Mohlo by se zdát, že osvětlení RC modelu by se mohlo hodit tak maximálně na nějakou maketu, ale v tomto článku se Vám pokusím ukázat i jiné ( a ne neúčelné ) použití osvětlovacích systémů na RC modelu a to jak klasickém, tak FPV, jak na letadle, tak na copteru.
Osobně jsem řešil několikrát při klasickém RC létání za soumraku horší „čitelnost“ modelu a tak jsem se rozhodl si model nějak osvětlit. Provedl jsem tak k mé plné spokojenosti a uvědomil jsem si, že při troše práce se dá takové osvětlení modifikovat i na bezpečnostní prvek nejen pro klasické, ale také FPV létání. Přeci jen pokud na moelu něco svítí, nebo i bliká, je tento model nápadnější a típ pádem je i lépe vidět ( takže tím lze minimalizovat riziko střetnutí-se s jiným letadlem ).
Na úvod je dobré si připomenout, co se na osvětlení modelu používá. V první řadě jsou to světelné LED diody a v druhé řadě speciální použit SMD LED diod a to LED pásky pro osvětlení.
LED diody se vyrábějí a prodávají v rozmanitém provední pouzder, v barvách od základních až po tříbarevné a ve velikostech od miniaturních až po obří a výkonové LED čipy. Dají se sehnat i diody samoblikající, případně automaticky měnící barvy. Pokud jdeme takovou diodu kupovat, je dobré si od ní zjistit i veškeré parametry. Budou se nám hodit pro další výpočty ( minimálně důležité je napětí a proud pro diodu a také světelný tok a úhel vyzařování světla )
LED světelné pásky se vyrábějí také v mnoha různých provedeních, ať už jako pásky zalité, nezalité, jednobarevné, RGB pásky, s velkými nebo malými světelnými čipy. Většinou se dodávají pro napětí 12 V a to je jedno z jejich omezení ( ale i výhoda ). Na modelech, kde máme k dispozici 12 V ( baterie „tříčlánek“ ), je použití více než jednoduché. Bohužel tam kde používáme jiné baterie si musíme pomoci a to pro někoho nemusí být zrovna jednoduché. Nehledě k tomu, že je to další zařízení, které musíme zakoupit / zkonstruovat.
Pojďme se tedy podívat, co vše se dá s výše uvedenými komponentami vyrobit a jak na to. Jako úplně nejjednodužší použití LED diody je prosté její rozsvícení. Stejně tak použití LED pásku je velice jednoduché ( ještě jednodužší než samotné LED diody ). V případě použití LED pásku stačí připojit vodiče na baterii 12V a v tu chvíli se LED pásek rozsvítí. Nemusíme si o nic více starat. Pokud chceme takto rozsvítit samotnou LED diodu, musíme k ní ještě připojit rezistor. Výpočet potřebného rezistoru ( a veškeré technické náležitosti ) si ukážeme dále. Začneme tedy se schématem zapojení a s vysvětlením jednotlivých pojmů.
Co se týče použitých symbolů, tam U napájecí je námi dodané napětí ( například baterie 3s, BEC z regulátoru atd. ), U diody je provozní napětí diody ( zjistíme z katalogu, mívá označení Uf ) a I diody je pracovní proud diody ( opět zjistíme v katalogu, mívá označení If ). Poslední zbývající položkou je U rezistoru, což je pro nás jakési „odpadní“ napětí, které se musí „zmařit“ na daném rezistoru, aby jsme diodu nezničili. Toto napětí si musíme spočítat. pro výpočty platí následující vztahy :
- U napájecí [ V ] = U rezistoru [ V ] + U diody [ V ]
- R1 [ Ω ] = U rezistoru [ V ] / I diody [ A ]
- P rezisotru [ W ] = R1 [ Ω ] * I diody [ A ] * I diody [ A ]
Jistě jste si všimli, že jsem se nezmínil o hodnotě P rezistoru. Jedná se o výkon rezistoru a tato hodnota nás bude zajímat v souvislosti s dimenzováním velikosti rezistoru. Jak jsem již psal, rezistor používáme jako jakýsi „mařič energie“ a tím pádem na něm bude vznikat odpadní produkt – teplo. A právě kvůli tomuto „odpadu“ musíme při návrhu dbát na to, aby jsme nezvolili rezistor příliš malého výkonu. Pokud to tak uděláme, rezistor nám vyhoří – neunese takovou zátěž. A v tuto chvíli je dobré se zmínit o tom, že pro některé aplikace potřebujeme použít více svítivách diod a bylo by zbytečné používat několik stejných zapojení jako je výše, ale můžeme toto zapojení modifikovat následovně.
