Diodový ovládač 2
Někdy v březnu roku 2007 jsem na svých www stránkách přinesl návod na první verzi diodového ovládače. Od té doby jsem tuto verzi zdokonalil a loni sestavil prototyp ovládače, který místo diod používá usměrňovací můstky. Zároveň jsem tento ovládač doplnil diodovou brzdou a malým přídavným chladičem. Testoval jej jeden z mých žáků a neměl problémy s jeho plným využitím i při závodech s modelem Nascar podle republikových pravidel. Tento model byl osazen motorem 16D, který si bral při startech až 12 Amper. Tak tedy o této verzi, říkejme ji TH02, bude tento návod. Co je potřeba ? Destičku jednostranného cuprextitu o rozměrech 70 x 73 mm, 4 ks diodových můstků 6 nebo 8 Amper, 11 ks diod 1N5818, dvanáctipolohový otočný přepínač s knoflíkem, proužek (12 x 70 mm) jednostranného cuprextitu o tloušťce 2 mm, pružný člen jezdce a uhlík kontaktu, 120 cm trojžilového síťového kabelu o průřezu 1,5, tři banánky (černý, červený a bílý), kus hliníkového plechu nebo L profilu na chladič, novodurovou destičku o tloušťce 5 – 6 mm (může být i z překližky, musí být izolační), a také další drobný materiál, který bude v textu a na fotografiích.
Ještě by se slušelo abych se zmínil o dovednostech, které by člověk měl mít. Měl by umět řezat lupínkovou pilkou, pilovat pilníkem a brousit smirkovým papírek (to umí snad všichni modeláři) a hlavně pájet a znovu pájet. Není na škodu ovládat alespoň jednoduchý grafický program na PC (třeba Malování) a umět si obrázek vytisknout. Ale to není až tak nutné, protože na mé stránce si budete moci některé věci stáhnout již připravené (matrice plošného spoje a nákres pažby). Nejprve se tedy pustíme do přípravy destičky plošného spoje, který bude určen pro polovodičové diodové můstky a zároveň bude kontaktní dráhou pro jezdec ovládače. Podařilo se mi celkem zvládnout technologii výroby plošných spojů v domácích podmínkách. V grafickém programu si nakreslím desku spojů ve skutečné velikosti (musí být zrcadlově převrácená), a vytisknu ji na laserové tiskárně na takový papír, aby se toner (barva) moc nezapekl do papíru. Používám křídový papír o gramáži 120g a volím tisk na standardní papír 80 g. Na oříznutou a čistou desku cuprextitu přiložím vytisknutou matrici tiskem k destičce a přežehluji žehličkou zahřátou na bavlnu po dobu asi 2 minut. Po vychladnutí nechám ve vodě papír s matricí odmočit a zbytky papíru odrolím. Jestliže se toner na nějakém místě pořádně na desku nepřipekl, musím toto místo opravit barvou na plošné spoje. Po zaschnutí barvy mohu již leptat, používám roztok chloridu železitého. Destičku pokládám měděnou fólií na hladinu roztoku. Po vyleptání desku omyji proudem studené vody.
Připravíme si diodové můstky a naši destičku plošného spoje. Je důležitá správná orientace můstků na destičce. Na obrázku vidíme, že můstky jsou orientovány nápisem dolů a seříznutým rohem dozadu (vlevo). Nebo také nejdelším vývodem vlevo, když se díváme ze strany fólie a nebo také vlevo vývodem označeným znaménkem +. Důležité je dobré připájení vývodů. Pájíme krátce pájedlem o výkonu alespoň 100 W. Pájení musí být rychlé, abychom teplem nezničili polovodiče. Pomáháme si vydatně kalafunou. Většinou postupuji tak, že u všech můstků připájím nejprve první vývod, pak druhý až po čtvrtý. Tím nezatěžuji můstky teplem zbytečně dlouhou dobu.
Abychom mohli provozovat delší dobu ovládač při odběrech větších proudů je zapotřebí diodové můstky chladit. K tomu používám chladič z hliníkového profilu, který jsem zakoupil v Baumaxu ve formě jednometrové tyče. Uříznu si potřebný rozměr, zapiluji hrany a plošky a vyvrtám potřebné otvory. Hladič bude sloužit i jako držák přepínače brzdy. Rozměry chladiče najdete ve vláknu tohoto ovládače na mém fóru. Chladič vsunu mezi diodové můstky a ty ke chladiči přišroubuji pomocí šroubků M3 s podložkami a maticemi.
