Solutions électroniques de modélisme

was modelage-construction-télécommande?

QU'il s'agisse de constructeurs de modèles de bateaux, de constructeurs de modèles de voitures, de constructeurs de modèles de vol ou de modélisme fonctionnel : dès qu'un modèle doit être déplacé de manière fidèle à l'image, la technologie de commande à distance est en jeu. Et c'est précisément dans ce domaine que le développement a fait d'énormes progrès au cours des dernières années.

Ce was était encore il y a quelque temps pour un drame lorsque seules les plages de fréquences 27, 35 ou 40 MHz étaient disponibles pour la commande de modèles. En plus des perturbations de fréquence dues aux radios CB, qui étaient largement utilisées à l'époque, de nombreux modèles ont également été romptés par l'occupation double des canaux d'émission. Ainsi, certains modélistes ont dû faire preuve d'un seuil de douleur très élevé pour ne pas perdre le plaisir du passe-temps. Mais ce désastre est fini pour le plaisir de nombreux modélistes.

La nouvelle technologie de commande à distance 2,4 GHz

Avec la libération de la bande de fréquences 2,4 GHz et la disponibilité de techniques de transmission et de réception techniquement sophistiquées à partir de la gamme Wi-Fi, il n'y a qu'une question de temps avant que cette technique intelligente ne soit utilisée pour les commandes à distance modélisme. Et avec l'introduction de la nouvelle technologie de télécommande 2,4 GHz, pas seulement de nombreux problèmes anciens ont été résolus. De nouvelles caractéristiques de performance très intéressantes ont également été rendues possibles :

Sécurité de transmission accrue

Contrairement aux anciens systèmes qui ont envoyé en permanence sur un canal fixe, les nouvelles commandes à distance sautent d'un canal à l'HER et occupent l'un des 80 canaux disponibles pour les pièces de seconde. La procédure appelée « saut de fréquence » présente l'avantage majeur de ne perdre que peu d'informations en cas de perturbation d'un canal. De plus, certaines commandes à distance prennent en charge la fonction LBT (listen before Talk). Avec cette fonction, l'émetteur vérifie d'abord que le nouveau canal est vraiment libre avant d'envoyer ses informations sur le récepteur sur la fréquence de ce canal.

Meilleure suppression des parasites

Comme le récepteur est relié numériquement à l'émetteur, le récepteur ne réagit qu'aux signaux de son émetteur. Le fonctionnement parallèle de plusieurs émetteurs ou modèles dans un espace restreint (par exemple sur un aérodrome modèle ou sur une antenne modèle) n'est donc plus un problème avec les commandes à distance 2,4 GHz.

Correction des erreurs de transmission

La transmission d'informations supplémentaires permet au récepteur de vérifier l'exactitude du signal reçu. Ainsi, le récepteur du modèle ne peut émettre que des informations de commande correctes sur les servos, régulateurs et composants électroniques. La vie privée redoutée des modèles en raison de perturbations appartient donc au passé.

Transmission rapide du signal

En raison de la plus grande largeur de bande des canaux de transmission, les informations de commande sont transmises à une plus grande résolution et à une plus grande vitesse. En association avec des servos rapides, les mouvements de commande tels que ceux nécessaires pour commander des modèles de voitures rapides sont donc possibles en quelques secondes.

Installation simple de l'antenne

Comme les antennes d'une télécommande 2,4 GHz ne mesurent que 3 cm de long, elles peuvent être plus facilement dissimulables dans le modèle. Les modèles particulièrement fidèles à l'image sont considérablement améliorés lorsqu'aucun fil d'antenne long n'a un effet de distorsion sur l'aspect. De plus, avec une antenne d'émetteur courte, la manipulation des émetteurs de télécommande est beaucoup plus simple. Il n'y a plus d'antennes télescopiques qui se plient ou se cassent.

Utilisation d'un canal de retour

Les télécommandes de modélisme de haute qualité transmettent non seulement les signaux de commande de l'émetteur au récepteur dans le modèle. Le canal de retour permet de transférer les informations du modèle vers la télécommande. En association avec les capteurs de télémétrie correspondants, vous pouvez afficher, entre autres, la puissance et la qualité du signal du récepteur, la tension de la batterie du récepteur, la température du moteur ou encore l'altitude ou la vitesse de vol.