Toto zapojení má výhody v tom, že počet diod si můžeme zvolit a tím pádem na rezistor ( který nám nepřináší žádný užitek ) nám zbyde podstatně menší napětí U rezistoru a tím pádem i na něm vyzářený výkon bude podstatně menší. Proto toto zapojení je výhodné pro napájení z větších baterií ( 3s, 4s ) a nemusíme mít obavu, že by byl rezistor příliš přetěžován. Výpočtové vztahy zde platí naprosto stejné jako u zapojení s jednou diodou, akorát napětí napájecí se rozdělí na více diod, takže tento vzorec bude vypadat následovně
- U napájecí [ V ] = U rezistoru [ V ] + U diody [ V ] + U diody [ V ] + U diody [ V ]
S těmito základními vzorci a zapojeními můžeme postavit například poziční osvětlení, kde bude trvale svíti na pravém křídle zelená dioda a na levém křídle červená dioda. Pokud jednoduchou svítivou diodu nahradíme samoblikající diodou, máme jednoduchý blikač.
Pokud by někomu tyto funkce nestačily, máme možnost koupit v modelářských prodejnách různé Osvětlovací sety na RC modely. Většinou se jedná o krabičku zapojenou do přijímače, někdy i ovládanou jedním kanálem přijímače a potom klubkem drátů s různými diodami.
Jak je vidět na obrázku, jedná se například o osvětlovací set od firmy Multiplex, kde tento konkrétní je určen pro jejich modely FunCub, EasyCub a jim podobné. Samozřejmě se dá použít i na jiné modely. Tato sada má jak poziční osvětlení, tak blikače a i přistávací reflektor. Jelikož je ale toto zařízení napájeno jen z přijímače, nelze od něj očekávat oslnivé výkony a tak je toto osvětlení vhodné spíš jako „skoromaketová“ vychytávka.
Ovšem s těmito základy si již nevystačíme, pokud chceme udělat například osvětlení typu stroboskop, nebo i blikač s nastavitelnými parametry, případně potřebujueme udělat osvětlení výkonové. Pro jednoduchost jsem hledal na internetu zapojení a našel jsem jich nesčetně. Nakonec jsem se ale pro jednoduchost rozhodl použít a modifikovat již předpřipravené elektronické stavebnice světelných efektů.
Na fotografiích je efektový LED blikač a také blikač s nastavitelnými parametry. Rozhodl jsem se pro ověřené stavebnice také proto, že i mírně zkušený elektrotechnik si s nimi poradí ( na složení jsou jednoduché ), nemusíme se doma trápit výrobou plošných spojů, případně stavbou na univerzální plošné spoje a v neposlední řadě i cena těchto stavebnic je velmi příznivá. A na to, jak jsou stavebnice jednoduché, nám poskytují více možností jejich modifikací. A to jednak počet svítivých diod, které použijeme, tak i modifikace napájecích napětí podle použitých baterií. Drobnou změnou předřadných rezistorů u diod ( případně zvýšením počtu diod ) se dá dosáhnout napájení i z baterie 6s a to bez zbytečné výkonové ztráty na rezistorech. Zde bych ale upozornil na jednu nepříjemnost, na kterou si musíme dát pozor. Ve většině stavebnic jsou elektrolytické kondenzátory. A tyto kondenzátory jsou vyráběny na určitá napětí. Ve většině případů je nutné si toto zkontrolovat a případně podle vstupního napětí koupit odpovídající kondenzátory na vyšší napětí.
