Актуатор

Чтобы микро-самолетик слушался руля и поворачивал хвостовым оперением, необходимо устройство, преобразующее электрические сигналы с приемника в механическую энергию - своеобразные мышцы. Такое устройство называется актуатор. Изготовить его несложно. Тут не нужны даже какие-либо дорогостоящие детали. Все, что нам понадобится - это мотор с шестеренками, оптическая система от дисковода, механизм наручных кварцевых часов (фото 1, 2, 3). Все эти детали подойдут нам даже в неисправном виде.

Ну что, уже разбомбили свой DVD плеер и наручные часы? :) Тогда начнем. Аккуратно разберите механизм часов, с него нам понадобятся 2 детали – обмотка мотора и магнитик-ротор. Не спешите выбрасывать шестерни, они в нашем деле тоже пригодятся (фото 4).

В обмотке применен провод тоньше человеческого волоса! Как правило, диаметром 0,02 мм и сопротивлением 47 ом/м. С ним нужно обращаться бережно, малейшее усилие - и он рвется. При разборке важно не потерять конец этого провода и не повредить саму обмотку. Наручные кварцевые часы являются, наверное, единственным источником микро-магнитов, размер которых удовлетворяет требованиям к актуатору для самолета весом меньше грамма, при этом магнит этот довольно сильный. Настоятельно рекомендую познакомиться с часовым мастером :). Если вы это сделаете, вас не будет мучить зависть, глядя на фото 5 :) .

Как видите, магниты бывают совершенно разного размера и лишь не многие имеют осевое отверстие, которое, между прочим, очень сильно облегчило бы процесс постройки актуатора и, практически, уменьшило бы размер статьи раз в 10. Но учитывая тот факт, что «дырявые» магнитики попадаются крайне редко, будем рассматривать процесс постройки актуатора с использованием монолитного магнита. Начать, пожалуй, следует с изготовления миниатюрного кольцевого электромагнита, мотать его удобно на хорошо отшлифованной основе, тут нам и пригодится мотор из фото №1, его вал отшлифован до блеска. Мотор следует разобрать, снять ротор, зажать его в патрон бор-машинки. Наденьте на вал две шестерни, они образуют форму будущего электромагнита, между ними нужно выдержать расстояние примерно 0,7 мм. (ширина будущего электромагнита) (фото 6).

Закрепите начало провода на патроне кусочком скотча, мотать следует с большой осторожностью, не забываем что провод очень тонкий. Лучше всего питать бор-машинку от регулируемого блока питания. Выставляем такое напряжение, при котором вал вращается сравнительно медленно, обороты удобно регулировать пальцем, нажимая на патрон, это обеспечит хорошую реакцию, в случае если, например, провод запутается, и вы вынуждены будете быстро приостановить намотку. Ах да, совсем забыл, нам нужно получить сопротивление обмотки в пределах 150-240 ом. Рассчитать длину провода не сложно зная его сопротивление на 1 метр. Я использовал провод длиной 4 метра и сопротивлением 47 ом/м., обмотка получилась около 190 ом. Ну что, уже намотали? Тогда аккуратно с помощью заостренной зубочистки нанесите на конец провода небольшое кол-во суперклея, затем домотайте провод с каплей клея на обмотку, оставляя длину около 1-2см, это предотвратит его разматывание (фото 7).

Далее следует отодвинуть крайнюю шестеренку ближе к краю вала и той же зубочисткой аккуратно нанести на освободившуюся часть обмотки слой суперклея, не проклеив при этом вал! (фото 8)

Как клей схватится, нужно с усилием сдвинуть шестерни, тем самым придавая плотную форму обмотке. Тоже самое проделываем с обратной стороной обмотки, подвинув вторую шестерню ближе к патрону (фото 9).

Когда клей схватится, опять сведите шестерни, сжимая обмотку примерно 2-3 секунды. Затем снимите крайнюю шестеренку и медленно перемещайте обмотку по оси оставшейся шестерней, когда обмотка дойдет до края, она должна без труда соскочить с оси (фото 10).