Bien entendu, il existe également une large gamme de commandes à distance 2,4 GHz qui couvre la gamme complète des possibilités d'utilisation. De la simple commande à distance à 2 canaux pour les modèles de voiture à des systèmes de commande à distance à 4 canaux économiques, l'offre s'étend jusqu'à une main entièrement équipée ou à des stations de pouls qui permettent de commander des hélicoptères, des jets et des modèles de grande taille coûteux.

Récepteur avec fonctions supplémentaires

Étant donné que plusieurs récepteurs 2,4 GHz peuvent être utilisés ou reliés à un émetteur 2,4 GHz, de nombreux modélistes utilisent naturellement l'option et construisent un récepteur dans chaque modèle.

Ainsi, sur un aérodrome modèle, il est possible de passer très rapidement d'un modèle à l'autre. En partie, les récepteurs sont équipés de deux ou même de 4 niveaux de réception, chacun avec sa propre antenne.

L'avantage est que chaque antenne peut être orientée dans une direction différente et que le modèle a ainsi une réception parfaite dans n'importe quel avion ou dans n'importe quelle situation de conduite.

En outre, les fabricants « emballent » d'autres fonctions utiles avec les récepteurs. Ainsi, un récepteur gyroscopique dispose d'un système électronique intégré avec capteurs d'emplacement et d'accélération pour maintenir par exemple un modèle de vol parfaitement stable dans chaque position de vol. Le vent transversal soudain lors de l'atterrissage ne fait plus sortir le modèle de la trajectoire.

was modélisme-servos?

Dans le cas d'un émetteur de télécommande, les mouvements du levier de commande ainsi que les positions instantanées des interrupteurs et du régulateur rotatif/coulissant sont convertis en signaux électroniques. Ces signaux sont codés (cryptés) et transmis par radio au modèle. Dans le modèle, les informations de commande électronique doivent être reçues, décodées et converties en mouvement mécanique.

Des servos de modélisme ont été développés pour convertir un signal de commande en un mouvement. En plus d'un système électronique, les servos comprennent un petit moteur qui entraîne un levier d'abrasion (croix de levier) via une boîte de vitesses. Le mouvement du levier est proportionnel au levier de commande. Lorsque le levier de commande est en position centrale, le levier servo est également en position centrale. Si le levier de commande est dévié, le levier de servo se déplace simultanément dans la même direction.

was techniquement très simple possible via un potentiomètre ou des capteurs Hall, représente déjà un défi beaucoup plus important dans le modèle. Car les modélistes posent les exigences les plus diverses pour les servos dans leurs modèles :

Taille et poids :

Un servo doit être adapté au modèle. De nombreux fabricants de modèles donnent donc déjà la taille du servo à utiliser lors de la conception du modèle en raison des dimensions de la boîte de montage servo. Cependant, il existe également des modèles dans lesquels le choix du servo est libre, car les supports de servo ou les baies de servo nécessaires doivent être créés par le modélisme lui-même. Pour cette raison, les servos sont proposés dans des tailles et des modèles très variés.

Couple de serrage et couple de maintien

Les critères importants suivants pour un servo sont le couple de réglage et le couple de maintien. Cela signifie la force qu'un servo génère pour la direction des gouvernails ou des tringles de direction et la force que les éléments déchargés sont maintenus dans leur position.

Comme les servos traditionnels possèdent un levier de sortie à roulement rotatif et sont donc soumis à la loi du levier, les valeurs sont indiquées en Ncm. Un servo avec un couple de réglage de 30 Ncm peut soulever une masse d'environ 3 kg lorsque le point de connexion est à 1 cm du point de rotation du levier servo.

Vitesse de réglage

La vitesse de réglage est un autre critère important qui distingue des servos de haute qualité. Plus un servo a besoin de temps pour tourner d'une butée à l'autre, plus les commandes de commande rapides sont exécutées par l'émetteur. Mais même si, par exemple, des systèmes de stabilisation électroniques (gyros) sont utilisés pour les hélicoptères modèles, il est nécessaire que les servos qui y sont raccordés puissent réagir rapidement et de manière fiable aux impulsions de commande générées par le gyro.

