Аппаратура радиоуправления – Аппаратура радиоуправления Turnigy 9XR — Радиоуправление — Инструкции — Каталог статей — RC

АППАРАТУРА РАДИОУПРАВЛЕНИЯ МОДЕЛЯМИ | Техника и Программы

Я. Минарек (ЧСФР)

Прежде чем описывать предлагаемую вниманию читателей аппаратуру радиоуправления моделями, напомним некоторые понятия, а также сравним свойства и параметры используемых для кодирования управляющей информации амплитудой (AM) и частотной (ЧМ) модуляций. Принцип AM предельно прост: радиочастотный (РЧ) сигнал модулируется импульсным сигналом звуковой частоты (рис. 1, а), для чего в передатчике с частотой следования импульсов выключается питание либо задающего генератора, либо селектора, либо, наконец, оконечного каскада. Глубина модуляции при этом колеблется от 80 до 100 %.

Информация о выключении соответствующего узла в передатчике выделяется в приемнике диодным или транзисторным детектором. При передаче подобных AM сигналов важно сформировать фронты и спады импульсов так, чтобы сигнал содержал минимальное число гармонических составляющих. В этом случае ширина полосы подводимого к антенне сигнала будет относительно узкой, и передатчик можно будет использовать при интервале между каналами связи 10 кГц. Амплитудная модуляция сформированными таким способом импульсами получила название SSM (по первым буквам слов «Sinus Schmalband Modulation» — узкополосная синусоидальная модуляция). SSM используется в большинстве систем радиоуправления фирмы «Sin prop», в системе C427SSM фирмы «G г undig» и др.

Не останавливаясь на теории образования боковых полос при AM (она известна из курса радиотехники), заметим, что информация для приемника содержится исключительно в этих полосах. А это значит, что любая другая несущая (например, мешающего передатчика) может стать источником неверной информации, если ее частота окажется в полосе пропускания усилителя промежуточной частоты (ПЧ) приемника. Уровень помехи после детектирования определяется отношением амплитуд первоначальных сигналов. Один из основных параметров AM приемника — избирательность.

Узкополосная ЧМ более сложна в реализации. При ней с частотой следования модулирующих импульсов изменяется частота задающего генератора передатчика (рис. 1, б). Демодулятор приемника реагирует только на изменение частоты,

амплитуда сигнала до детектора ограничивается, поэтому случайная AM подавляется. Благодаря этому ЧМ приемник более устойчив к помехам, чем AM приемник. Его усилитель ПЧ может иметь значительно большее усиление (при ЧМ обычно применяют до пяти усилительных каскадов, в то время как при AM — не более двух), поэтому он более чувствителен и при одинаковой мощности передатчика может обеспечить надежную связь на большем расстоянии, чем при использовании AM. Благодаря большому усилению и ограничению сигнала в тракте ПЧ, ЧМ приемник не реагирует на увеличение расстояния от передатчика до тех пор, пока принимаемый сигнал не уменьшится настолько, что нарушится нормальная работа ограничителя.

При ЧМ девиация частоты прямо пропорциональна амплитуде модулирующего импульса. Отношение полезного сигнала к мешающему и здесь определяется отношением их амплитуд. Следует учитывать также интервал между несущими частотами и девиацию частоты. Устойчивость ЧМ системы радиоуправления к помехам зависит, таким образом, от отношения девиации частоты к ширине полосы пропускания усилителя ПЧ (она повышается с увеличением девиации и уменьшением ширины полосы). Сравнение действия помех при немодулированной несущей одинаковой частоты показало, что, например, при девиации 1,6 кГц и ширине полосы 4 кГц ЧМ приемник в 1,67 раза более устойчив к помехам, чем AM приемник, кроме того, он в 1,6 раза более устойчив к пульсациям и в 1,65 раза — к импульсным помехам.

Из сказанного можно сделать вывод, что в наиболее неблагоприятном случае ЧМ приемник в 2 раза более устойчив к помехам, чем AM приемник. А если еще принять во внимание и мощность передатчика, можно сказать, что устойчивость к помехам при использовании ЧМ в 4 раза больше, чем при AM.

