(WIP) LEGO a RC ovladače

[HD]

Úvodem - Nejsem odborník na RC ani elektroniku. Vše co zde budu prezentovat jsou moje vlastní amatérské zkušenosti a znalosti které jsem nasbíral samostudiem různých náhodných amatérských a komerčních videí a článků. Jistě se mezi čtenáři najdou povolanější, kteří dokáží lépe vysvětlit proč a jak. Nejsem zodpovědný za to, co provedete se svým majetkem.
Pokud tady budu šířit polopravdy a mýty o zapojení komponent a tak ohrožoval svoji i vaši bezpečnost, a někdo na to přijde, prosím aby mne v komentářích opravil.

Stavebnicový systém LEGO není dimenzován pro přenos výkonu většího než dodávají originální motory. Pokud Vám jde o výkon a rychlost a sílu, zaměřte se prosím na širokou nabídku RC modelů.
Pokud ale i tak trváte na tom, postavit LEGO podvozek s RC elektronikou, nabízím níže své zkušenosti jak jsem na to šel sám. Odkazy na e-shop vedou vesměs na Aliexpress, odkud jsem si elektroniku pořizoval. Totéž, nebo alternativy lze pořídit i v lokálních e-shopech.

Takže - položme si základní otázku života, dálkově ovládaných modelů a vůbec - Co chci ovládat a jak s tím chci jezdit? - a výběr komponent přizpůsobte tomu. A jde se nakupovat.

0. Potřebné dovednosti
Nejdříve doporučím, ještě doma si zkontrolovat že zvládnete trochu toho základního pájení (spojit kabel-kabel), máte odvahu použít ne-LEGO díly a nebo zničit pár LEGO dílů. A možná že bude potřeba i jeden ochotný známý s 3D tiskárnou.

1. Co tedy budu potřebovat koupit?
V základu "jen" elektroniku a akumulátor. Aku je kapitola sama pro sebe, viz. níže.teď se ponoříme do výčtu základních komponent.
K ovládání je potřeba vysílač (Transmitter- Tx), přijímač (Reciever - Rx), kontrolér (Electronic Speed Controller - ESC). Je to tedy trochu složitější než Power functions, které je navrhováno jako hračka, ale ne o moc - jedná se také o hračky.


Vysílačku je dobré pořídit společně s příslušným přijímačem kvůli snadnějšímu párování. Existuje mnoho variant, Klasické páčkové vysílačky, nebo pistolové pro auta. Pozor si dejte na počet kanálů (doporučuji alespoň 6, ale pro základní ovládání stačí i 3 kanály), jejich funkci - na levných vysílačkách nejde nastavit výstup a chování kanálu tak jednoduše třeba jako na S-brick.
Některé kanály jsou tak třeba jen 1-0. Kanály 1 a 2 bývají většinou proporcionální a dedikované řízení a pohonu.

Doma mám 6-kanálovou vysílačku Austar (?). Patří mezi nejlevnější, ale líbilo se mi použití fyzických tlačítek. Funguje dostatečně dobře.  Tx a Rx od Radiolink a DumboRC jsou prý vzájemně kompatibilní - netestoval jsem.
- Austar RX/Tx
- DumboRC
- Radiolink 5CH
- Dále doporučuji kouknout i na výrobce Flysky či další výrobce.

MK 6CH sada - na tomto místě si dovolím zmínit ještě tuto sadu od MK. Ano, je to MK, ale tento produkt se jim myslím povedl (rešerši odkud vzešel nápad jsem nedělal). Možnost použít vedle telefonu i jednoduchého fyzického ovladače, který se připojí téměř ihned, se mi velmi líbí a vědět o tom dříve, byl by to celkem vážný protiargument v rozhodování, zda se ponořit do RC elektroniky.

Nechávám na zvážení, zda detailní nastavení chování jednotlivých výstupů na obrazovce není pro LEGO modely už zbytečné. Mne to tak u Radiolink vysílačky přišlo.
Rovnou předesílám, že zjistit, jaké je rozložení ovládacích prvků, který z nich je proporcionální, a který jen tlačítko, je náročné, a pokud neseženete videorecenzi, bude to možná pokus-omyl. Ale jezdit jde s každou vysílačkou.

ESC
Jelikož přijímač pracuje na 5V, což je pro pohon auta docela málo (a i kdyby ne, tak hnát přes citlivou elektroniku plný výkon k motoru by způsobilo únik magického dýmu), je potřeba motor ovládat pomocí kontroléru. A zde se dostáváme k problému.
Zde je opravdu potřeba si položit otázku, co a jak chceme pohánět. Jde o to, aby to ESC jednotka "utáhla" a nevyhořela. Je potřeba si určit napětí akumulátoru který chceme později použít a proud odebíraný motory.
Doporučuji pořídit rovnou ESC které zvládne 3S Lipo akumulátor (12V) a alespoň 20A (je to možná hodně, ale připojení dvou buggymotorů by se už mohlo při zablokování přiblížit (mne už jednou v této situaci začaly hřát kabely)

