Radio-ohjattu pienoismalli

Radio-ohjauksen historiaa

Ensimmäisen kerran radio-ohjattavuutta demonstroitiin New Yorkin maailmannäyttelyssä vuonna 1898, kun Nikola Tesla etäohjasi pienoisvenettä. Radio-ohjaus kehittyi huomattavasti pitemmälle Saksassa toisen maailmansodan aikana Luftwaffen käyttöön. Transistoreiden kehittämisen jälkeenkin RC-laitteet olivat suurikokoisia ja kalliita ja siten epäkäytännöllisiä harrastekäyttöön. Vasta mikrosirut mahdollistivat helppokäyttöisten ja edullisten radio-ohjattavien pienoismallien harrastekäytön yleistymisen 1970–1980-luvuilta lähtien myös Suomessa.
Ensimmäiset kaupalliset RC-mallit valmisti brittiläinen Mardave-yritys 1960-luvulla.

Radio-ohjauksen periaate

Radio-ohjauslaitteessa on kolme osaa: lähetin, vastaanotin ja servot. Lähettimellä ohjataan pienoismallia. Tätä varten lähettimessä voi olla esimerkiksi vipuja, kytkimiä ja digitaalisia tai analogisia näyttöjä. Lähetin muuttaa ohjaajan mekaanisen liikkeen, eli esim. ohjausvivun kääntämisen sähköiseksi signaaliksi ja lähettää sen radiotaajuudella vastaanottimelle. Vastaanotin on asennettu pienoismalliin. Se vastaanottaa lähettimestä tulevat radiosignaalit ja muuntaa ne servoille sopiviksi sähkösignaaleiksi. Servot on liitetty johdolla vastaanottimeen ja ne muuttavat signaalit mekaaniseksi liikkeeksi, ja esim. kääntävät auton eturenkaita oikealle ja vasemmalle, kääntävät lennokin korkeusperäsintä ylös ja alas tai vinssaavat vaikkapa purjeveneen pienoismallin purjeet ylös ja alas.
Radio-ohjattavissa pienoismalleissa käytetään tavallisesti analogisia modulaatiotapoja. Näitä ovat AM tai FM. AM on häiriöherkempi modulaatio kuin FM. Myös häiriöttömämmät, digitaaliset, PCM-radiot ovat kasvattaneet suosiotaan etenkin kilpaharrastajien joukossa. PCM-radiot käyttävät FM:ää välitystapana, mutta siirtotie on digitaalinen ja häiriötapauksessa vastaanotin hylkää virheellisen ohjaussignaalin ja palauttaa servot esiohjelmoidulla tavalla johonkin perusasentoon tai jättää ne viimeksi vastaanotetun ohjauspulssin mukaiseen asentoon.
Radio-ohjauslaitteiden vastaanottimissa ja lähettimissä käytetään joko kideradiota tai taajuussyntetisaattoria. Autoissa, veneissä yms. maalla tai vedessä kulkevissa pienoismalleissa käytetään usein 27 tai 40 MHz taajuusalueita. Radio-ohjattavissa pienoisilma-aluksissa käytetään yleensä 35 MHz:n radiotaajuutta, mutta myös 27 MHz ja 40 MHz ovat sallittuja ja modulaatiotapa voi olla joko FM tai AM.
Nykyisin myös 2,4 GHz:n radiotaajuudella toimivat radiolaitteet ovat yleistyneet etenkin kilpakäytössä. Syynä on tekninen kehitys, joka mahdollistaa kaksisuuntaisen viestinnän, pidemmän kantomatkan ja automaattisen vapaiden taajuuksien etsinnän.
Pienoismallin radiolaitteet käyttävät yleensä 4,8–6 V jännitettä. Lähettimissä käyttöjännite on yleensä 7,2 - 12 V (6-10 NC).

Moottorit

Radio-ohjattujen pienoismallien moottorit ovat yleensä joko sähkömoottoreita, nitromoottoreita tai polttomoottoreita.

