THIẾT BỊ CHO BỘ MÔN RC

1. Simulator: (còn gọi là sim)

Simulator là phần mềm giả lập bay mô hình trên máy tính để các bạn tập làm quen với các loại mô hình bay, phần mềm này có các loại mô hình giống như thật để chúng ta tập bay tránh thiệt hại cho mô hình bay thật của các bạn, hiện nay có rất nhiều loại sim nhưng thông dụng nhất vẫn là sim Phoenix và Reflex, để bay được sim các bạn cần có một Transmitter (tx) có chức năng bay sim, hiện nay đa số các loại tx đều hỗ trợ chức năng này nên khi lựa chọn tx các bạn nên chú ý đến chức năng này để tiết kiệm chi phí, tiếp theo là các bạn phải có một bộ Simulator được bán trên thị trường khoảng 200k bao gồm đĩa phần mềm và dây để kết nối với các loại tx.

Hình ảnh một bộ Simulator:

Hình ảnh trong Simulator Phoenix:

2. Transmitter: (còn được gọi là tx)

Trước tiên các bạn nên xác định là mình cần đến tx dùng cho bộ môn nào, ví dụ như helicopter (trực thăng) thì tx cần phải có 6 channel (còn gọi là kênh) trở lên, còn airplane (cánh bằng) thì chỉ cần 4 channel trở lên. Nhưng mình cũng khuyên các bạn nên kiếm một tx có 6 channel trở lên để sau này thích chơi thể loại nào cũng được sẽ tiết kiệm được chi phí hơn. Đây là một trong những thành phần mắc tiền nhất. Giá tiền tỉ lệ thuận với chất lượng + khả năng linh động trong việc cài đặt (setup) cũng như mức độ phát sóng được xa hơn, trung bình là từ 300m trở lên. Dưới đây là hình ảnh của một tx.

Tx phát sóng radio:

• AM / FM: cách thức “gài” thông tin servo vào sóng mạng. Sóng mạng có 3 dãy tần số là 36mhz, 40mhz và 72mhz. Chỉ có FM phân biệt 2 cách “biểu diễn” thông tin servo là PPM/PCM. AM thì không cần phân biệt vì cách phát sóng của nó “gần tương tự” PPM.
• PCM / PPM: cách thức “biểu diễn” thông tin vị trí servo thành xung tín hiệu điện tử. Với PPM, vị trí servo được quyết định bởi thời gian giữa 2 mức xung tín hiệu on/off. Với PCM, 1 chuỗi xung tín hiệu on/off biểu diễn một con số, vị trí servo sẽ tương ứng với số đó (vd như 0 là trái, 511 là chính giữa, 1023 là phải). Vì mỗi nhà sản xuất quy ước con số khác nhau nên không thể dùng lẫn tx pcm của hãng này với rx pcm của hãng khác, trong khi ppm thì dùng lẫn được. PCM cho khả năng điều khiển vị trí servo rất chính xác so với PPM. Khi bị nhiễu thì một vài servo trong PPM bị nhiễu, còn PCM thì toàn bộ servo sẽ chết cứng.
• Ngoài ra, do FM là biến thiên tần số nên các hãng chế tx quy ước 2 cách biến thiên sóng mạng: Positive shift +5KHz (Airtronics/JR) và Negative shift -5kHz (Futaba/Hitec).
• Spektrum: sóng radio có tần số 2.4ghz, theo mình biết thì mạch thu phát sóng giống y như mạch phát của thiết bị WiFi trên máy tính. Ưu điểm là nó rất ít khả năng trùng tần số, không cần thạch anh và rất khó bị nhiễu.
• Không nên thay đổi thạch anh khác biệt nhiều hơn 1/2 băng tần vì sẽ làm giảm công suất phát sóng. Vd: nếu thạch anh đi kèm là 72.310 thì không nên đổi cái khác nằm ngoài vùng 72.010 -> 72.490.
• Không nên xài thạch anh tx của hãng này cho tx của hãng khác.
• Không cắm thạch anh của rx vào tx. Source: http://www.torreypinesgulls.org/Radios.htm
•  Kênh (channel) của tx: mình chỉ liệt kê đại khái chức năng của từng kênh, tx của mỗi hãng sẽ khác chút ít. Số kênh càng nhiều thì tx càng mắc.