Dva buggymotory najednou jsem poháněl tímto:
ESC 3S 20A

Ale běžně pro pohon jednoho originálního motoru) by měl stačit i menší, do 5A (například na pohon řízení bez servomotoru nebo naviják, nebo menší auto)
5A ESC

Při výběru ESC se ujistěte, že se jedná o ESC pro auto. Pro letadla a drony jsou levnější, ale neumí couvat (což je jistě stavitelská výzva)

U ESC si dejte tedy pozor na proud, napětí a určení a také na konektor. Jako náhrada PF konektoru funguje dobře červený JST konektor. Doporučuji si jich pár pořídit do zásoby až budete dělat rozvětvení k vícečetným ESC jednotkám.
JST konektory
PF konektory na stříhání

Pokud ale budete chtít v budoucnu nebo rovnou zapojit i silnější neoriginální motory (například bezkartáčové), bude potřeba i odolnější konektor - třeba XT60.



Jelikož auto nejezdí jen dopředu a dozadu, musíme vyřešit i zatáčení. Pokud, jako na trialu, chceme od zatáčení aby zůstalo na místě, doporučuji chovat se k řízení jako ke druhému pohonu, a použít ESC do 5V a třeba L motor. Funguje to. (je pak ale potřeba napájet Rx jen z jednoho zdroje)
Pokud ale chceme rychlejší auto, nebo řízení které se samo vycentruje, máme zde i další možnost:
SERVO
Zapomeňte ale na LEGO servomotory. Zbytečně komplikované. Ano, existuje možnost, jak jej připojit ( Díky Fuldovi ).
Namísto toho le doporučuji pořídit produkty od Geekservo (tu větší variantu), nebo servomotory a vytisknout si k nim redukce - je jich celkem dost.
Geekservo blok
Microserco SG90

SG90 servo mount by HD
SG90 servo mount
servo mount
servo in frame

U SG90 jen upozorňuji, že nemá rozsah plných 180deg, ale zhruba jen 120. Geekservo jde proporcionálně od -90 do +90. Jde pořídit i variantu motor. Robotici jistě vědí.

Rozdíl oproti předchozímu řešení s ESC je ten, že servomotory se většinou připojují přímo k přijímači (Rx) pomocí 3 žilového kabelu. Existují výkonnější modely, které vyžadují vlastní napájení, ale zatím mi vždy stačilo Geekservo.


Pohon
Zde se nabízí nespočet možností. Buď jít cestou úpravy originálních motorů, a mohu říci, že je to v mnoha případech naprosto dostačující, nebo se vydat na nemilost fyzikálních zákonů a opatřit si motor vlastní. Zde je potřeba počítat i s tvorbou vlastního či jinak neoriginálního držáku motoru. Do komentářů přidám vlastní či ciz íověřené pokusy, většinou s odkazem na soubory pro 3D tisk.
Inu. Lze se vydat cestou motorů stejnosměrných(DC) , které je možné kombinovat i s originál prvky (PF, BW, sBrick, MK, CaDa...) téměř bez rozmyslu (po napájení PF konektoru a kontrole odebíraného proudu), nebo sebrat odvahu, nasadit svaly, zatnout svěrače, a objednat si motor Bezkartáčový (Brushless - BL) . Jaký je mezi nimi rozdíl ponechám jako samostudium.
BL motory, které pracují na střídavém napětí (AC), je potřeba krmit odpovídajícím kontrolerem, z nějž jdou 3 kabely (oproti dvěma u DC), a většinou potřebují větší chladič. Opět platí, že pro letadla jsou kontrolery spro otáčení se jedním směrem levnější, a za možnost provádět manévr  couvání je potřeba si trochu připlatit.
Další dělení je v typu signálu, který do motoru ESC vysílá. Fajnšmekři jistě ocení plynulý chod regulátoru AM32 regulátoru, ale mne zatím stačily levnější varianty. Přeci jen nechci to plastové auto celé třením roztavit. Pozor na kvalitu regulátoru, jedná se už o výkonovou elektoniku, doporučuji zvážit chlazení - záleží na očekávaném jízdním cyklu modelu.

U motorů je potřeba si dávat pozor na otáčky, abyste si nepořídili motor příliš pomalý, nebo zbytečně rychlý.

DC - Stejnosměrné motory s kartáči (komutátorem):
Fake Buggymotor - na přestavbu na konektory JST ideální
Kopie PF motorů, vhodné na přestavbu
mikromotory
Náhrada motoru pro PF XL
MOTOR 370 - vysokootáčkový DC motor který používám s převodovkou z XL motoru
mikromotory v LEGO kompatibilním obalu - tyto jsou černé, ale lépe fungují světle šedé od CADA
CADA mikromotory

AC - Brushless střídavé:
A2212 a podobné - tento motor (A2212, 1000KV) mám ve své 8x8 Tatře s tištěnou redukcí. Jezdí velmi rychle. Vyšší KV než 1000 pro začátečníky doporučuji velmi dobře zvážit a propočítat otáčky.
Sada Surpass motor 2430 a ESC pro AC motory, max 2S LiPo
Surpass motory pro vyšší napětí

Pokud si pořídíte motor z řady 24XX nebo 20XX s 2mm osou (dle mého pro pohon LEGO aut naprosto dostačující) budete potřebovat vytisknout redukci a zajistit přenos točivého pohybu.
Pro tyto případy mám na Makerworld profilu soubory pro tisk redukce.