Polttomoottorit

Polttomoottori voi olla joko bensiini tai metanolikäyttöinen tai turbiinilennokkien kerosiinikäyttöinen polttomoottori. Yleisimpiä kaikissa pienoislaitteissa käytettyjä polttomoottoreita ovat metanolikäyttöiset kaksitahtimoottorit. Polttoaineena niissä käytetään metanolin (60–85 %), risiini- tai synteettisen öljyn (10–25 %) ja nitrometaanin (0–40 %) seosta. Kaksitahtisten metanolimoottoreiden etuna on niiden hyvä teho/tilavuus/paino-suhde pienessä kokoluokassa. Esim. polttomoottoriauton iskutilavuudeltaan 3,5 cm³ kokoisen moottorin teho voi olla 2–3 hv. Tämä vastaisi 2 000 cm³:n autonmoottorin tehoa noin 1 100 hv, mikä on mahdollista bensiinikäyttöisellekin autolle. Nelitahtimetanolimoottoreita käytetään isommissa lennokeissa ja helikoptereissa.
RC-polttomoottoreiden koko ilmoitetaan yleensä kuutiotuumissa. Eli 3,5 cm³ = 0,21 kuutiotuumaa. RC-autoissa käytetään lisäksi keskipakokytkintä, joka kytkee vedon, kun koneen kierrokset nousevat tarpeeksi korkealle. Lennokeissa potkuri on yleensä suoraan kampiakselissa kiinni, samoin veneissä kierrokset välitetään usein suoraan akselille ja potkurille.
Bensiinimoottoreita käytetään isompien lennokkien ja autojen (1/6 ja 1/5) voimanlähteinä. Nämä moottorit ovat yleensä iskutilavuudeltaan noin 20–100 cm³. Polttoaineena käytetään tavallista autonbensaa (95E), johon on lisätty 2–5 % kaksitahtiöljyä.

Sähkömoottorit

Sähkömoottorit voidaan jakaa kahteen ryhmään: Ensimmäinen on hiiliharjoilla varustettu, perinteinen tasavirtamoottori, jonka pyörimisnopeutta säädetään jännitteen tai jännitepulssin leveyden avulla. Uudempi tyyppi on harjaton (engl. brushless motor), muuttuvataajuuksisilla tasavirtapulsseilla ohjattu moottori.
Sähkömoottorissa "kaasutinta" vastaa nopeudensäädin. Nykyiset nopeudensäätimet ovat elektronisia kun taas takavuosina ne oli toteutettu mekaanisella servo-vastus -systeemillä. Elektronisissa säätimissä virransyöttöä moottoriin voidaan ohjata monella tavalla riippuen käyttöolosuhteista.
Hieman pienoismallin koosta riippuen yleisimmät nimellisjännitteet ovat 6–11,1 V. Auto- ja venekäytössä yleisimmät akkukoot ovat 6 V, 7,2 V 7,4 V, 8,4 V ja 11,1 V. 6 V on käytössä pääasiassa 1/12 ja pienemmissä malleissa, 7,2 V ja 8,4 V taas isommissa. 8,4 V akkuja käytetään usein esim. isokokoisissa sähkömonstereissa joissa tarvitaan paljon tehoa.
Käytetyt akkutyypit ovat: NiCd (Nikkeli-kadmium), NiMH (Nikkeli-metallihydridi), Li-Ion (Litium-ioni) ja LiPo (Litium-polymeeri). Näistä NiMH on auto- ja venekäytössä yleisin. NiCd on saanut väistyä uusien akkujen tieltä muun muassa sen pienen energiatiheyden ja ympäristöhaittojen takia, mutta sitä edelleen käytetään muun muassa etenkin talvisin vastaanotin- ja lähetinakuissa sen hyvän kylmänkeston johdosta. Li-ion-akkuja ei juurikaan käytetä niiden pienen maksimipurkuvirran sekä räjähdysherkkyyden takia. LiPo-akkujen suosio on ollut jo vuosia kovassa kasvussa, sillä ne ovat huomattavasti kevyempiä, pienempiä ja tehokkaampia kuin nikkelipohjaiset akut, energiatiheyden ollessa karkeasti kaksinkertainen NiMH-akkuihin verrattuna. LiPo-akkujen kapasiteetti vaihtelee 50–8000 mAh:n välillä, yleisimmin myydyt koot ovat 500–4000 mAh alueella. LiPo-kennon nimellisjännite on 3,7 V, jolloin esimerkiksi 2S (=kaksikennoinen) LiPon nimellisjännite on 7,4 V ja 3S LiPon nimellisjännite 11,1 V. Yleisimmät ovat kaksi- ja kolmekennoisia pienemmissä laitteissa, isommissa ja tehokkaammissa lennokeissa ja helikoptereissa käytetään 4–8-kennoisia LiPo-akkuja.