1. Elevator: nghiêng trước sau.
2. Aileron: nghiêng trái phải.
3. Throttle (ga): tốc độ quay của moto.
4. Rudder: xoay đuôi.
5. Pitch: góc nghiêng của cánh quạt chính.
6. 7. 8. 9. …. do người sử dụng tự định nghĩa, vd như càng đáp, đèn chớp, thả bom khói …

Dưới đây là hình ảnh khi sử dụng các cần điều khiển cơ bản:

3. Receiver: (hay còn gọi là rx)

Có chức năng nhận sóng radio từ Tx và giải mã các tín hiệu thành tín hiệu điều khiển cho từng servo. Tùy theo bạn dùng Tx gì mà chọn Rx theo Tx đó, ví dụ như bài viết này mình sử dụng hình ảnh tx Spektrum là hệ sóng DSMX hay DSMX2 thì phải chọn rx có hệ sóng DSMX hay DSMX2:

• Rx dùng điện thế 5v nên bạn KHÔNG BAO GIỜ cắm nguồn pin trực tiếp vào rx. Cấp nguồn 5v cho rx + servos được đảm trách bởi 1 mạch gọi là BEC được tích hợp trong ESC hoặc có thể sài BEC rời.
• Tần số: Đương nhiên là phải cùng tần số với máy phát rồi
• Số kênh (channel):
  Tùy vào nhu cầu mà bạn chọn Rx có số kênh tương ứng, ví dụ tx có 6 kênh thì có thể điều khiển tối đa 6 kênh trên rx.
• PPM hay PCM:
  Đương nhiên 2 loại này có chất lương khác nhau, nhưng khi chọn lựa có một số lưu ý như sau. Các máy dùng chế độ PCM thông thường đều có chế độ PPM. Nhưng những máy phát dùng chế độ PPM chưa chắc có chế độ PCM.
• Single Convertion hay Dual Convertion:
  Nhằm tăng chất lượng nhận sóng và khả năng kháng nhiễu các mạch thu thường chuyển tần số sóng mạng (cao tần) xuống tần số thấp hơn (trung tần) để khuếch dại và giải mã. Có 2 phương pháp là
  – Single Convertion: chuyển đổi tần số sóng mạng thành tần số 455KHz chỉ qua một lần chuyển đổi.
  Để dể dàng hình dung có thể xem bài toán sau đây: Gọi tần số sóng mang là F1 (VD 72.550MHz), tần số định bởi thạch anh Rx là F2 thì ta có
  0.455MHz = F1 – F2
  Từ đó suy ra F2 = 72.095MHz
  Tần số này được định bởi thạch anh Rx.
  – Dual Convertion: Cách thức thực hiện cũng giống như Single convertion nhưng có 2 lần chuyển đổi, trong dual convertion tần số được chuyển lần 1 xuống còn 10,7MHz và chuyển tiếp một lần nữa thành 455KHz.
  Để hình dung các bạn xem bài toán sau: Gọi tần số sóng mang là F1 (VD 72.550MHz), tần số định bởi thạch anh là F2, tần số định bởi thạch anh có sẵn trong Rx là F3 ta có:
  10.7MHz = F1 – F2 từ đó suy ra F2 = 61.85MHz
  0.455MHz = F2 – F3 từ đó suy ra F3 = 10.245MHz
  Với F2 là tần số quyết định bỡi thạch anh Rx

4. Motor:

Có 2 loại motor là brushed (còn gọi là chổi than) và brushless (còn gọi là không chổi than). Phân biệt chúng đơn giản là ở số dây ra. Brushed có 2 dây, brushless có 3 dây. Brushless bền hơn và cho hiệu suất cao hơn. Một lưu ý nhỏ cho các bạn là khi chọn moto có dòng max 30A thì nên sài ESC có dòng xả max 40A thì sẽ bền cho ESC hơn.

Dưới đây là hình ảnh của motor brushed:

Dưới đây là hình ảnh của motor brushless:

Brushless có 2 loại: inrunner và outrunner

• Inrunner: trục chính rotor gắn nam châm, cuộn dây stator được quấn ở ngoài, gắn dính vào vỏ motor

• Outrunner: cuộn dây stator nằm ở trong, vỏ ngoài gắn nam châm, trục chính gắn với vỏ ngoài.

Ngoài ra motor brushless còn phân biệt ở core và coreless. Coreless motor nghĩa là stator chỉ có cuộn dây, không có lõi thép từ. Core motor thì có lõi thép. Về mặt hiệu suất thì chúng tương đương nhau.

Thông số khi lựa chọn motor:
KV: rpm/volt, số vòng quay của motor cho 1 volt. Vd như motor 3200KV nghĩa là nó sẽ quay 3200 * 10 = 32000 vòng ở hiệu điện thế 10V. Bạn chọn giá trị KV sao cho khi phối hợp tỉ lệ bánh răng motor (pinion) / bánh răng chính (main gear), bạn có được vòng quay cánh quạt chính ở tốc độ thích hợp (không quá nhanh, không quá chậm).
Công thức tính: headspeed = KV * Volt * pinion teeth / main gear teeth * 0.85.

