Tricopter - dnes již pradávná historie :-)

  Popis a nastavení Tricopteru

     Na začátku musím ujasnit několik faktů. Nejsem autorem tohoto projektu! Při tvorbě tohoto článku jsem čerpal na stránkách autora RCExplorer (https://www.rcexplorer.se/index.html), kde je spousta skvělých projektů. Konkrétní stránka, z níž jsem čerpal, je (www.rcexplorer.se/page14/triguide/triguide.html). Autorovi tímto děkuji a věřím, že nebude mít nic proti tomu, když se jeho práce dostane až do našich končin. Vytvořil jsem něco, co by se s velkou nadsázkou dalo nazvat překladem. Ale jelikož Angličtinu příliš neovládám :-(  použil jsem při „překladu“ slovník a vlastní zkušenosti s vrtulníky. Do toho jsem použil vlastní formulace a občas jsem se odchýlil od zdroje. Ale to podstatné zůstalo. Důvodem celého mého snažení byla touha postavit si vlastní Tricopter a zároveň pochopit plně celou jeho problematiku. A když už jsem se s tím psal, rozhodl jsem se o tyto informace podělit i s ostatními. Jelikož jsem rád, že i dnes se najdou lidé, kteří jsou ochotni podělit se s ostatními o výsledky své práce, chtěl jsem tímto i já přispět svojí troškou do mlýna. Tolik na úvod a jdeme na to.

Tricopter je něco jako takový hybridní vrtulník. Po mechanické stránce je mnohem jednodušší, což je částečně vykompenzováno elektronikou.

Tricopter je řízený stejně jako vrtulník se 120° CCPM deskou cykliky. Pokud chcete s Tricopterem letět dopředu (výškovka (klopení)), přední dva motory zpomalí a zadní motor zrychlí. Pokud chcete Tricopter naklonit do boku (křidélka (klonění)), levý motor zrychlí a pravý zpomalí, nebo naopak. Takže vlastně potřebujete tři motory a tři regulátory. Mixování řídicích povelů pro regulátory zajistí vysílač. Ten samozřejmě musí umět ovládat heli s deskou cykliky 120° CCPM. Ovšem, kdybyste se pokusili vzlétnout s tímto jednoduchým provedením, okamžitě byste havarovali, protože by se vám stroj ihned po startu překlopil. Takto jednoduché řešení nemá žádnou stabilitu, a proto je třeba stroj stabilizovat pomocí elektroniky. Ale na rozdíl od jiných koncepcí u tohoto řešení není nutná žádná speciální řídící elektronika. Vystačíme s obyčejným gyrem. Sice nám nebude stačit jedno (budeme potřebovat celkem čtyři /3+1), ale to vůbec nevadí. S gyrem umí pracovat snad každý vrtulníkář a jinou elektroniku nepotřebujeme!

       Standardní gyro je citlivé na otáčení kolem jedné osy a tento pohyb se snaží kompenzovat svým výstupním signálem pomocí připojeného sevra, které pak např. mění u heli úhel náběhu listů zadní vrtulky a tím ji stabilizuje. Není problém místo serva zapojit regulátor a ovládat tak přímo otáčky motoru. Když použijeme na každé rameno Tricopteru gyro, které ho bude stabilizovat, bude ve výsledku stabilní celý Tricopter. Zbývá ještě kompenzovat reakční moment vrtulí, aby se Tricopter stejně jako heli neotáčel kolem svislé osy. Běžné vrtule se otáčejí doprava, Tricopter tedy bude mít snahu otáčet se doleva. Abychom mu v tom zabránili, uděláme jeden motor na rameni otočný a servem ho budeme naklánět tak, aby se Tricopter neotáčel kolem svislé osy. Servo bude řízené čtvrtým gyrem.

