miércoles, 20 de enero de 2016

Engranajes, piñones, cajas reductoras y diferenciales


El giro del motor se transmite a las ruedas por transmisiones de engranajes generalmente de ruedas dentadas. Se suelen de plástico o nylon en los juguetes o de metal o compuestos más resistentes al desgaste en coches de modelismo. Los tipos de engranajes más sencillos son:



- Rectos: de gran aplicación cuando se requiere transmitir el movimiento de un eje a otro paralelo.
- Helicoidales: un funcionamiento más silencioso, transmite menores cargas dinámicas a los ejes de apoyo y pueden funcionar a mayores rangos de velocidad.
- Cónicos: transmiten el giro entre ejes cruzados o perpendiculares.

Hay dos sistemas de medición de tamaños:  métrico y imperial.
  
El sistema métrico tiene tamaños 0.4, 0.5, 0.6,  0.8 y 1 siendo este valor el módulo (m) y es la relación entre el diámetro primitivo (mm) del engranaje dividido por el número de dientes.

módulo= diámetro / nº dientes

El sistema imperial tiene tamaños 24, 32, 48 y 64; este valor se llama diametral pitch (dp)  y se refiere al número de dientes por pulgada.

dp = 25,4 * nº dientes /  diámetro

El Paso es la distancia entre puntos homólogos de dos dientes consecutivos. El paso y el módulo se relacionan así:
                          paso = módulo · π

- 0,4 :  prácticamente igual a 64dp. Se usan en coches pequeños (1/24 y 1/18) o también en competición; Tamiya chasis FF-03 usa módulo 0.4.
- 0,5:  común en juguetes o escalas 1/14 o 1/18 (Losi Mini, Valterra, Kyosho mini-z),
48dp: común en escala 1/10 con motor eléctrico en fabricantes americanos, buggy -off road (Traxxas, Team Associated, Schumacher) y coches de pista (excepto Tamiya). Sería un teórico 0,53 métrico.
- 0,6:  muy común en eléctricos 1/10 de pista (Tamiya, HSP, Bycmo), antiguos buggys off road (Marui, Tamiya..), Wltoys L959,...
- 0,7: es rara; usada en buggys Wltoys 1/18 (A949 A959 A979), Nikko Evolution 1/14
- 0,8 y 32dp: común en escala 1/10  en off road con motor eléctrico (Tamiya, Kyosho), Wltoys 12428 ,  y algunos 1/10 nitro.
- 1,0 (equivale a 25.4dp): común en escala 1/8 motor nitro y eléctrico, y bastantes buggies escala 1/10 nitro.


Calculadora Módulo / Pitch de engranajes


Número de dientes:

Diámetro primitivo (exterior): mm

                 Pitch (Módulo):



COMPATIBILIDAD:

0,8  y 32dp son realmente intercambiables en un 99%. Lo mismo que 0,4 y 64dp.
0,5 y 48dp medidas parecidas en menos de 94%; son difíciles de distinguir visualmente, pero no son  compatibles de todo.
0,6  y 48dp definitivamente son incompatibles a pesar que 0,6 se conoce como "48dp métrica"
1,0  y 24dp medidas parecidas en menos de 94%.

Esta es la foto entre las medidas más dificiles de distinguir y que pueden dar problemas de compatibilidad: 0,6 , 48dp y 0,5 .

pitch and module gear: 0.6 , 0.5 and 48dp

Si ruedas con los dedos los engranajes de 0,6 y 48dp uno alrededor del otro, lo hacen a saltos; no son compatibles.
Si ruedas con los dedos los engranajes de 0,5 y 48dp uno alrededor del otro, ruedan pero no lo hacen finamente . Son compatibles pero pueden hacer un desgaste prematuro de los dientes o crear holguras.









El engranaje que se acopla al eje del motor se llama piñón tiene la misma medida del eje del motor (2 mm, 2.3mm o 3.2 mm). En los coches de juguete suele entrar a presión en el eje mientras que los modelos caros de coches de radio control se ajusta por un tornillo prisionero.

Si en la caja de engranajes se puede ajustar en la distancia entre ellos, el espacio ideal entre los dientes engranados (backlash ) se consigue metiendo una bolsa de plástico fino entre los dientes y apretando el ajuste.