Электромагнит еще не полностью проклеен и витки легко могут разойтись, поэтому, взявшись за оба конца провода, капните каплю клея на обмотку и незамедлительно сдуйте остатки последнего, пока он не схватился. Клей нанесенный таким тонким слоем сохнет очень быстро, 10 секунд и обмотка готова. Теперь самое сложное, нужно не оторвав проводки, залудить их. Методом проб и ошибок найден идеальный способ как это сделать: берем кусочек залуженного фольгированного стеклотекстолита, желательно с двумя изолированными друг от друга участками. И, прислонив проводки к текстолиту, аккуратно, чистым залуженным жалом паяльника «впаиваем» их в поверхность текстолита покрытую оловом, не забывая добавить канифоли. Как показала практика, нагретый паяльник быстро выжигает эмаль с этого тончайшего провода, а благодаря тому что провод «плавает» в расплавленном припое, он тут же залуживается и припаивается к площадкам текстолита (фото 11).

Тут же можно измерить сопротивление обмотки, убедившись в её целостности, в противном случае дальше продолжать нет смысла. Далее нужно припаять к обмотке проводки большего диаметра, эта операция так же очень сложная и грозит порывом провода. Лучше всего это сделать так: надеваем кольцо электромагнита на зубочистку, приклеиваем к кольцу два залуженных провода ( фото 12).

Когда клей высохнет, нужно неспешно обмотать тонким проводом электромагнита более толстый «интерфейсный» провод и пропаять их (фото 13).

Прижмите провода к обмотке, разведя их в разные стороны, чтобы они не замкнули, после проклейки электромагнит готов. Приступаем к изготовлению поворотного механизма закрепленного на киле. Для этого нам понадобится оптическая система как на фото 3. Снимаем латунные прутки удерживающие линзу, они довольно упругие и хорошо подойдут в роли петель. Согните край прутков в кольцо диаметром примерно 0,3мм. Пары витков должно хватить (фото 14).

Вторые колечки нужно сделать на расстоянии примерно 4 мм. (фото 15).

Далее нам понадобятся карбоновые прутки диаметром 0,28мм. Соединяем два прутка получившимися латунными петельками, приклеиваем петли к одному из прутков так, чтобы второй пруток мог свободно вращаться в петле (фото 16).

Пока клей сохнет, займемся магнитиками. На данном этапе нам понадобится один из магнитиков с оптической системы, его можно снять канцелярским ножом, сорвав клей. Он послужит «разделителем» магнитного поля на север и юг. Поясню, чтобы актуатор поворачивал в обе стороны с одинаковым усилием, маленький магнитик с часов должен быть расположен внутри электромагнита полюсами к торцам последнего. Поняли? Нет? Тогда поймете позже :) Магнит с оптической системы имеет два полюса, расположенные по двум сторонам с наибольшей площадью. Таким образом, если к его торцу приложить маленький магнитик с часов, то последний приобретет нужную нам ориентацию. Теперь останется только приклеить к нему карбоновый пруток, придерживаясь ориентации вдоль торца (фото 17).

Вы уже успели познакомиться с часовым мастером? Если да, то у вас наверняка имеется большое кол-во различных шестеренок с наручных кварцевых/механических часов (фото 18).

Выбираем шестерню с осью в виде трубки с внутренним диаметром 0,25-0,3мм, загоняем в неё карбоновый пруток и приклеиваем по середине магнитика. Благодаря шестерне «убиваем» сразу двух зайцев: легко и просто находим центр магнита и, само собой, выставляем магнитик перпендикулярно прутку, так что при вращении прутка, магнитик будет вращаться ровно без биений (фото 19).

Теперь продеваем пруток с магнитиком в нашу конструкцию с петлями, которые уже давно склеены, надеваем кусочки изоляции с проводков на вращающийся пруток, благодаря им ограничиваем люфт прутка вдоль своей оси. Клеим горизонтальные прутки, для облегчения веса их можно расколоть вдоль, обратите внимание:

горизонтальные элементы должны быть параллельны (фото 20)

Добавляем вертикальную деталь (фото 21).

Последний пруток клеим ближе к петлям, на нем, в основном, будет держаться магнитик. Как клей высохнет, обрезаем всё лишнее (фото 22).

Теперь ответственная работа - нужно удалить шестерню, не нарушив контакт магнитика с нижним прутком. Эту операцию лучше всего проделать острыми кусачками (фото 23).

Ну вот и готова конструкция поворотного механизма. Убедиться в правильной центровке магнитика можно повращав его на «несуществующей» оси (фото 24).

Дело за малым, ровно выставляем и закрепляем обмотку электромагнита с помощью прутков и капли клея. Поздравляю! Актуатор готов! Фото 25, 26, 27.

Осталось только завершить конструкцию киля, обтянуть пленкой. Но это уже тема для другой статьи - «планер».

Удачи! Жду ваших вопросов на форуме.