• headspeed: vòng quay cánh quạt chính
• KV của motor
• Volt: hiệu điện thế của pin (3 cell lipo là 11.1V)
• pinion teeth: số răng của bánh răng motor
• main gear teeth: số răng của bánh răng chính
• 0.85: hệ số hiệu suất motor

Công suất: để heli bay cần:

• 100W/kg để hover
• 150W/kg để bắt đầu bay tới lui
• 200W/kg cho loop / roll
• 300 -> 350W/kg nhào lộn ở mức extreme

Quy tắc tam suất bạn sẽ tính ra công suất cần cho heli của mình. Bạn có thể tính ra công suất từ cường độ dòng điện P=UI, với I là cường độ mà motor hoạt động hiệu quả nhất (được quảng cáo bởi nhà sản xuất).

Efficiency: hiệu suất motor, dĩ nhiên càng cao càng tốt.
Kích thước trục chính: 2mm, 2.3mm, 3.17mm, 5mm. Tương ứng kích thước pinion.
In hoặc outrunner: theo mình không quan trọng lắm, tùy vào giá cả và hiệu suất mà quyết định.
Hiệu điện thế tối đa mà motor chịu được: điều này khá quan trọng nếu bạn xài heli cỡ lớn, lúc đó bạn sẽ xài pin lipo nhiều cell (>= 4) để giới hạn cường độ dòng điện không quá cao mà vẫn đạt được công suất motor mong muốn.
Trọng lượng càng nhẹ càng tốt (quan trọng đối với micro heli). Thông thường outrunner nhẹ hơn inrunner.

5. Electric Speed Control: (còn gọi là bộ điều tốc, hay esc cho motor)

ESC cũng phân loại thành brushed và brushless, khi sử dụng chỉ kết hợp với loại motor tương ứng. Và chọn lựa ESC phụ thuộc vào việc chọn lựa motor. Ví dụ motor có công suất là 30A thì nên chọn ESC là 40A như vậy sẽ tốt cho ESC hơn.

Về đặc tính kỹ thuật, các bạn PHẢI BIẾT 5 thông số sau:

– Dòng điện bình thường constant current và dòng tối đa burst current, đo bằng Ampe: là dòng chịu tải cho phép của ESC, vi phạm quá dòng tối đa thì sẽ cháy ESC. Dòng tối đa các bạn cũng phải chú ý thông số thời gian chịu dòng tối đa.

Chọn loại ESC chịu dòng phải lớn hơn sức tải của motor, tuy nhiên không cần dư quá nhiều
Vd ESC hiệu hobbywing Eagle 30A có dòng chịu tải bình thường là 30A, burst được 40A trong 10 giây, rất phù hợp với motor emax BL2215/20 đã nêu.

– Hiệu điện thế sử dụng input voltage: tức là dùng pin nào thì được, thường nhà sản xuất ghi rõ luôn. Hãy lưu ý là dùng pin hiệu điện thế càng cao thì ESC sẽ càng nóng
Vd ESC hobbywing Eagle 30A dùng pin lipo từ 2s-3s, pin niken từ 4-10 cell, tựu chung lại là hiệu thế từ 5-12volt.

– Có BEC hay không? BEC là battery eliminating circuit, đơn giản là có tạo ra 1 dòng điện duy trì ổn định về hiệu thế cho Receiver, có BEC thì không cần dùng pin rời để nuôi Receiver nữa. Chú ý BEC có thông số dòng Ampe và hiệu thế volt. Từ việc có BEC sẽ dẫn đến loại UBEC và Switch BEC.

Vd: ESC hobbywing Eagle 30A có BEC 1A/5volt
– Kích thước size, tính bằng dài*rộng*cao (mm)
– Trọng lượng weight, tính bằng gram
Cả kích thước và trọng lượng đều tỉ lệ thuận với sức chịu tải của ESC

Vài điều CẦN BIẾT về việc chọn ESC:

– Chức năng khóa kênh ga Safety Arming Feature: như tên gọi ESC có chức năng này sẽ ngăn tình trạng motor quay điên cuồng khi cấp nguồn mà vị trí kênh ga (throttle) lớn hơn 0 hay khi setup ngược kênh ga. VD ESC hobbywing trên có chức năng này