Как показали испытания, наименьшее мешающее действие (определялось по интенсивности электромагнитного поля) оказывают ЧМ передатчики. Утверждение, что AM передатчик мешает AM приемнику больше, чем ЧМ приемнику, не соответствует действительности. Обычный AM передатчик одинаково мешает как AM, так и ЧМ приемнику, а даже больше, чем ЧМ передатчик такой же мощности. Поэтому для радиоуправления целесообразно применять только аппаратуту, в которой используется ЧМ, несмотря, на то, что в отведенных для этой цели диапазонах частот нельзя получить полосу уже 10 кГц (дальнейшее сужение полосы приводит к ухудшению надежности передачи информации).

Рис. 2

Надежность радиоуправления можно повысить еще и с помощью кодовоимпульсной модуляции (КИМ). Напомним кратко о различиях КИМ и обычно используемой в настоящее время фазо-импульсной модуляции (ФИМ). При использовании последней положение рычагов управления кодируют последовательностью импульсов (рис. 2), которые изменяют свое положение относительно синхронизи-

Рис. 3

рующего импульса. При КИМ положение рычагов управления чаще всего кодируют с помощью восьмибитовых слов (рис. 3). Для кодирования всего хода рычага (из одного крайнего положения в другое) достаточно 255 таких слов:

Структурная схема кодера КИМ на основе микропроцессора изображена на рис. 4. Аналоговые величины напряжений, вводимых с помощью переменных резисторов R1—R7 (их движки механически связаны с рычагами управления), поочередно подаются через мультиплексор А1 на вход усилителя А2. Усиленный им сигнал преобразуется в двоичный код аналого-цифровым преобразователем (АЦП) U1. Полученные в результате восьмибитовые слова обрабатываются кодером КИМ, выполненным на базе микропроцессора U2. Последний управляет работой мультиплексора А1 и АЦП U1. Программа, по которой он работает, заложена в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), являющееся его составной частью.

Рис. 5

Закодированный сигнал (рис. 5) обрабатывается формирователем U3 и поступает в задающий генератор G2, где модулирует колебания РЧ. Усиленный усилителем А4 модулированный сигнал подводится к антенне WA1 и излучается ею в пространство.

В приемнике (рис. 6) дринятый антенной WA1 сигнал поступает на вход смесителя U1, где смешивается с колебаниями гетеродина G1. Напряжение ПЧ усиливается усилителем А1 и подводится к частотному детектору U2. Выделенный им сигнал КИМ обрабатывается формирователем U3, после чего поступает в декодер U4, где превращается в сигналы управления сервомеханизмами модели. Устройство управления А2 позволяет выбрать паритет (четный или нечетный), перейти на запасной режим (при нарушении электрических соединений в модели), установить предельные положения сервомеханизмов и т. д.

В этой статье речь пойдет об аппаратуре радиоуправления с использованием узкополосной ЧМ. Для ее настройки потребуются широкополосный (0…50 МГц) осциллограф, например ВМ464, частотомер, способный измерять частоту до 50 МГц (например, ВМ526), индикатор РЧ поля с верхней граничной частотой 42 МГц и измеритель RLC (например, ВМ509). (При постройке аппаратуры на диапазон 27,12 МГц рабочий диапазон названной измерительной аппаратуры может быть ограничен частотой 30 МГц. —Прим. ред.).

Предлагаемый вниманию моделистов передатчик с узкополосной ЧМ предназначен для работы в диапазоне 40,68 МГц (27,12 МГц)*. Подводимая к антенне мощность РЧ —500…700 мВт (в зависимости от транзистора, примененного в оконечном каскаде). Число управляемых механизмов — шесть, но его можно увеличить до восьми. Источником питания передатчика служит аккумуляторная батарея напряжением 12 В, потребляемый ток —120…180 мА (зависит от излучаемой мощности РЧ).

Знакомство с передатчиком начнем с кодера. Его структурная схема изображена на рис. 7, принципиальная — на рис. 8. Как видно, он состоит из тактового генератора G2, вырабатывающего импульсы с частотой следования около 50 Гц, генератора управляющих импульсов G1, суммирующего устройства А1, электронного коммутатора А2, одновибратора G3 и инвертора АЗ. Информацию о требуемом положении исполнительных механизмов модели вводят с помощью переменных резисторов R33—R38.