Si el ajuste es correcto, habrá una pequeña cantidad de movimiento (holgura) entre los dientes de los engranajes. Para calcular la Distancia entre ejes de dos engranajes , pulsa en el enlace.




Hay sistemas de transmisión con poleas y correas de dientes (síncronas); normalmente se usan un paso entre dientes de 0.08" (paso 2.03 mm y 6.4mm de anchura - sistema MXL), paso de 2.5 mm (6mm de anchura - sistema SynchroPower) o paso de 3mm (6mm de anchura - sistema HTD). Para calcular distancias entre centros de poleas y longitudes de correas: calculadora   calculadora 2



MXL (paso 2,03mm) - GT2  (paso 2mm) 
Diámetro (dientes)= nº dientes * 0.63

SynchroPower (paso 2.5mm)
Diámetro (dientes)= nº dientes * 0.79

HTM 3M 
Diámetro (dientes)= nº dientes * 0.95

HTM 5M 
Diámetro (dientes)= nº dientes * 1.59















 En un caja de engranajes se denomina relación de transmisión (rt) al cociente entre la velocidad de salida (ω2) y la velocidad de entrada ( ω1):   rt = ω2 / ω1
  
Las cajas de engranajes más sencillas, además del piñón en el motor, tienen dos engranajes y el último engranaje esta fijado al eje de la ruedas. 
Hay otras cajas que tienen cambio de dos velocidades (marcha corta L y marcha larga H) a través de una pestaña o palanca situada en el exterior accionada manualmente con el coche parado. 

Caja de engranajes sencilla y caja con dos velocidades L y H.
Caja de engranajes de dos velocidades de un Taiyo


Para permitir que las ruedas del vehículo giren a velocidades diferentes, se situa un diferencial alojado en la misma caja de engranajes. En los coches baratos y pequeños no hay diferencial.

Caja de cambios de 3 velocidades (camión Tamiya) y caja de engranajes-diferencial de Nikko


Diferencial de un Tamiya


En los coches de modelismo, la mayoría de las piezas y engranajes son accesibles para cambiarlos fácilmente; en los modelos con tracción a las 4 ruedas (4wd), se pueden usar engranajes cónicos y arboles de transmisión en paralelo a la longitud del chasis o poleas y correas dentadas para llevar la transmisión al otro eje.






También su usa el "slipper clutch", una especie de embrague ubicado en la corona y regulado por un muelle; permite que la transmisión no sufra en las aceleraciones de salida si tienes un motor potente y en la recepción de un salto:

                                                                    

http://www.rcscrapyard.net/es/pinion-gears.htm
http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn150.html
https://forums.traxxas.com/showthread.php?9072627-Gear-pitch-Mod

Calculadora de velocidades:  http://www.radiocontrolinfo.com/information/rc-calculators/rc-car-calculator/
Calculadora de modulo: https://www.technobotsonline.com/gear-size-calculator.html
https://tamiyabase.com/forum/11-technical/2969-list-of-cars-motor-pinions

lunes, 18 de enero de 2016

Emisora Nikko con codificador 8A977

Vamos a comprobar el funcionamiento de un mando (emisora) de Nikko que está en varios coches de escala 1/16 y 1/18. La placa tiene la referencia TP7740 y el circuito codificador es 8A977bp . Es Full Funtion (el turbo no lo tiene como un botón aunque el integrado si lo tiene).



El integrado funciona como el codificador TX2B y tiene el misma asignación numérica de pines; el esquema de la placa sería así:

La lista de componentes es esta:



Sin entrar de lleno en la eléctrica del circuito, el integrado se alimenta con un simple regulador Zener de 4,3V usando D1 y R7. Las funciones de adelante, atrás,.etc, se envian por un nivel bajo (0 lógico) a través de pulsadores.
La señal portadora de 27 MHz se genera por el circuito de oscilador formado con el cristal X1, transistor TR2, y la bobina L1. La resistencia R2 polariza al transistor TR2, mientras que R3 proporciona una protección del límite de corriente. La señal de datos codificada de salida en el pin 8 del 8A977BP se acopla entonces con la señal portadora a través del condensador C5 .

La señal modulada está acoplada en alterna a través de C8 a eliminar cualquier componente continua restante. La red "pi" que hacen L3, C9, y C10 se utiliza para la adaptación de la impedancia con la antena.
 