Radio-ohjattavat pienoismallit harrastuksena

Markkinoilla on tuhansia erilaisia radio-ohjattavia laitteita, joita tarjoavat niin alan erikoisliikkeet, nettikaupat kuin tavaratalotkin. Alan erikoisliikkeiden myymät laitteet ja rakennussarjat on tarkoitettu harrastusvälineiksi, ja niihin on saatavilla kattavasti niin varaosia kuin erilaisia lisäosia, viritystarvikkeita ja säätöosiakin. Tavaratalojen leluhyllyjen tarjonta on tarkoitettu enemmän kertakäyttöisiksi leluiksi, joiden rikkoutuessa ei niitä yleensä voi korjata. Tosin tavaratalotuotteiden hinnatkin ovat usein edullisemmat kuin varsinaisten harrastetuotteiden.
Radio-ohjattavilla pienoismalleilla harrastaminen on jakaantunut erikseen autoiluun, veneilyyn, lennokkeihin ja helikoptereihin.

Veneet

RC-veneitä on sekä moottoriveneinä että purjeveneinä, jotka voivat olla joko tarkkoja skaalanmukaisia pienoismalleja oikeista veneistä ja laivoista, tai yksinkertaisempia harrastekäyttöön tehtyjä mielikuvituksen tuottamia malleja.
Moottori sijaitsee joko rungon sisällä tai veneen perässä ulkopuolella (ulkolaitamoottori). Kun moottori on rungon sisällä, teho potkurille välitetään akselin avulla. Akseli on yleensä messinkisen putken sisällä joka on täytetty voiteluaineella, joka tiivistää akselin. Ulkolaitamoottori vastaa aivan normaaleja veneen perämoottoreita. Polttomoottoriveneissä on yleensä vesijäähdytys, jossa vesi otetaan veneen perästä potkurin takaa. Sähkömoottoriveneissä moottori on helpompi kätkeä rakenteiden sisälle, akkuina käytetään perinteisiä nikkeli-cadmium-, metallihydridi- tms. tai uudempia litium-polymeeri- (LiPo-) akkuja.
RC-veneissä voidaan radio-ohjauksella ohjata esim. sähkö- tai polttomoottorin kierroslukua, suuntaa (peräsintä), purjeiden asentoa, eli "skuuttausta", valojen ohjausta jne. veneen tai laivapienoismallin toimintoja.
RC-veneitä voi ostaa valmiina tuotteina alan liikkeistä, rakennussarjoina tai rakentaa piirustusten pohjalta täysin itse alusta alkaen. Erityisesti kilpailuluokissa monet harrastajat jopa suunnittelevatkin veneensä itse.
RC-veneillä voidaan ajaa tavallisissa vesistöissä tai sisäaltaissa.

