo krmili druga elektronika, kot na primer giroskop. Ker so lahko odzivi na spremembe pri giroskopih bistveno hitrejši od odzivov klasičnih servomehanizmov, so proizvajalci začeli z razvojem takšnih, ki so sposobni prenašati višje hitrosti vzorčenja, tudi tja do 333 Hz. Ker je bila želja po še večji odzivnosti še vedno pristna, oziroma bolje rečeno želja proizvajalcev razložiti uporabnikom, da to nujo potrebujejo, so uvedli nov rod servomehanizmov, ki imajo določene krajše čase signala. Pri Futabi je to 760 µs, pri konkurenci pa 960 µs, to pa je pognalo hitrost vzorčena na 560 Hz.
Uporaba digitalnih servomehanizmov z dolžino pulza 1.5 ms na običajni opremi, kot na primer sprejemnikih, ne bo imela negativnih posledic, prav tako pa ne tudi pozitivnih v smislu ultra visokih frekvenc vzorčenja, ki jih tak servomehanizem omogoča, seveda pa ostanejo prednosti in slabosti običajnih digitalnih servomehanizmov.
Uporaba analognega servomehanizma na frekvencah namenjenih digitalnim pa bo kaj hitro privedla do njegovega izdatnega gretja in posledično odpovedi, če pa bodo frekvence izredno visoke, zadeva lahko sploh ne bo delovala. Frekvenca vzorčenja v krmilnem signalu, ki je višja od tiste, ki je zanj predvidena, za digitalni servomehanizem nima posledic v smislu njegovega pregrevanja lahko pa nastanejo težave nedoslednem delovanju servomehanizma.
Digitalnih servomehanizmov, ki za delovanje uporabljajo krajše impulze ni mogoče uporabljati nikjer drugje, razen na napravah, ki tak signal ustvarjajo. Priklop na drugo vrsto signala, zanje nima škodljivih posledic, le delovali ne bodo.
Morda na koncu še poizkus ugotoviti, zakaj je omenjeni servomehanizem odpovedal. Najbolj logična razlaga bi bila, da je le ta pri poizkusu doseči določen položaj, zadel oviro in je daljše obdobje deloval s polno močjo, nebi bilo nemogoče, da se je to zgodilo pri prenašanju. Drug razlog lahko tiči v napajanju, ki bi bilo malenkost previsoko za omenjeni servomehanizem. Če se ne motim, je predvidena napetost za tovrstne servomehanizme zgolj 5.5 V, periferija pa je najverjetneje napajana s 6 V. Lahko pa gre zgolj za splet nesrečnih okoliščin, lahko je giroskop bolje opravljal svojo nalogo in je bil servomehanizem bolj obremenjen,...
LP
Alex