Desku s elektronikou máme pohromadě a tak je zapotřebí desku i s pažbou sestavit dohromady. Jsem poněkud líný (nebo nápaditý ?) a tak si občas ve svých konstrukcích vypomohu díly ze stavebnice Merkur. Potředuji dva 4 děrové pásky, čtyři šroubky M3 s podložkami a maticemi a distanční vložky z novoduru nebo překližky o stejné tloušťce jako je pažba ovládače. Do pažby vyvrtám dva montážní otvory průměru 3 mm podle desky plošných spojů a sešroubuji desku s pažbou dohromady. Myslím, že fotografie jsou natolik názorné, že by v tomto bodě nemusel být žádný problém.
Nyní je zapotřebí vyrobit tu nejdůležitější součást ovládače a tou je prst. Těleso prstu ovládače vyrábím z jednostranného cuprextitu o tloušťce 2 mm. Tvar prstu je podřízen funkčnosti a u někoho také estetickému dojmu. Důležitou součástí je pružný člen a uhlíkový kotakt. Oba tyto díly používám jako originální náhradní díly pro ovládače Parma. Jsou kvalitní a mají dlouhou životnost. Nahradit je lze, ale nevím jestli náhrada odpovídá kvalitě. Kontakt je k fosfobronzovému členu připájen a zabroušen do roviny a jsou u něj sraženy i hrany. Jen tak je zaručen hladký pohyb po kontaktní ploše desky spojů. Celá tato pružná část je přišroubována k tělu prstu a vodivě propojena s měděnou fólií. Spodní šroubek má pod hlavou ještě matici a tím tvoří kontakt pro dorazy. Pod hlavou horního šroubku je mosazný pásek s dalším šroubkem, který má za úkol držet gumičku nebo pružinku, která vrací prst do polohy brzdy.
Prst ovládače je skoro hotov a proto je zapotřebí vyrobit otočný čep, který zajistí otáčení prstu. Pro tento případ používám šroub M4 pro nábytkové kování o délce 25 mm. Má velkou hlavu a proto dobře sedí. V této chvíli je také čas k tomu, abychom pod hlavu šroubu připevnili pájecí očko s připájeným vodičem prstu. Používám jednu žílu ze síťového kabelu o průřezu 1,5 a v tomto případě hnědou barvu (klidně si použijte jakou chcete, ale mě se pak dobře pamatuje i příslušná barva banánků na druhém konci). Šroub prostrčím otvorem o průměru 4 mm v příslušném místě pažby a z druhé strany pořádně dotáhnu maticí. Přes pájený spoj kabelu a očka přetahuji silikonovou bužírku. Nepájejte na očko na novoduru, ten to nemá rád – taví se a smrdí. Na čep (šroub M4) našroubuji mosazný střed o délce 15 mm a průměru 6 mm se závitem M4. Jemně jej dotáhnu až k matici, nasunu na něj těleso prstu a nastavím kontakt až do polohy „plného plynu“. V této chvíli zkontroluji jestli se šroubek kontaktů pro dorazy nedotýká pažby a mohu prst připájet (jen lehce) k mosaznému středu. Opatrně celou sestavu vyšroubujeme ven z čepu a pak pořádně propájíme dohromady (ale opatrně, aby se nesloupnula měděná fólie prstu). Tímto způsobem je zajištěno, že celý prst je vodivě propojen s kabelem a tak nepotřebujeme přívodní kablíky ke kontaktu (jinak je to místo, kde se rády kablíky lámou a upadnou).
Pohyb prstu je potřeba vymezit dorazy pro polohu plného plynu a pro polohu brzdy. Dorazy řešíme například ohnutou mosaznou pásovinou 2 x 6 x 12 mm, kterou připevníme v daným pozicích pomocí šroubků M3 a matic. Nejprve je zapotřebí vyrobit doraz a zároveň i kontakt plného plynu. V této chvíli si provedeme adjustáž pružného členu s kontaktem prstu tak, aby byl zajištěn dotek po celé kontaktní dráze plošného spoje a kontakt přiléhal co největší plochou k fólii. Poté našroubujeme prst na čep až do konce závitu a nastavíme kontakt do polohy, kdy chceme mít „plný plyn“. Přiložíme jeden mosazný doraz k ke šroubku kontaktů na prstu, vyznačíme si otvor pro připevňovací šroubek, vyvrtáme do pažby v tomto místě otvor o průměru 3 mm a můžeme doraz přišroubovat k pažbě. Z druhé strany připevníme pod matici dorazu pájecí očka pro kabel „plného plynu“ a propojky pro plošku „plného plynu“ na straně spojů kontaktní dráhy. Foto jistě napoví a v tomto případě používám zelenožlutou žílu.