Las señales codificadas en el pin 8 son las mismas que en TX2B: 4 pulsos de sincronización y forward=10 pulsos, backward=40 pulsos, right=64 pulsos, left=58 pulsos, forward-left=28 pulsos,...etc:

forward = 10
backward = 40


forward - left = 28



La resistencia que marca la frecuencia de oscilación del codificador es R1=120K, y la frecuencia del pulso de sincronización es de 840 Hz:



En el receptor, el decodificador es 8A978B que funciona igual al RX-2B aunque la asignación de pines es distinta; el esquema mostrado es de la propia datasheet del fabricante:


Este tipo de receptor se conoce como un receptor regenerativo, ya que utiliza retroalimentación positiva para el transistor Q1. El circuito LC sintonizado por L1 y C3 proporciona retroalimentación positiva pero sólo a la frecuencia sintonizada (27 o 49 MHz). Así que esto significa que sólo la señal deseada se amplifica por la retroalimentación positiva. Una desventaja de este tipo de receptor es que la bobina L1 debe ser fabricada y enrollada con el fin de sintonizar con precisión el receptor.

La señal de salida del circuito receptor va al pin 14 en el 8A978B. Se filtra para eliminar la señal portadora y se pasa a través de dos inversores internos. A continuación llega a la entrada del pin 3 ya que se ha filtrado y limpiado lo suficiente para que sólo llegue la señal de datos. Al igual que con el 8A977BP, un circuito regulador zener 3,3V se utiliza para alimentar el 8A978B. La resistencia R9  (pines 4 y 5) establece la frecuencia del oscilador interno.

Los pines de salida 6, 7, 10, 11 se activan para controlar dos circuitos de puente en H que mandan corriente a los motores de propulsión y de dirección. En cada sentido de la corriente del motor, solo están activados dos transistores de potencia (pares Q13-Q10, Q11-Q12 / Q4-Q7 y Q5-Q6) envian corriente de la alimentación.
 La función turbo (pin 12) no está activada en este esquema.

domingo, 10 de enero de 2016

Osciloscopio a través de tarjeta de sonido

Si queremos tener un osciloscopio sencillo para ver señales, podemos realizar el siguiente circuito de las sondas (dos canales y masa común) que se conecta a través de la tarjeta de sonido por la entrada estéreo LINE-IN (máximo nivel de entrada 1 Vpp):




El divisor de resistencias después de la sondas, atenua por X10 la señal. Los diodos aseguran que no se sobrepase en más de 1 voltio en la tensión en la entrada de la tarjeta para protejerla. Así pues podemos ver señales de un máximo 10 voltios; si son superiores, quedan cortadas. El ancho de banda es el de la tarjeta de sonido (de 20 Hz  a 20 Khz). Podemos poner un potenciometro de 100K en vez de la resistencia 68K para ajustar.

Si usamos la entrada de microfono, habría que poner la máxima atenuación en la sonda y el control de volumen del microfono al mínimo y, a partir de aquí, calibrarlo.


SOLO se pueden ver las señales discontinuas; un voltaje constante queda filtrado por los condensadores internos de la tarjeta de sonido.

NOTA: cualquier error de conexión del esquema o si se sobrepasa mucho la tensión de entrada (por ejemplo, 220 Vac) puede dañar la tarjeta de sonido. ¡Cuidado!. NO MEDIR O CONECTAR A TENSIÓN DE LA RED ELECTRICA.

 Si tenéis un ordenador antiguo con tarjeta de sonido extraible (bus ISA o PCI), usadlo por si acaso.

Hay que configurar el sistema operativo y habilitar la entrada LINE-IN para reproducción y grabación en "dispositivos de sonido".

Vista de la señal a la salida del codificador TX-2B de una emisora
   

Tanto si usamos la entrada de LINE-IN como la microfono en Windows 98, XP, .. tenemos que activarla en "Control de volumen de reproducción",  y como queremos que se muestre el "Control de volumen de grabación", sólo tenemos que seleccionar el menú "Opciones > Propiedades". 

Debemos empezar un volumen bajo y calibrar según nuestra señal de entrada y el osciloscopio que vamos a usar:



En Windows 7, 8 , 10,.. entramos a "Dispositivos de grabación" y las entradas de LINE-IN, microfono, mezclador se habilitan con el menú de contexto (botón derecho del ratón). 