– Bảo vệ quá nhiệt độ cho phép Over-heat protection: khi quá nóng ESC sẽ giảm/ngưng cấp điện cho motor, từ đó giảm nhiệt. Vd ESC trên có chức năng ngắt khi nóng quá 110 độ C

– Chống mất tín hiệu Tx Throttle signal loss protection: khi mất tín hiệu từ 1-2 giây, nó sẽ tự động ngắt motor –> rớt máy bay nhưng sẽ dừng xe hay tàu ko cho chạy mất. Vd ESC hobbywing trên có chức năng này, sẽ ngưng motor hoàn toàn nếu mất tin hiệu trong 2 giây

– Ngắt khi hết pin Low Voltage Protection Threshold: khi pin tụt volt, ESC sẽ giảm/ngưng vận hành, quan trọng đối với dùng pin lipo. Ngưỡng điện thế lúc ngắt có thể hiệu chỉnh tùy loại ESC, đa số sẽ giảm hoạt động motor khi tụt 3,3volt/cell pin và ngưng hoàn toàn khi tụt dưới 3volt/cell. Tuy nhiên lưu ý là không bao giờ chơi quá mức tới như thế, vì khi đó sẽ mau hỏng pin lipo. ESC hobbywing trên có chức năng này.

– Chức năng thắng Brake Settings: cho phép việc ngưng động cơ theo kiểu từ từ hay ngưng hẳn, một số ESC cho phép setup tiến lùi, do vậy có thể dùng cho cả máy bay và xe điện

Thực sự thì ESC là phần chọn sau khi chọn xong motor, và khi lắp đặt thì nên chú ý đến việc bố trí ở nơi thoáng để sử dụng bền hơn.

6. Servo:

Servo là một thiết bị thừa hành, nó có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ Rx và biến tín hiệu đó thành một hành động cụ thể, hành động đó có thể là xoay tròn hay tịnh tiến. Kết cấu servo thường bao gồm một mạch điều khiển làm việc theo nguyên lý Analog hay Digital, một motor DC và nhiều bánh răng làm nhiệm vụ giảm tốc. Trên helicopter (trực thăng) thì cần có 4 server để hoạt động, còn trên airplane (cánh bằng) thì có thể chỉ sài 2 servo nếu sử dụng chức năng mix.

Servo được phân lại theo nhiều chỉ tiêu như sau:

• Kích thước:
  – Super Size: các servo cở siêu lớn dùng cho máy bay hạng nặng hay trong các tàu thuyền, xe…
  – Standart size: cở thông dụng cho các loại máy bay
  – Mini size: Cho một vài loại máy bay cở nhỏ
  – Naro & Micro: Dành cho các máy bay cở siêu nhỏ
  – Submicro: nếu heli thì con Zoom 100 dùng servo loại này
• Tốc độ (speed):
  Thông thường được tính bằng thời gian servo quay được 60° khi dùng với điện áp là bao nhiêu volt (Vd: 0.11 sec/60° 4.8V)
• Sức mạnh (torque):
  Sức mạnh servo được tính theo đơn vị moment là Kg/cm
• Digital servo:
  Là một servo với mạch điều khiển là một con chip bé tí. Nó phân tích tín hiệu từ Rx với tốc độ cao hơn nhiều so với servo thông thường. Do đó Digital servo có thời gian phản ứng nhanh hơn nhiều lần so với servo thông thường, và nó làm việc chính xác hơn. Nhưng điều này không có nghĩa là tốt độ của Digital nhanh hơn.

Một vài hình ảnh của servo:

7. Pin: 

• Ni-Cd (hay NiCad)

Ni-Cd có nội trở nhỏ bằng ½ so với các pin Ni-MH “đời” sau, do đó rất phù hợp khi dùng với đèn flash (chu kỳ nạp nhanh hơn). tuy nhiên bạn phải cẩn thận khi sử dụng vì pin Ni-Cd rất độc. Một trong số các yếu điểm của pin Ni-Cd là điện thế giảm đột ngột ở cuối chu kỳ xả.Sực giảm đột ngột này không nhanh bằng pin Ni-MH nhưng thấy rõ so với pin Alkaline. Vì vậy, để tránh “cái chết đột ngột này” bạn nên có pin dự phòng khi đi xa hay làm những việc quan trọng. Một đặc điểm Ni-Cd là hiệu ứng nhớ (memory effct). Đây là hiện tượng suy giảm tuổi thọ nhanh tróng nếu không sử dụng pin đúng cách. Hiện tượng này được giản thích như sau: khi bạn sạc pin Ni-cd với dòng sạc nhỏ hay trước khi dùng kiệt thì một số hợp chất hoá học sẽ tích tụ ở cực âm của pin. nếu bạn tiếp tục sạc kiểu này, các hợp chất tích tụ ngày càng nhiều thêm và làm giảm khả năng tích lũy năng lượng. cách tốt nhất để tránh hiện tượng này là dùng pin cho đến hết hay xả trước khi sạc. Các bộ sạc pim Ni-Cd tốt nhất thường có nút bấm để xả pin rồi tự động sạc khi điện áp thụt đến mức thấp nhất.