Podobně postupujeme i v případě polohy jezdce v místě brzdy. Nastavíme kontakt na plošku pro brzdu, označíme místo pro otvor zadního dorazu, vyvrtáme a přišroubujeme. V této chvíli můžeme pracovat na regulaci intenzity brzdění. Krátce se tomu říká brzda. Experimentoval jsem s drátovými potenciometry nebo s diodovou brzdou. Každá volba má pro i proti. Diodovou brzdu používám hlavně kvůli dětem, je přece jen blbuvzdornější. Je to dvánáctipolohový přepínač s 11 diodami. Na první kontakt přepínače připájím diodu anodou a na druhý kontakt tu stejnou katodou (s bílým proužkem). Pak druhou diodu anodou na druhý kontak a katodou na třetí kontakt a tak pokračuji až ke 12. kontaktu. Diody jsou řazeny do série. Pak přepínač připevním na hliníkový chladič do předvrtaných otvorů. Propojku z plošky brzdy kontaktní dráhy připájím ke kontaktu číslo 1 (anoda první diody). Na střední kontakt přepínače připájím modrý kabel pro brzdu. Přepínač opatřím knoflíkem pro lepší manipulaci a provizorně si v poloze přepínače kontaktu číslo 1 napíšu Hard (silně a směrem k vyšším číslům poloh pak Soft (měkce). Časem mohu nalepit nějaké vzhlednější štítky.
Jednotlivé kabely je zapotřebí nějak připevnit k pažbě ovládače, aby nedocházelo k jejich vytržení. Provádím to jednoduše tak, že do pažby si vyvrtám čtyři otvory vrtákem 1,6 a jednotlivé žíly zajistím k pažbě 2 třmínky z drátu (větší kancelářská sponka), které prostrčím dvojicí otvorů a na druhé straně zahnu. Na žíly navlékám smršťovací bužírku, žíly srovnávám a pak horkuvzdušnou pistolí bužírku zahřívám do smrštění. Pásky bužírky jsou v deseticentimetrových rozestupech. Konce žil jsou v posledních 15 centimetrech již volně. Z konce každé žíly pak stáhneme izolaci v délce tak 12 mm a konce zakroutíme a dobře pocínujeme. Potřebujeme žíly osadit banánky. Ty rozebereme a vyhodíme z nich plíšky. Budeme pájet přímo na kontaktní dříky banánků. Nejprve dříky pocínujeme, jde to špatně, ale po opilování až na mosazný povrch se nám to podaří. Pak teprve připájíme žíly k jednotlivým dříkům. Platí toto: červený banánek je brzda, černý je prst a bílý plný plyn. U mě je to modrá žíla – červený banánek, hnědá žíla – černý banánek a zelenožlutá žíla – bílý banánek. Když stavíte 15 kousků najednou, pak vám to práci trochu usnadní.
A jedeme z kopce. Jsme v situaci, že potřebujeme, aby se prst ovládače vracel po uvolnění do polohy brzdy. Proto je zapotřebí mít pružinku nebo gumičku, která by to dokázala. Opět jsou tu dvě možnosti, každá má své pro i proti. Není to snadné sehnat pružinku, která vyhovuje všem a zároveň funguje bez problému. Proto jsem pro naše potřeby přistoupil k použití gumiček. Seženou se všude, díky otevřené konstrukci ovládače se při prasknutí dá během pár sekund vyměnit, lehce se dá nastavit i síla pružného elementu. Fotografie jsou jistě dobrým vodítkem k tomu, jak jsem si s tím poradil. Není ošem nic jednoduchého najít optimální polohu páky, která drží druhý konec gumičky. Je vhodné si pohyb různě představit a zkusmo polohu najít. Gumička by se měla natahovat v dráze, která se co nejvíce blíží k přímce. A to je někdy dost složité takovou polohu najít.
A před sebou máme hotový ovládač. Zapojíme jej do dráhy a ono to nefunguje. Auto jede jen v poloze plného plynu. Proč ? Co je špatně. Nic. Jen ta destička je již připravena na svou evoluci – v blízké budoucnosti se přidá ještě volba CHOKE (čok). Ale o tom někdy jindy. Všimněte si, že na fotografii je červená šipka, která ukazuje místo, kde je zapotřebí propojit plošku plného plynu s poslední ploškou diodového můstku. K tomu stačí jen kousek měděného drátu o průměru 1 mm, kterým spojíme obě plošky tak, že jej na ně připájíme. A je to. Už to funguje a zároveň můžeme počítat s vylepšení ovládače.
Tento návod není dotažen až do estetického završení. Je to na každém, jak si ovládač vyšperkuje a dá mu vzhled podle svých představ. Jen bych poradil, aby jste si zvětšili tloušťku prstu v místě kde budete opírat prst vlastní ruky. Také pažku lze vzhledově vylepšit nalepením drevěných destiček a přelakováním a také zakrytím kabeláže. Není na škodu uvažovat o přídavném ventilátorku pro zlepšení chlazení. O tom někdy v jiném návodu. Ve vláknu k této konstrukci si s vámi rád vyměním vaše poznatky a budu se pokoušet poradit. Tak ať se daří.