Analogique ou numérique

Le raccordement d'un servo à un récepteur s'effectue par un câble à trois fils. En plus de la tension d'alimentation (plus et moins), les informations de commande sont transmises sur le troisième conducteur. Pour ce faire, le récepteur émet une impulsion de commande 50 fois par seconde ou toutes les 20 ms (millisecondes).
Cela sonne très rapidement au premier moment. Cependant, il faut tenir compte du fait que les informations de position des leviers et interrupteurs de commande de l'émetteur sont transmises l'un après l'autre et que la largeur d'impulsion ne dépasse que 0,9 - 2,1 ms (position médiane servo = 1,5 ms) en fonction de la position du levier de commande (voir signal A dans le schéma de commutation 1). Pendant le reste du temps (19,1 - 17,9 ms), le servo ne reçoit aucune information de position et n'a donc pas la possibilité de déplacer le levier servo dans la position requise pendant ce temps ou de maintenir la position indiquée par l'émetteur.

Le schéma de commutation 1 montre la structure schématique d'un servo analogique traditionnel. On peut clairement voir que le servomoteur reçoit une impulsion de régulation seulement pendant 20 ms (voir signal B). Plus la déviation du levier de servo de la position est à la position de consigne est importante, plus les impulsions du moteur sont larges. La position momentanée du levier servo (position est) est communiquée à l'électronique de régulation par un potentiomètre.

Un servo numérique est construit mécaniquement comme un servo analogique. Cependant, un microprocesseur est utilisé à la place des niveaux de régulation commandés par tension. Après la numérisation et le stockage des informations de position du récepteur, le processeur peut désormais commander le servomoteur dans les pauses d'impulsion (19,1 - 17,9 ms) afin de placer ou de maintenir le levier servo dans la position requise.
Ainsi, les servos numériques fonctionnent plus rapidement, plus puissants et ont d'énormes forces de maintien. De plus, comme les variations minimales par rapport à la position de consigne sont réglées, les servos numériques sont encore beaucoup plus précis. Cependant, la commande fréquente du servomoteur augmente également la demande de courant du servo.

Le schéma de commutation 2 montre la structure schématique d'un servo numérique. On peut clairement voir que le servomoteur reçoit beaucoup plus d'impulsions de commande pendant une période de 20 ms que le servo analogique (voir signal B). Là encore, la largeur d'impulsion dépend à nouveau de la position de consigne, de la position est du levier servo.

was modelage-régulateur?

En plus de la commande mécanique des gouvernails ou des tringles de direction, il est également nécessaire de pouvoir influencer les moteurs à l'aide de la commande à distance. Pour ce faire, il existe des régulateurs de moteur ou des régulateurs de vitesse qui sont commandés de la même manière qu'un servo. Cela signifie que la vitesse du moteur est modifiée en fonction de la position du levier de commande sur l'émetteur.

Régulateur de vitesse ou régulateur de vitesse

Bien que l'on parle souvent de régulateurs de vitesse, il ne s'agit pas toujours de régulateurs de vitesse, mais surtout de régulateurs de vitesse. Cela signifie que si le levier de commande de la fonction moteur est réglé sur 50% de la puissance maximale sur l'émetteur, l'variateur de vitesse alimente le moteur dans le modèle avec 50% de la puissance de la batterie. Si le moteur fonctionne réellement avec 50 % de sa puissance ou tourne plus rapidement ou plus lentement en raison d'une charge alternée, un régulateur de vitesse ne peut pas détecter ou influencer.

En revanche, un régulateur de vitesse détecte la vitesse actuelle du moteur et régule automatiquement l'énergie du moteur en cas d'augmentation ou de baisse du régime suite à un changement de charge. Ce mode de régulation (mode Govener) est important, par exemple pour les hélicoptères à modèle électrique, car ceux-ci doivent fonctionner avec une vitesse de rotor constante.

Régulateur brushed ou régulateur brushless

Lors du choix du régulateur de vitesse adapté, il faut d'abord tenir compte du moteur. Si le moteur est un moteur collecteur qui transmet le courant à l'induit via deux balais de charbon (brosse = brush), il faut également utiliser un régulateur brushed.

Cependant, les moteurs brushed présentent de nombreux inconvénients. Les balais de charbon s'utilisent et doivent être entretenus ou remplacés en continu. Lorsque le moteur tourne, les brosses sont en train de créer ce que l'on appelle le feu de brosse, ce qui peut provoquer des perturbations importantes lors de la réception des signaux de télécommande.

C'est pourquoi de plus en plus de moteurs brushless ont été utilisés dans la construction de modèles. Ces moteurs fonctionnent comme des moteurs à courant triphasé, ils disposent ainsi de trois câbles de raccordement et peuvent être utilisés sans balais de charbon (brushless). Ces moteurs nécessitent donc des régulateurs brushless spécialement conçus.