Генераторы Gl, G2 и одновибратор G3 выполнены на основе интегральных таймеров ВЕ555 и ВЕ556 (последний включает в себя два таймера ВЕ555). Упрощенная схема одного из генераторов показана на рис. 9 (в скобках указаны номера выводов второго таймера микросхемы ВЕ556). Конденсатор CI заряжается от источника питания через резисторы R1 и R2, разряжается же только через резистор R2. Максимальное напряжение на конденсаторе при зарядке — примерно две трети напряжения питания таймера, минимальное при разрядке — около одной трети этого напряжения. Время зарядки t3=0,693(R1 + R2)С1, время разрядки tp = 0,693R2lUl, период колебания T = t»-|-tp=0,693(RI=s2R2)CI. В кодере (см. рис. 8) роль резистора R1 поочередно играют резисторы R33—R38 и соединенный последовательно с ними подстроечный резистор R2 (сопротивлением участков эмиттер-коллектор ключевых транзисторов VT3—VT8 в режиме насыщения пренебрегаем), резистора R2— резистор R6, конденсатора С1— конденсатор С2. Функции электронного коммутатора выполняют соединенные последовательно сдвиговые регистры микросхемы DD1. Выходы Q2 и Q3 второго регистра не используются, но при необходимости к ним можно подключить цепи баз двух дополнительных транзисторных ключей, схема которых аналогична схеме ключей на транзисторах VT3—VT8.

Тактовый генератор, собранный на верхнем (по схеме) таймере микросхемы DA1, периодически, каждые 20 мс, вырабатывает игольчатый импульс, который поступает на вход D верхнего (по схеме) регистра микросхемы DD1 и на вход инвертора, выполненного на транзисторе VTI. Генератор на втором таймере микросхемы DA1 вырабатывает импульсы такой же формы, но период его колебаний (1,5±0,5 мс) определяется сопротивлением введенных частей переменных резисторов R33—R38. При каждом колебании регистр сдвигается вправо, на выходах вначале одной, а затем и другой его части последовательно возникают напряжения низкого логического уровня, и транзисторы VT3, VT4 и т. д. поочередно открываются, включая в зарядную цепь конденсатора С2 соответствующий переменный резистор пульта управления (R33—R38). Процесс продолжается до тех пор, пока отрицательный перепад напряжения не появится на выходе Q2 нижнего регистра микросхемы DD1. Однако к этому выходу не подключен ни один из транзисторных ключей, поэтому зарядная цепь конденсатора С2 останется разомкнутой, и он не сможет зарядиться. Иначе говоря, формирование управляющих импульсов прекратится. В этом состоянии кодер будет находиться до тех пор, пока конденсатор С4 не зарядится до напряжения, равного двум третям напряжения питания. Когда же это произойдет, тактовый генератор сформирует следующий запускающий импульс, и все повторится сначала. В результате на коллекторе транзистора VT1, а следовательно, и на входах С обоих регистров формируется последовательность импульсов, несущих информацию о положении движков переменных резисторов R33—R38.

Однако длительность этих импульсов слишком мала для модуляции напряжения РЧ в передатчике, поэтому в кодере предусмотрен одновибратор на таймере DA2, формирующий из них импульсы длительностью 350 мкс. Последние инвертируются каскадом на транзисторе VT9 и с его коллектора поступают в РЧ часть передатчика.

Принципиальная схема РЧ части передатчика на диапазон 40,68 МГц приведена на рис. 10 (в скобках указана емкость конденсаторов для диапазона

27,12    МГц). В ее состав входят модулятор (VT2), стабилизированный кварцевым резонатором BQ1 задающий генератор (VT3), умножитель частоты (VT4), усилитель мощности РЧ (VT5, VT6), параметрический стабилизатор напряжения питания модулятора и задающего генератора (VT1) и простейший вольтметр, позволяющий контролировать подводимую к антенне мощность РЧ и напряжение источника питания.

Задающий генератор работает на основной частоте кварцевого резонатора BQ1. Для диапазона 40,68 МГц это приблизительно 13,56 (при последующем утроении частоты) или 20,34 МГц (при удвоении), для диапазона 27,12 МГц — соответственно 9,04 или 13,56 МГц (рабочую частоту выбирают в зависимости от имеющегося в распоряжении резонатора). Колебания требуемой частоты (40,68 или 27,12 МГц) выделяются умножителем частоты на транзисторе VT4, нагрузкой которого является параллельный колебательный контур L2C16. Усилитель РЧ на

транзисторе VT5 и выходной каскад на транзисторе VT6 работают в режиме С. Сигнал РЧ поступает на антенну WA1 через фильтр, состоящий из параллельного контура L4C2I, последовательного контура L5C23 и П-контура L6C24C25 и подавляющий гармонические составляющие, неизбежно присутствующие в его спектре. Катушка L7 удлиняет антенну на четверть рабочей длины волны, трансформатор РЧ, образованный индуктивно связанными катушками L8, L9, отводит небольшую часть мощности РЧ для последующего измерения ее стрелочным прибором РА1.