• Pin Ni-MH (Nickel Metal Hudride)

Pin Ni-MH dạng “AA” có thể dùng vơi hầu như tất cả các thiết bị đang dùng pin Alkaline và Ni-
Cd. Pin Ni-MH có khả năng lưu trữ năng lượng tốt và nội trở nhỏ. Đây là lực chọn phổ biến vì pin Ni-MH không có hiệu ứng nhớ và dung lượng pin cao hơn hai lần pin Ni-Cd. Với pin này bạn có thể sạc bất cứ lúc nào mà không cần phải xả pin.Tuy nhiên nó có thể bị hỏng vì nhiệt nếu sạc quá lâu. Bạn nên sử sụng bộ sạc pin chất lượng cao. Có điều khiển tự động để tránh điều này.Khi mua pin Ni-MH, bạn nên mua các loại có dung lượng cao (cỡ 1800mAh trở lên). Trên thị trường bạn có thể mua pin Ni-MH của các hãng như Sanyo, Panasonic, Sony… có dung lượng 2000-2200mAh với giá khoảng 120.000 đ/vỉ 4 viên cỡ AA. một lưu ý nữa là không nên dùng sạc của pin Ni-Cd cho pin Ni-MH để tránh cháy, nổ pin nhất là khi dùng bộ sạc nhanh. sau khi sạc hãy bỏ bin khỏi bộ sạc để tránh “rò” pin.

• Pin Lithium-lon (Li-lon)

Trong thiết bị cho bộ môn RC, Pin Li-lon hiện nay được sử dụng trong nhiều trong các thiết bị cao cấp như điện thoại di động,PDA, máy ảnh đắt tiền và máy tính xách tay…nó có thể lưu trữ hiều năng lượng hơn pin Ni-Cd và Ni-MH nhưng cũng đắt hơn nhiều do công nghệ chế tạo và chất liệu được sử dụng. Trong mỗi viên pin Li-lon thường có mạch điều khiển quá trình sạc và bảo vệ pin. Pin Li-lon suy gai3m chất lượng theo thời gian bất kể bạn dùng hay không dùng nó. Vì vậy khi mua pin, bạn cần được đảm bảo rằng pin mới được sản xuất. Bạn có thể sạc pin bất cứ lúc nào, đầy hay hết không quan trọng nh7ng in sẽ giãm chất lượng sau mỗi lần sạc. đó là lý do tại sao các chương trình kiểm tra pin (battery monitoring) trên máy tính xách tay đếm cả số lần sạc pin.

• Pin Lithium-Polymer (Li-Po)

Là thế hệ pin mới và cũng đắt tiền nhất nên chỉ xuất hiện trong các thiết bị PDA và điện thoại di động cao cấp. Pin Li-Po có chất điện phân dạng rắn khác với điện phân lỏng như hầu hết các loại pin khác. Điều đó có nghĩa nó có trọng lượng nhẹ hơn nhiều so với các loại pin khác và nhà sản xuất có thể chế tạo pin Li-Po với bất kỳ hình dạng nào. Pin Li-Po có khả năng lưu trữ năng Lượng nhiều hơn bất kỳ loại pin nào kể trên vì vậy được giới mô hình (RC) rất ưa chuộng và sử dụng phổ biến trong môn mô hình hiện nay.

8. Change: (sạc pin thiết bị cho bộ môn RC) 

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại sạc cho các loại pin như đã nói ở trên, mình chỉ giới thiệu sơ qua vài loại để các bạn tham khảo.

• Sạc bình thường như B3 chỉ có thể sạc được pin lipo 3s, khuyến cáo không nên dùng vì có nhiều nhận xét không tốt về loại sạc này, ví dụ như chế độ cân bằng và ngắt khi sạc đầy không ổn định nên có thể làm cho pin bị phù.

• Sạc tầm trung như B6 hay Turnigy Accucell-6 vv… là các loại sạc được nhiều người sử dụng vì giá thành hợp lý và có thể sạc được cái loại pin như đã nói ở trên, cần có adapter để cấp nguồn cho các loại sạc này, như nguồn của laptop hay nguồn tổ ong có điện áp từ 11v cho đến 18v.