Redukce 1:6 nebo 1.5 Brushless motor - LEGO, malá
redukce 1:4 Brushless-LEGO, velká

Pastorky pro 2mm osku.

Je možné z motoru vést výkon rovnou na LEGO kolo, ale nedoporučuji to - LEGO kola jsou měkká a když už seženete dostatečně malý pastorek s modulem 1, tak bude nejspíše kovový.
Redukci s adaptérem je možné si navrhnout nebo stáhnout a vytisknout - viz výše, nebo použít rozbitý PF motorek. 


Akumulátory
Tady přiznávám, že si pořád nejsem zcela jist, a tak prosím o doplnění nebo samostudium. Každý akumulátor má svoje výhody a nevýhody, každý se hodí na na něco jiného.
Sám používám LiPol akumulátory. Poskytují slušný výkon, nejsou velké a těžké (třeba oproti typu NiMH známým z nabíjecích AA článků). Na druhou stranu jsou lithiové akumulátory velmi citlivé na nabíjení a vybíjení, a je s jejich použitím spojeno zvýšené riziko vznícení. Nebude to asi tak horké jak se může zdát, používají je skoro všichni modeláři, ale vyšší opatrnost je jistě na místě. Tady to už trochu přestává být ta dříve zmiňovaná hračka. Pozor i na mechanické poškození. Před pořízením si prostudujte co dělat, když se akumulátor příliš vybije, když se nafoukne, atd. Nenamáčet.

Jaké napětí akumulátoru zvolit? Pokud nemáte nějaký hladový motor - což bez zkušeností nedoporučuji, bude naprosto stačit 2S a 3S akumulátor. (Číslo udává počet článků). 2S dodává zhruba 7-8V, 3S zhruba 12-11V. Na utavení plastových LEGO děr a zkroucení osiček naprosto dostačující. Jako u všeho, existují kvalitou lepší a horší výrobci.

LiPo 3S Terranty
2S LiPo vyšší kapacita

Jakou zvolit kapacitu? To záleží na určení. Dám příklad - na dvě 1500mAh baterie  (zhruba 70x30x23mm a 82g) jsem se dvěma neoriginálními buggymotory ujel tak 3 až 4 kilometry ve středně těžkém terénu (kopce, tráva, silnice, pózování na video, atd.) Takže za mne je 1500mAh takový zlatý střed mezi velikostí a výkonem. Myslím, že na jeden závodní den LTTT nebo rozumnou expedici to bude stačit.
Pro pohon originálních LEGO motorů a DC motorů rozumné velikosti, většinou stačí červený JST konektor. Ony dva Buggymotory mi to z jednoho akumulátoru utáhlo bez problému a s minimálním zahříváním kabelu.

Sada červených JST konektorů
Sada XT60 konektorů

Pokud ale do budoucna plánujete přejít ke střídavým (Brushless) motorům, už se vyplatí koukat rovnou po akumulátorech s konektorem XT60 nebo podobných. kdyžtak si pak koupíte nebo spájíte redukci. Opět pozor na přenášený výkon a vnitřní odpor s tím spojené zahřívání kabelů.

K LiPo článku doporučuji zakoupit pípák, který chrání proti přílišnému vybití (jak jste si jistě zjistili při samostudiu, Lipoku není dobré přebíjet, vybíjet a rozbíjet) - jinak hrozí exploze.

Pípák

Stejnou funkci mají i některé vybavenější kontroléry, ale nespoléhal bych na ně. Na nabíjení a skladování je dobré pořídit si nejlépe kovovou nebo alespoň nehořlavou nádobu (alespoň nabíjecí vak).
Nabíjecí vak  - zatím jsem neotestoval jestli skutečně nehořlavý

K akumulátorům lze pořídit i různé nabíječky. levné, drahé, velké, malé, ... Dobrá volba je nabíječka balanční, která umí dobíjet jednotlivé články akumulátoru (pro 2S, 3S, atd.)

Nabíječka na LiPo s Balancerem
Akumulátory prodávané s levnou nabíječkou - dostačující





Zapojení - ukázky




Další kapitoly a obrázky budou postupně přibývat.
...

[HD]

Ještě tady zmíním takovou drobnou kuriozitu, která se mi celkem osvědčila na výstavách.
Jedná se o kopii velkého PF batterboxu na 6xAA s vestavěným malým levným rádiem. K tomu drobná (dětská) ovládací pistolka s třípolohovým spínačem na zatáčení a pohon. Nebo jakékoli dva nezávislé kanály.
 Dosah asi 20m, ovládání - 1/0/1,
https://www.aliexpress.com/item/1005007024169029.html?spm=a2g0o.order_list.order_list_main.840.61c41802U8yDIX