Каскад на транзисторе VT2 формирует модулирующие импульсы, которые через фильтр нижних частот C8R6C9 подводятся к варикапу VD2 и с его помощью модулируют колебания задающего генератора на транзисторе VT3. Девиация частоты прямо пропорциональна модулирующему напряжению (при изменении последнего — на катоде VD2— на 5 В она изменяется примерно на 3 кГц). Рабочую точку варикапа устанавливают подстроечными резисторами R5 и R4 (первым— несущую частоту, вторым—девиацию). Форма сигнала, снимаемого с движка резистора R5, показана на рис. 11.

Для предотвращения связи каскадов передатчика через провода питания в коллекторные цепи транзисторов VT4—VT6 (с.м. рис. 10) включены развязывающие фильтры R16C17, L1C28 и L13C22. Задающий генератор (VT3) и модулятор (VT2) питаются через стабилизатор напряжения на транзисторе VT1.

Приемник описываемой аппаратуры выполнен по схеме супергетеродина на четырех интегральных микросхемах. Он настроен на ту же частоту, что н передатчик, его чувствительность — около 4 мкВ. Промежуточная частота —455 кГц, потребляемый ток от аккумуляторной батареи напряжением 4,8 В — от 15 до 40 мА (в зависимости от микросхемы, примененной для декодирования сигнала). Число каналов управления — шесть, такое же, как и в передатчике, но может быть и увеличено до восьми, полярность управляющих импульсов — положительная.

Принципиальная схема приемника изображена на рис. 12. Принятый антенной WA1 сигнал РЧ выделяется полосовым входным фильтром, состоящим из индуктивно связанных контуров L1C1 и L2C3. С катушки L2 он поступает на вход преобразователя частоты, собранного на микросхеме МАА661 (DA1). Функции смесителя выполняет содержащийся в ней фазовый детектор на транзисторах VT17— VT24 (рис. 13), функции отдельного гетеродина — усилитель ПЧ на транзисторах VT1—VT9. Имеющийся в микросхеме эмиттерный повторитель на транзисторе VT16, повышающий входное сопротивление детектора (в данном случае — смесителя), позволил применить контур L2C3 с большой добротностью, а следовательно, повысить коэффициент передачи смесителя. Самовозбуждение гетеродина достигнуто охватом усилителя микросхемы цепью селективной обратной связи Cl 1BQ1C10L3C7. Дроссель L3 и конденсатор СЮ образуют эффективный фильтр

верхних частот, необходимый для того, чтобы гетеродин генерировал не на основной частоте резонатора, а на его третьей гармонике.

Нагрузкой смесителя и одновременно первым фильтром ПЧ является контур L4C30. Фильтр сосредоточенной селекции L6C31C13L7C32 подключен к смесителю через эмиттерный повторитель на транзисторе VT25 (см. рис. 13). Этот каскад усиливает только ток, и для того, чтобы это усиление можно было реализовать, первый контур фильтра подключен к нему через катушку связи L5. С выхода фильтра, через катушку связи L8 сигнал ПЧ поступает на предварительный усилитель ПЧ, выполненный на транзисторе VT1, а с него — на вторую микросхему МАА661 (DA2). Последняя использована по прямому назначению: сигнал в ней усиливается и ограничивается по амплитуде, а затем детектируется.

Номинальное напряжение питания микросхемы МАА661—12 В, однако благодаря встроенному стабилизатору, она устойчиво работает и при более низком (до 3,7 В) напряжении. Дальнейшего уменьшения рабочего напряжения (до 2,5 В) удалось добиться включением между выводами 4 и 7 микросхем резисторов R2 и R7, автоматически устанавливающих необходимый режим работы их усилителей.