       Tři gyra, která ovládají motory, musejí být v režimu Normal. Kdyby byla v režimu HeadLock (zamknuto), prala by se navzájem mezi sebou a Tricopter by nešel ustabilizovat. Čtvrté gyro, které ovládá servo je naopak vhodné mít v režimu HeadLock. V jakém režimu se gyro nachází, nejsnáze poznáte podle kontrolní LEDky, která na gyru bývá. V HL režimu svítí, v režimu Normal bývá zhasnutá. Ale může se to lišit v závislosti na konkrétním typu gyra. Nejlépe to poznáte pomocí připojeného serva. Zapněte vysílač. Pokud se po zapnutí napájení gyra (ležícího v klidu) servo pomaloučku šourá ke straně, je v režimu HL. Jiná možnost: Uveďte servo do pohybu vychýlením ovládací páčky vysílače a potom páčku vraťte zpět do středové polohy. Pokud se servo vrátilo také do středové polohy, je v režimu Normal. Pokud zůstalo v krajní poloze, nebo se někam pomaličku šourá, je v režimu HL. Další možnost: Pohybem gyra docílíte vychýlení serva do krajní polohy. Pokud je gyro v normal režimu, po zastavení pohybu se servo vrátí zpět do středové polohy. Pokud je v HL, po zastavení pohybu gyra se servo nevrátí, případně někam pomalu ujíždí. O tom, v jakém režimu bude gyro pracovat, rozhodujete vy nastavením vhodné číselné hodnoty na vysílači v položce GYRO. Pokud nastavíte poloviční hodnotu, gyro bude mít nulovou citlivost a bude v podstatě vyřazené z provozu (nebude nijak ovlivňovat řízení serva). Směrem od poloviny dolů zvyšujete citlivost v jednom režimu (nejspíše Normal), od poloviny nahoru zvyšujete citlivost v druhém režimu. Je potřeba to ověřit.

      Směrovka (bočení) je na Tricopteru zajištěno zadním motorem, který je možné pomocí serva natáčet v ose jeho nosného ramena. Je to podobné jako u normálního modelu heli. A stejně tak je potřeba toto servo ovládat gyrem (čtvrté). Toto gyro může pracovat v Normal nebo v HL režimu. Záleží na vás, který preferujete. Pokud nevíte, doporučuji použít HL režim.

Na obrázku je znázorněno schéma zapojení Tricopteru

      Tři hlavní gyra jsou zapojena v sérii s jednotlivými regulátory a motory. Zesílení všech tří gyr je spojeno a připojeno na kanál č. 3 (plyn) Může být zapojeno do jakéhokoliv volného kanálu, na kterém můžeme nastavit vhodnou úroveň zesílení gyr. Servo ocasu je zapojeno do gyra ocasu a zesílení gyra je připojeno do kanálu č. 5, protože Futaba používá na nastavení zesílení gyra kanál č. 5.

POZOR! Na schématu jsou 5V výstupy ze všech regulátorů spojeny dohromady. (Paralelně propojeny v přijímači.) Mnohé regulátory (resp. jejich BEC) to ale nezvládnou a shoří. Doporučuje se použít výstup 5V pouze z jednoho regulátoru      (ze zbývajícíh dvou výstup 5V přerušit).

  Nastavení vysílače:

Pro pohodlné nastavení vysílače budete potřebovat tři libovolná serva, která se po dobu nastavování vysílače připojí do přijímače místo regulátorů a motorů. Na výchylkách serv pak bude snadno vidět, jestli bude motor zrychlovat nebo zpomalovat. Je to bezpečnější a přehlednější. Jelikož používám vysílač Futaba, budu popisovat nastavení pro tento vysílač. U ostatních vysílačů mohou být odchylky v přiřazení kanálů. Ve vysílači nastavte typ modelu na Heli. V menu Swashplate zvolte HR3, což je deska cykliky 120° CCPM. Ještě než začnete, měli byste vyzkoušet, která krajní poloha serva odpovídá nulovým/maximálním otáčkám motoru. Připojte jeden regulátor s motorem do kanálu č. 3 (plyn) vašeho přijímače a vyzkoušejte, v které krajní poloze plynové páky máte plný plyn a kde nulový. Je jedno, kde který bude, ale je třeba si to zapamatovat. Křivka plynu by měla být nastavená lineární 0-100%. Pak místo regulátoru připojte do přijímače servo a zapamatujte si, do které krajní polohy najede při plném a při nulovém plynu. Přepojte servo do kanálu č. 1 Místo zbývajících dvou regulátorů připojte do kanálů č. 2 a 6 v přijímači další dvě serva. Gyra zatím nezapojujte.