Lennokit

RC-lennokkeja on myös monen erityyppisiä (moottoroimattomia liidokkeja sekä moottorikoneita) moneen eri tarkoitukseen (harjoituslennokit, nopeuslennokit, mallilennokit, helikopterit, purjelentokoneet, sisälennokit jne.). Lennokki voi olla tarkka pienoismalli jostain oikeasta lentokoneesta tai se voi olla yksinkertaisempi tai muuten mielikuvituksen tuottama lennokki.
Liidokit hinataan taivaalle esim. siimalla, lingolla tai moottorikoneella ja niillä lennetään oikeiden purjekoneiden tavoin käyttäen lämmintä, nousevaa ilmaa (termiikkejä) hyväksi.
Moottorikoneet nousevat ilmaan moottorinsa voimalla. Isommat lennokit lähtevät maasta kiidon jälkeen kuten oikeatkin lentokoneet, pienemmät lennokit voidaan heitää kädestä alkuvauhtiin.
RC-lennokit voivat olla siipien kärkiväliltään pienistä 20-senttimetrisistä aina useiden metrien kokoisiin lennokeihin, painojen ollessa muutamista grammoista useisiin kymmeniin kiloihin.
Pienempiä sähkölennokkeja voidaan lennättää isoissa sisätiloissa, esim. urheilusalit jne. joissa käytetään ja tyynellä ilmalla myös ulkona. Suurempia sähkölennokkeja ja polttomoottorilennokkeja lennätetään lennokkikentillä tai lentokentillä, mutta periaatteessa mikä tahansa riittävän iso pelto tai muu alue, jossa on tilaa nousu- ja laskukiidolle, sopii lennätykseen. Lennätykseen tulee kuitenkin aina olla maanomistajan lupa ja on huolehdittava ettei sivullisille, autoille, rakennuksille tms. aiheudu lennätyksestä vaaraa. Polttomoottori- ja turbiinilennokkien ääni on voimakas, jolloin niitä ei ole syytä lennättää asutuksen, maatilojen tms. läheisyydessä.

Autot

Radio-ohjattavien pienoisautojen kirjo on myös monipuolinen ja ne voidaan jakaa kahteen pääryhmään: maastoautot (off-road) ja rata-autot (on-road). Yleisimmät kokoluokat ovat: 1/24, 1/18, 1/16, 1/12, 1/10, 1/8, 1/6 ja 1/5.
RC-autoissa käytetään monia samantyyppisiä ratkaisuja kuin oikeissakin autoissa, ja autoja on sekä nelivetoisina, etuvetoisina että takavetoisina. Autoissa on tasauspyörästöt, öljytäytteisiä iskunvaimentimia, erillisjousitusta, ohjauskulmien säätömahdollisuuksia jne. lähes rajattomasti valmistajasta ja tyypistä riippuen. RC-autoissa käytetään sekä poltto- että sähkömoottoreita. Osa autoista on suunniteltu kilpailuihin, osa perusharrastukseen.

Maastossa kulkevat "off road" autot

Maastossa tai maaradalla kulkevia autoja ovat esim. Monster Truck-, Stadium Truck- ja Buggy-tyyppiset autot.
Monstereissa on isot renkaat ja suuresti vääntävät koneet . Niillä pääsee lähes missä maastossa tahansa. Monsterit ovat suosituin ns. pihasudittelijoiden keskuudessa. Markkinoilta löytyykin useita monsterivalmistajia. Kisoja niille on Suomessa hyvin vähän. Monsterit ovat myös useimmiten hitaampia kuin rata-autot.
Stadium truck on monsterin ja buggyn välimuoto. Truggy(stadium truck) on myös leveämpi kuin buggy ja pysyy täten radalla paremmin.
Buggyt eli krossarit ovat nopeita ja tehokkaita. Ne on suunniteltu kilpa-autoiksi. 1/8 polttiskrossi onkin yksi suosituimmista kilpaluokista.

Rata-autot

Rata-autoilla ajetaan nimensä mukaisesti kovapintaisella asfaltti- tai mattoradalla.
Touring-autot muistuttavat henkilöautoa ja ne on tarkoitettu kovalla alustalla ajettaviksi. Ne ovat erittäin nopeita ja kevyitä. Touring-autojen lähin esikuva on DTM-luokka ennemmin kuin Sport-2000-luokka sillä erotuksella, että touring-autot ovat yleensä nelivetoisia. Autoissa on kevyt polykarbonaattimuovinen (lexan-muovinen) kori, jonka kukin voi maalata oman mielensä mukaan. Touring-autot ovat yleensä 1/10-kokoisia.
Touring-autoilla ja 1/12-kokoisilla sähköautoilla ajetaan kilpaa myös sisätiloissa mattoradalla.
1/5 kokoisten polttomoottoriautojen harrastajia on myös Suomessa.
Myös polttomoottorilla varustettuja 1/8-autoja on olemassa.