Демодулированный частотным детектором микросхемы DA2 сигнал через фильтр нижних частот R8C24R9C25 поступает на вход усилителя-формирователя, выполненного на первых двух транзисторах микросхемы DA3. От обычного триггера Шмитта он отличается наличием резистора R10. Устройство несложно в исполнении и часто превосходит применяемый в подобных случаях операционный усилитель: при изменении амплитуды сигнала оно автоматически сдвигает его уровень таким образом, что относительный уровень переключения остается неизменным.

Выход усилителя-формирователя соединен с тактовым входом сдвигающего регистра DD1, используемого в качестве декодера. Для синхронизации его работы использован третий транзистор микросхемы DA3.

Вместо LC-фильтра сосредоточенной селекции в тракте ПЧ можно применить керамический фильтр. Последний должен допускать непосредственное подключение, с одной стороны, к выходу микросхемы DA1, с другой — к базе транзистора VT1. Однако в этом случае не будет реализовано усиление по току выходного эмиттерного повторителя микросхемы, и общая чувствительность приемника окажется ниже, чем при использовании LC-фильтра. Избежать потерь в усилении можно, воспользовавшись схемой включения, показанной на рис. 14. Здесь входное сопротивление керамического фильтра Ζ1 оптимально согласовано с выходным соп-

ротивлением эмиттерного повторителя микросхемы DA1 с помощью трансформатора ПЧ L5L6 (отношение витков L6/L5«51, отвод у L6—от 1/13 части витков).

Основное преимущество применения керамического фильтра — повышение избирательности приемника, позволяющее работать при разнесении каналов на 10 кГц. Однако следует учесть, что в этом случае усложняется изготовление аппаратуры (требуется более тщательный подбор пары кварцевых резонаторов для работы в передатчике и приемнике, большая точность настройки передатчика, периодический контроль параметров фильтра, для чего необходимы специальные измерительные приборы и т. д.)

Для декодирования принятых сигналов можно использовать более экономичные, чем МН74164, микросхемы, например SN74L164N или SN74LS164. Для этого необходимо только уменьшить емкость конденсатора С26до 1 мкФ и увеличить сопротивление резистора R12 до 100 Ом. Еще более выгодна замена микросхемы МН74164 КМОП-микросхемой, например ММ74С164, потребляющей ток всзго в несколько наноампер. В этом случае сопротивление резистора R12 надо повысить до 100 Ом, резистора R16—до 22 кОм, а емкость конденсатора С26 уменьшить др 0,22 мкФ. Выводы неиспользованных входов этой микросхемы необходимо соединить с ее выводом 14.

Возможно также применение сдвоенного регистра сдвига МНВ4015 (CD4015). Схема включения этой микросхемы в качестве декодера приведена на рис. 15.

Конструкция и детали. Детали передатчика и приемника смонтированы на печатных платах, изготовленных из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы и расположение на ней элементов кодера изображены на рис. 16, РЧ части передатчика — на рис. 17, приемника — на рис. 18.

Для управления моделью в кодере применены переменные резисторы TR280 с линейной зависимостью сопротивления от угла поворота движка. Номинальное сопротивление резисторов может быть в пределах 5…250 кОм, при большем сопротивлении необходимо уменьшить емкость конденсатора С2 до 0,068 мкФ. Нелинейность регулирования, обусловленную линейной зависимостью сопротивления от угла поворота движка (рис. 19), можно уменьшить шунтированием резистивного элемента постоянным резистором (сопротивлением 4,7…33 кОм при номинале переменного резистора 5 кОм).

Конденсатор С2 в генераторе управляющих импульсов (см. рис. 8) составлен из двух миниатюрных конденсаторов емкостью 0,22 мкФ каждый. Подбирая конденсатор на это место, следует помнить, что от его стабильности зависит надежность работы системы, поэтому желательно применить конденсатор с минимальными значениями ТКЕ и тока утечки. В значительной мере это относится и к конденсатору С4 тактового генератора.

Дроссели в цепях питания и модулирующего сигнала кодера (см. рис. 8) содержат 20 витков провода ПЭВ-2 0,3, намотанного на ферритовые стержни диаметром 2 мм (индуктивность 10…18 мкГн). Таковы же намоточные данные и дросселей LI0-L13 РЧ части передатчика (см. рис. 10). Катушки L1—L7 (табл. 1) намотаны на каркасах диаметром около 5,2 мм, снабженных ферритовыми построечниками и алюминиевыми экранами, катушки L8 и L9— на ферритовом кольцевом магнито- проводе внешним диаметром 10…12 мм: L8 содержит 0,5 витка провода ПЭВ-2 0,6, а L9—L10 витков провода ПЭВ-2 0,3.