      Vše co v této chvíli potřebujeme vědět, je to, že máme správně nastavenou cykliku. V menu vysílač v položce Swash (cyklika) nastavte následující hodnoty: Aileron (křidélka) +40, Elevator (výškovka) +40, Pitch (kolektiv) +100. Pohybujte plynovou pákou nahoru a dolů a sledujte, jestli se všechna serva pohybují stejným a správným směrem. (plný plyn = naše zapamatovaná maximální výchylka). Pokud některé servo běhá obráceně, reverzujte příslušný kanál. (kanál 1 – Aileron/křidélka, kanál 2 – Elevator/výškovka, kanál 6 – Pitch/kolektiv) Pokud běhají všechna serva opačně než by měla, změňte hodnotu u položky Pitch/kolektiv na -100 z původních +100. Pokud se všechna serva pohybují stejným směrem a při plném plynu jsou na správném konci, můžeme pokračovat dál.

     Přesuňte plynovou páku doprostřed a ponechte ji tam. Nyní vychylte páku křidélek doprava. Servo na kanálu č. 1 by mělo jít nahoru (indikuje zvýšení plynu motoru) a servo kanálu č. 6 by mělo jít dolů (indikuje snížení plynu motoru). Servo kanálu č. 2 by mělo zůstat stát. Pokud serva běhají obráceně, jděte do menu Swash a změňte položku Aileron/křidélka z hodnoty +40 na -40. Zopakujte zkoušku, mělo by to už běhat správně.

     Nyní vychylte páku výškovky vpřed. Servo na kanálu č. 2 by mělo jít nahoru (přidává plyn) a serva na kanálech 1 a 6 by měla jít obě dolů (ubírají plyn). Pokud jdou obráceně, změňte v menu Swash položku Elevator/výškovka z původní hodnoty +40 na -40. Opět ověřte funkčnost.

Je čas připojit gyra

      Nyní mezi serva a přijímač zapojte gyra. Na každém gyru vám zbude jeden kablík, přes který se nastavuje zisk gyra. Všechny tři kablíky spojte dohromady a zapojte je do kanálu č. 3 v přijímači. Zisk (zesílení) těchto gyr pak budete řídit nastavením křivky plynu ve vysílači. Křivku plynu nastavte ve všech bodech na 0%. (Tím, že jste nastavili celou křivku plynu na stejnou hodnotu, bude z kanálu plynu (3) předávána do gyr stále stejná hodnota a poloha plynové páky na tuto hodnotu nebude mít vliv! Prostě jsme jen využili kanál č. 3 k přenosu potřebné informace.) Plyn jednotlivých motorů je řízený po kanálech 1, 2, 6, které jsme nastavovali v menu Swash! To jen aby to někoho nemátlo. Pokud máte k dispozici nějaký jiný volný kanál, který můžete libovolně nastavit, klidně ho použijte. Ideální je kanál ovládaný potenciometrem. Pak můžete při zalétávání plynule měnit zesílení gyr motorů a tím nastavit optimální stabilitu Tricopteru.

     Standardní gyro je citlivé na otáčení v jedné ose. Ale jen v té jedné jediné! Na pohyby v ostatních osách nereaguje. (Jsou i víceosá gyra, ale to není náš případ. My potřebujeme jednoosá.) Potřebujeme, aby každé gyro u motoru bylo citlivé na otáčení v rovině procházející svisle podélnou osou příslušného ramena. (Aby hlídalo, jestli se rameno nechce jakoby sklopit nahoru) Je tedy třeba ověřit, kterou osu gyro hlídá a případně ho na rameno postavit na bok. Až se ujistíte, kterou osu gyro hlídá, zjistěte, v jakém režimu (módu) se gyro zinicializuje po připojení napájení. Jestli v Normal, nebo v HL. Pokud by se zinicializovalo v HL, musíte ve vysílači změnit křivku plynu ve všech bodech z 0% na 100%.