Zde uvádím praktické provedení na mém akrobatickém modelu MX2. V křídlech jsou 4 x vysocesvítivé bílé LED diody ve fukci zábleskového majáku a k nim jsem ještě přidal jednu zelenou a jednu červenou diodu pro poziční osvětlení. Diody jsem použil bílé vysocesvítivé a poziční zelenou a červenou jsem použil jednak vysocesvítivou, ale také s co největším vyzařovacím úhlem.
V modelu jsou potom instalovány 2 řídící jednotky v trupu a vše je napájeno rovnou z pohonné bateri 4s.
Přední deska je blikač s nastavitelnou periodou blikání ( diody jsou umístěny na trupu ) a zadní deska je řídící jednotka od zábleskového majáku pro křídla. Poziční osvětlení na křídlech ( červená a zelená dioda ) je napájeno rovnou z BECu od regulátoru.
Ukázka výpočtu potřebných rezistorů pro osvětlení modelu MX2 :
1. Poziční osvětlení = vysocesvítivé diody napájené rovnou z BECu regulátoru
Použitá dioda zelená a červená . V katalogu zjistíme, že pro zelenou diodu je proud stanoven na 100mA a napětí na 4V. Pro červenou je to také 100mA, ale napětí jen 2.1V. Poslední informací pro výpočet je velikost napětí BECu, odkud to bude napájeno. V mém případě to je 5.5V. V tuto chvíli již můžeme vypočítat potřebné rezistory k těmto diodám:
- zelená dioda : R = ( Ubecu – Udiody ) / Idiody => (5.5V – 4V) / 0.1A => 15Ω; z katalogu zjistíme, že se tato hodnota rezistoru standartně vyrábí a můžeme si ho tedy objednat. Samozřejmě si zkontrolujeme i potřebný výkon rezistoru podle vztahu P = R * I² => 15 * 0.1² => 0.15W. Vidíme tedy, že nám opravdu stačí rezisotr s malým výkonem – 0.25W
- červená dioda : R = ( Ubecu – Udiody ) / Idiody => (5.5V – 2.1V) / 0.1A => 34Ω; z katalogu zjistíme, že se tato hodnota nevyrábí v běžně dostupné řadě, ale máme na výběr rezistor standartně vyráběný a ten použijeme. Samozřejmě si zkontrolujeme i potřebný výkon rezistoru podle vztahu P = R * I² => 33 * 0.1² => 0.33W. Vidíme tedy, že nám již nestačí rezisotr s malým výkonem – 0.25W, ale potřebujeme s výkonem 0.4W.
2. Zábleskový maják – stroboskopy = vysocesvítivé diody napájené rovnou z pohonné baterie 4s
Použité diody bílé. V katalogu zjistíme, že pro tuto diodu je proud stanoven na 20mA a napětí na 3.3V. Diody budeme mít zapojeny do série a to celkem 4 kusy. Napájení bude obstarávat baterie 4s, jejíž napětí pro výpočet budu brát jako maximální po nabití, tedy 16.8V. V tuto chvíli již můžeme vypočítat potřebný rezistor k těmto diodám:
- R = ( Ubecu – 4 * Udiody ) / Idiody => (16.8V – 4 *3.3V) / 0.02A => 180Ω; z katalogu zjistíme, že se tato hodnota rezistoru standartně vyrábí a můžeme si ho tedy objednat. Samozřejmě si zkontrolujeme i potřebný výkon rezistoru podle vztahu P = R * I² => 180 * 0.02² => 0.072W. Vidíme tedy, že nám opravdu stačí rezisotr s malým výkonem – 0.25W
A zde je ukázka jak to vypadá v praxi na letadle MX2
A něco podobného z projektu hexacopteru