Таблица 1

Для оперативной замены кварцевого резонатора (в случае, например, выхода его из строя) на печатной плате РЧ части передатчика предусмотрено место для еще одного кварцевого резонатора (BQT) и второй катушки (LT).

Стрелочный прибор РА1 вольтметра—любой малогабаритный микроам* перметр магнитоэлектрической системы с током полного отклонения стрелки 100.,. 200 мкА.

Катушки LI, L2 входного полосового фильтра приемника (см. рис. 12) намотаны в противоположных направлениях виток к витку на таких же каркасах, что и катушки L1—L7 передатчика. Первая из них содержит 8 (для диапазона 27,12 МГц—12), вторая —4 + 4(6 + 6) витков провода ПЭВ-2 0,3. Дроссель ЬЗдля работы в приемнике на диапазон 40,68 МГц должен быть бескаркасным и содержать 15 витков провода ПЭВ-2 0,3, намотанного на оправке диаметром 2 мм, в приемнике на диапазон 27,12 МГц —20 витков такого же провода, намотанного на ферритовом стержне диаметром 2 мм.

В тракте ПЧ применены готовые миниатюрные (сечение в плане 7X7 мм) фильтры японского производства. Их намоточные данные приведены в табл. 2 (L5′

Таблица 2

и LO’— катушки второго фильтра ПЧ при использовании керамического фильтра SPF455 производства ГДР).

Кроме указанного на схеме транзистора KF173, в задающем генераторе передатчика (VT3) можно с успехом применить ΖΤΧ313, BFX59, BF244. В умножителе (VT4) и усилителе РЧ (VT5) возможно использование транзисторов 2Ν706, BF311, KSY71, KSY62B, но результаты с ними будут хуже, чем с KSY21. В оконечном каскаде (VT6) были испытаны транзисторы КТ9, КТП, КТ920А, КТ920В, BD135, 2Ν2219Α, 2N3866, BSX30, KSY34 и KF630D. Наилучшие результаты были полу» чены с BSX30, КТ920А, KF630D и 2Ν3866 (КПД каскада с этими транзисторами достигал 45 %).

В передатчике можно применить кварцевый резонатор на в два или три раза меньшую, чем излучаемая, частоту, для приемника же необходим резонатор, частота которого на 455±15 кГц ниже частоты несущей принимаемого сигнала.

При монтаже и пайке выводов КМОП-микросхем (МНВ4015, CD4015, ММ74С164) необходимо соблюдать меры предосторожности, чтобы не допустить их пробоя статическим электричеством (электрически соединять все выводы микросхемы между собой на время монтажа, использовать для пайки паяльник на низкое напряжение с заземленным жалом и гальванически не связанный с сетью и т. д.).

Следует учитывать, что из-за малых размеров печатной платы приемника микросхемы DAI, DA2 (МАА661), все резисторы и большинство конденсаторов можно смонтировать на ней только в вертикальном положении. Вначале рекомендуется установить наиболее крупные детали — катушки, интегральные микросхемы, транзисторы и только после этого в оставшихся свободных местах разместить резисторы и конденсаторы. Перед установкой на место выводы 1—7 микросхем DAI, DA2 необходимо аккуратно разогнуть (расположить их в плоскости корпуса микросхемы), а выводы 8—14 укоротить до 3 мм (с печатными проводниками платы их соединяют отрезками тонкого изолированного провода, непосредственно к выводам припаивают только выводы резисторов Rl, R3 и конденсатора С12). На верхние (т. е. расположенные дальше от платы) выводы устанавливаемых вертикально деталей необходимо надеть отрезки тонкой поливинилхлоридной трубки.

Катушки L1 и L2 следует смонтировать таким образом, чтобы с общим проводом платы соединялись их верхние выводы, катушку L3 устанавливают параллельно плате.

Рис. 20

Смонтированную плату помещают в корпус, изготовленный из листового алюминиевого сплава в соответствии с рис. 20: выступы на длинных сторонах платы вставляют в прорези в боковых стенках основания (рис. 20, а) и надевают на него крышку (рис. 20, б) с таким расчетом, чтобы вырез в середине одной из ее коротких стенок пришелся на ту сторону платы, где смонтирована микросхема DD1.