     Nyní je třeba ověřit, jestli gyra reagují na otáčení ve sledované ose správnou odezvou. Upevněte gyra na svá místa na rám k motorům. Pootočte jedním ramenem směrem nahoru a sledujte, co dělá příslušné kontrolní servo. Pokud zmenší výchylku (ubrání plynu), je to v pořádku a můžete zkontrolovat další gyro. Pokud servo výchylku zvětší (přidání plynu), je třeba na gyru přepnout přepínač revers a ověřit, že už se servo vychyluje správným směrem. Přepínač DS (digital servo) na gyru doporučuji mít přepnutý na standardní servo. Kdybyste měli gyro přepnuté na DS (digital servo) a připojili k němu obyčejné analogové servo, určitě byste servo zničili!

     Zkontrolujte, že servo ocasu reaguje na pohyb páčkou směrovky nakloněním zadního motoru správným směrem. Pokud ne, reverzujte kanál směrovky na vysílači (4). Nastavte ve vysílači zisk gyra (kanál 5) na minimální hodnotu (0% případně -100%) a zkontrolujte, jestli se gyro po zapnutí zinicializuje v HL režimu. Pokud ne, nastavte ve vysílači zisk +100%. Zkontrolujte, že servo ocasu vychyluje zadní motor na správnou stranu, když otáčíte Tricopterem do stran kolem svislé osy (bočení). Pokud ho vychyluje obráceně, přepněte přepínač REVERS na gyru u tohoto serva.

Jsme téměř u konce

      Nastavte ve vysílači křivku plynu ve všech bodech na 30% (70% pokud jste museli v začátku návodu přepnout na 100%, aby gyra naběhla v Normal módu) Toto je dobrý výchozí bod pro váš první let s Tricopterem. Nastavte zesílení gyra ocasu na 20% (80% pokud jste museli prve nastavit +100%, aby fungovalo v HL módu)

      Zkompletujte celý Tricopter a zapojte vše podle schématu. Vše pečlivě překontrolujte. Autor originálního článku doporučuje při každém startu provést rekalibraci koncových bodů plynu na regulátorech otáček. Tak bude zajištěno, že všechny regulátory budou mít stejné koncové body. Já se domnívám, že to není nutné. Uvidíme. Zde je postup:

     Zapněte vysílač a vynulujte všechny trimy. Plynovou páku dejte na maximum. Připojte napájení Tricopteru a počkejte, až se všechna gyra zinicializují. Počkejte, až regulátory odpípají vstup do kalibrování plynu a potom přesuňte plynovou páku na minimum. Regulátory by měly zapípat, že jsou připravené.

Je čas na testovací let!

     Najděte pěkný velký otevřený prostor za bezvětří. První let bude věnovaný nastavení zisku gyr. „Zvedněte“ to cca 0,5m nad zem. Pokud se to nehoupá ani nekýve, zvyšte zisk trojice gyr o 2 %. (na 28% pokud jste měli před tím 30%) Zkuste to znovu a opakujte do té doby, než to začne být nestabilní. Pak snižte zisk o 1% a máte nastaveno. Teď je to tak stabilní, jak jen může být. Totéž proveďte s ocasním gyrem, ale nebuďte překvapení, pokud se dostanete na 100% bez kmitání.

     Jestli cítíte, že Tricopter je příliš citlivý kolem středu páček, můžete přidat nějaké expo nebo snížit výchylky, případně ubrat v menu SWASH hodnoty Aileron a Elevator.

Doplněk

Gyra motorů můžete zkusit přepnout na DS, čímž se zvýší frekvence řídících impulzů pro regulátory a tím se dosáhne větší stability. Ne všechny regulátory jsou ale schopné to strávit. Je třeba to vyzkoušet. (může dojít i k poškození regulátoru) Někteří nadšenci dokonce nahrávají do regulátorů jiný firmware, aby dosáhli co nejrychlejší reakce motorů na řídící impulzy a tím zlepšili stabilitu a celkové letové vlastnosti.

Na RCManii je diskuse k tomuto tématu: www.rcmania.cz/modules.php?name=Forums&file=viewtopic&t=30838&highlight=tricopter  

Přeji hodně zdaru a pěkných leteckých zážitků.

Hombre333