Les illustrations suivantes montrent les différences entre les deux types de moteur :

Respecter les spécifications techniques

Lors de la sélection d'un régulateur de vitesse/régulateur de vitesse, il est impératif de respecter les spécifications techniques. Alors que le courant maximal et la tension de fonctionnement maximale ne doivent en aucun cas être dépassés, pour les régulateurs automatiques, l'indication des bobinages du moteur (tours*) est une valeur minimale qui ne doit pas être inférieure à.

Comme les régulateurs protègent également, par exemple, les accus LiPo contre la décharge profonde et peuvent être adaptés individuellement au moteur connecté, il est impératif de respecter les consignes de programmation et de fabrication lors de l'installation.

was modelage électronique construction

Si un modèle doit être équipé de fonctions de conduite et de direction, des composants électroniques sont nécessaires. Avec ces modules et un peu de bastellick, il est alors possible d'allumer et d'éteindre facilement les feux de position, les phares, les relais ou d'autres consommateurs à l'aide de la télécommande. De plus, si un son moteur fidèle à l'image retentit sous le capot, la construction du modèle est de sa plus belle forme.

Mais l'alimentation fiable du modèle via un adaptateur sans fil est également un aspect très important. Pour améliorer la sécurité de fonctionnement de leurs modèles, de nombreux modélistes utilisent deux batteries pour alimenter le récepteur et les servos. Un adaptateur de batterie surveille ensuite la tension des deux accus et utilise toujours la batterie avec la tension la plus élevée pour alimenter le modèle. Si une batterie présente un défaut technique, la deuxième batterie peut toujours alimenter le modèle en énergie de manière fiable.

Quelles sont les accus et quelle technique de charge convient pour la construction de modèles ?

Les modélistes n'ont pas seulement besoin de connaître tout ce qui se passe autour de leur modèle et de l'électronique intégrée. Les modélistes se connaissent également lorsqu'il s'agit des batteries et de la technique de charge. Cela est également indispensable, car les accus fournissent aux modèles une énergie essentielle ou indispensable à la survie. Par conséquent, de nombreux constructeurs de modèles mettent également davantage l'accent sur une alimentation fiable de leurs modèles.

Accus NiMH et packs d'accus

Les accus à cellule ronde NiMH disponibles dans le commerce, par exemple dans la forme Mignon, sont principalement utilisés pour l'alimentation des émetteurs. Pour l'alimentation du récepteur, les packs d'accus soudés sont le meilleur choix dans les différents types de construction.

En effet, les contacts dans un bac à piles peuvent provoquer rapidement des interruptions ou des contacts. 

Les conséquences de tels contacts saccadés sont des ratés de l'installation de réception qui peuvent entraîner la perte totale du contrôle. Un cauchemar pour tous les modélisme.

Accus au lithium

Dans le domaine des accus de propulsion, les accus lithium-polymère (LiPo) ont depuis longtemps dépassé le rang des accus NiMH. Ce n'est pas étonnant, car les accus LiPo ont un poids et une densité d'énergie nettement plus élevés que les accus NiMH.

Cependant, ces batteries doivent être traitées correctement. Une décharge trop profonde est aussi nocive qu'une surcharge. Dans des cas extrêmes, la batterie peut être détruit mécaniquement avec un risque d'incendie et d'explosion aigu.
Pour cette raison, il est important de régler le type de batterie et le nombre de cellules avec lors de la programmation des régulateurs/régulateurs de vitesse. Les régulateurs/actionneurs éteignent ensuite le moteur ou réduisent la puissance en cas de décharge importante.

Pour surveiller chaque cellule individuelle lors du processus de charge, les accus LiPo disposent de connexions d'équilibreur spéciales en plus des câbles de raccordement à courant élevé. Comme les accus LiPo sont partiellement gainés uniquement avec du film, il est également important de veiller à ce que les pointes ou objets tranchants ne puissent pas endommager la peau extérieure.

Cependant, lorsqu'il est correctement traité, les accus LiPo offrent un plaisir de conduite et de vol prolongé.