Aquí tenéis varios programas de "osciloscopios virtuales"  incluso con generador de funciones o frecuencímetro:
 


* Soundcard Oscilloscope by Christian Zeitnitz (gratis): scope V1.46 (30 Mb). Es el más famoso y mejor de los gratuitos y es el que me gusta a mi. El manual (en ingles) está aquí.




* BIP Oscilloscope 3.0 (gratis, solo para pc de 32 bits) :  bip_scope.zip  (150 Kb). Sencillo programa que es muy ligero; ideal para ordenadores muy antiguos.




* WINOSCILLO 0.88:  www.winoscillo.com  Sencillo programa francés (gratis); ideal para ordenadores muy antiguos y con windows 95, 98 y XP.  Descarga




* VISUAL ANALYSER:   www.sillanumsoft.org: completo software profesional en tiempo real, transforma tu PC en un conjunto completo de instrumentos de medición.




ZELSCOPE:  www.zelscope.com: de pago con versión de prueba de 14 días.




* WINSCOPE 2.51:  http://www.zen22142.zen.co.uk/Prac/winscope.htm:  versión sencilla y gratis del creador de Zelscope, ideal para windows 98 o WP. Descarga




viernes, 8 de enero de 2016

Emisora Nikko con control Proporcional Digital




Vamos a comprobar el funcionamiento de una emisora Nikko con control digital proporcional del coche Renault F1 1/10; la información se manda lineal y continuamente a través de la anchura-posición de dos pulsos. El primer pulso codifica la dirección  y el segundo la propulsión. La emisora tiene placa de circuito impreso de referencia T602-F2 con 7 transistores;  el esquema es muy similar al siguiente (información y esquema de FCC ID):

placa electronica t602 Nikko F1 1/10 transmisor





Puedes ajustar los neutros de acelerador y dirección con los potenciómetros pequeños (50 kohm) que están en la placa , girando con un destornillador pequeño:





El diodo Zener D6 estabiliza la tensión al circuito codificador pero la tensión llega directamente al transistor de modulación TR7. Los transistores TR1 y TR2 forman oscilador astable para marcar el periodo de toda la señal; los transistores TR3, TR4 y TR5 forman el circuito encargado de mandar los pulsos con una anchura-posición lineal a la posición de los potenciometros VR1 y VR3 dentro de el periodo de la señal. El transistor TR6 hace un circuito oscilador de 27 Mhz (señal portadora) que llega a la base de TR7 junto con la señal codificada para hacer la señal modulada PPM.

La señal del oscilador astable tiene un periodo de 14,4 mseg (69 Hz) que es el periodo del ciclo repetitivo de 2 pulsos:

señal en oscilador astable

La señal PPM en la base de TR7 tiene dos pulsos que se repiten cada 15 mseg: el primero codificada la dirección (steering) y el segundo codificado la propulsión o acelerador (throttle) : en situación de "stop/neutro" la duración entre pulsos es unos 1 mseg  y son así:


Neutro: señal en base de TR7
Neutro: señal en emisor TR7





neutral signal Nikko transmitter
Neutro: señal en emisor TR7. Duración 1 mseg entre pulsos

Comparación de pulsos en colector TR2 (rojo) y emisor TR7 (azul)





Si giramos a la derecha a tope (100% Right), a la derecha a mitad (50% Right) y a la izquierda/marcha atrás a tope (100% Left/Backward), las señales son así:

100 % Right: señal en base TR7

50% Right: señal en base TR7

100% Left and Backward: señal en base TR7

Si aceleramos a tope (100 % Forward), la señal se modificada en el segundo  pulso:

100 % Forward: señal en emisor TR7


En el colector de TR3 podemos ver bien el pulso de dirección en neutro, derecha (Right) y izquierda (Left).

Neutro: señal en colector TR3

Right: señal en colector TR3


Left: señal en colector TR3

Comparación de pulsos base TR2 (rojo) y colector TR5 (azul)






En el coche, podemos ver esta señal PPM en la patilla 4 del circuito integrado 2609AL:


señal de entrada en el integrado Nikko 2609AL


En el video se puede verse las señales (emisora Nikko Dictator pero que tiene el mismo estandar):




Para ver como se desmonta el coche Renault F1 1/10 esta aquí:

https://reparar-cochesrc.blogspot.com/2016/02/reparar-y-desarmar-el-renault-formula-1.html