Accus au plomb

Mais ceux qui pensent que les batteries au lithium et les moteurs brushless ne nécessitent plus de piles au plomb éprouvées ne se trompent plus. Les constructeurs de modèles de bateaux aiment utiliser les batteries au plomb car elles sont d'une part très capacitives et d'autre part peu coûteuses. De plus, vous avez besoin du poids élevé des accus pour que les modèles de bateaux les plus performants aient la bonne position d'eau.

Mais les fans de modèles équipés de moteurs à combustion méthanol aiment également utiliser des batteries au plomb. Une fois pour alimenter la bougie de préchauffage ou pour alimenter le démarreur électrique. Les batteries au plomb-gel sont de préférence utilisées, car elles sont sûres pour l'écoulement et peuvent être utilisées indépendamment de la position.

De grandes batteries au plomb sont également utilisées pour recharger rapidement les batteries de traction ou de vol lors de vos déplacements sur le terrain libre, où aucune connexion électrique n'est disponible. 

Chargeurs de modélisme

Contrairement aux chargeurs à piles rondes disponibles dans le commerce, qui se trouvent dans n'importe quelle maison, les chargeurs modélisme se distinguent par leur capacité à charger des blocs-batteries multicellulaires. De plus, les chargeurs sont conçus pour charger et décharger des batteries avec différentes technologies telles que NiCd, NiMH, LiPo, LiIon, LiFePo ou plomb.

Mais ce n'est pas tout: De nombreux modélistes utilisent des batteries amovibles pour pouvoir utiliser leur modèle sans devoir faire de longues pauses de charge. Dans ce cas, il est pratique si le chargeur peut charger deux ou plusieurs batteries simultanément.

Et pour que les accus puissent être rechargés rapidement, les chargeurs fonctionnent avec des courants de charge parfois très élevés. Pour cela, les câbles de charge et les connecteurs doivent bien sûr être parfaitement adaptés aux accus, sinon il peut y avoir des erreurs de contact et des dommages très rapidement.

Comme les modélistes utilisent leurs chargeurs à la maison et en déplacement, de nombreux appareils disposent d'un connecteur de 12 V en plus d'un connecteur de 230 V.
Ainsi, la batterie de voiture peut servir de source de tension lors de vos déplacements. D'autre part, certaines maisons de club qui doivent sortir sans raccordement d'alimentation de 230 V disposent d'installations solaires de 12 V puissantes à laquelle les chargeurs peuvent également être raccordés. Les chargeurs qui ne disposent que d'une connexion 12 V sont alimentés par des alimentations 12 V puissantes à la maison.

was FPV?

L'abréviation FPV signifie First Person View et signifie dans ce contexte autant que la vue depuis le cockpit du modèle. En principe, FPV permet ce dont les modélistes rêvent depuis de nombreuses années. Vous voyez maintenant très précisément comment il serait si vous pouvez vous-même voler avec votre modèle ou si vous regardez vous-même à travers le pare-brise de sa voiture modèle.

Pour ce faire, des caméras compactes, légères et puissantes sont installées dans le modèle, qui transmet leurs signaux d'image à un récepteur par radio. Les images peuvent ensuite être visualisées sur un smartphone, une tablette ou un moniteur.
Si le pilote de modèle veut alors commander son modèle uniquement du point de vue du poste de pilotage, les lunettes de surveillance ont fait leurs preuves. Cependant, il faut faire quelque chose jusqu'à ce que vous vous habituez à la vision infamilière. En premier lieu, les coptères ou drones sont équipés de caméras, dans le respect des dispositions légales.

Conditions légales pour le vol FPV

En règle générale, les drones ou les coptères ne doivent être pilotés que sur un champ de vision. Cela signifie que le pilote doit voir son drone à tout moment sur l'émetteur. Par conséquent, il ne doit pas non plus voler trop loin, sinon la position du vol n'est pas clairement identifiable.
L'utilisation d'une rainure vidéo n'est autorisée que si les vols ont lieu jusqu'à une hauteur de 30 mètres et si l'appareil n'est pas plus lourd que 0,25 kg ou si une autre personne l'observe en permanence en vue et est en mesure d'alerter le conducteur des dangers. Ceci est alors considéré comme un fonctionnement à l'intérieur de la portée de vue du conducteur.

La classe royale dans le vol FPV

Entre-temps, le vol FPV s'est également imposé dans la scène de course. Des racecoptères puissants sont utilisés pour voler à un rythme amusant à travers les parkings ou pour attirer des dizaines de milliers de visiteurs lors de grandes courses dans des endroits épiques comme la Drone Champions League (DCL).