Металлический корпус приемника не обязателен, его можно изготовить из листовой пластмассы.

Длина проволочной антенны приемника — не менее 1100 мм.

Налаживание аппаратуры начинают с кодера. Для этого подстроечный резистор R2 через постоянный резистор сопротивлением 1,8 кОм соединяют с плюсовым проводом питания, устанавливают движки всех подстроечных резисторов кодера в среднее положение и включают питание (при первом включении желательно измерить потребляемый ток, который не должен превышать 15 мА). Подсоединив осциллограф к выводу 9 микросхемы DA1 и убедившись в наличии на нем игольчатых импульсов, подстроечным резистором R3 добиваются того, чтобы их частота следования стала равной 50 Гц. Далее подключают осциллограф к выходу таймера DA2 (вывод 3) и подстроечным резистором R15 устанавливают длительность импульсов равной 350 мкс, а затем — к выводу 5 микросхемы DA1 и подстроечным резистором R1 добиваются периода повторения импульсов, равного 1,5 мс. Сигнал на выходе кодера должен иметь вид, показанный на рис. 21 (здесь ti=*350 мкс — длительность модулирующего импульса; ta—t7= 1,5±0,5 мс—период управляющих импульсов; te=20 мс — длительность рабочего цикла кодера).

После этого резистор сопротивлением 1,8 кОм отпаивают, подключают вместо него переменные резисторы R33— R38 и, изменяя их сопротивление в пределах рабочих значений, подстроечным резистором R1 добиваются того, чтобы время t2-..t? изменялось в пределах 1…2 мс. На этом налаживание кодера заканчивается.

Печатную плату, очищенную от остатков флюса, покрывают каким-либо влагозащитным лаком (например, раствором канифоли в толуоле) и устанавливают в металлический корпус передатчика.

Перед налаживанием РЧ части передатчика движки всех подстроечных резисторов и подстроечников катушек устанавливают в среднее положение, а параллельно конденсатору С25 подключают миниатюрную лампу накаливания на напряжение 6 В и ток 50 мА. Вначале через миллиамперметр с пределом измерения 30… …50 мА подают на РЧ часть передатчика напряжение питания 9 В. Если потребляемый ток не превышает 10 мА, напряжение питания увеличивают до 12 В, при этом ток должен возрасти примерно до 25 мА. Убедившись в этом, устанавливают на место кварцевый резонатор BQ1 и с помощью индикатора РЧ поля (его щуп подключают к коллектору транзистора VT4) проверяют работоспособность задающего генератора на транзисторе VT3.

Рис. 21

Далее, не отключая щуп индикатора от коллектора транзистора VT4, настраивают контур L2C16 (подстроечником катушки L2) на вторую (или третью — в зависимости от примененного резонатора) гармонику задающего генератора (по макси-

муму напряжения РЧ на контуре), а затем, переключив щуп на коллектор транзистора VT5, точно так же настраивают контур L3C19 (подстроечником катушки L3). При приближении к резонансу этого контура должна начать светиться лампа, подключенная параллельно конденсатору С25, а потребляемый ток (не забудьте переключить миллиамперметр на больший предел) должен возрасти до 100… 150 мА. Наиболее яркого свечения лампы добиваются точной настройкой последовательного контура L5C23 и катушки П-контура L6.

После этого измеряют частоту колебаний передатчика (сигнал для частотомера удобно отбирать от катушки L6) и, если необходимо, подстраивают ее до требуемого значения изменением индуктивности катушки 1Л. Форму сигнала, поступающего на антенну, контролируют осциллографом: в нормально работающем передатчике она должна быть синусоидальной, а амплитуда колебаний — одинаковой, без пульсаций. При отключении кварцевого резонатора лампа накаливания должна немедленно гаснуть.

Следующий этап — настройка модулятора. Вначале движок подстроечного резистора R5 устанавливают в положение, в котором постоянное напряжение на нем, а следовательно, и на катоде варХкапа VD2 равно 2 В, и измеряют частоту колебаний задающего генератора. Она будет примерно на 0,6 кГц меньше собственной частоты кварцевого резонатора. Обусловлено это влиянием емкостного делителя, составленного из конденсаторов СШ—С12. Они уменьшают нагрузку резонатора, благодаря чему становится возможной частотная модуляция колебаний с помощью варикапа.

Дальнейшую настройку передатчика рассмотрим на примере кварцевого резонатора, с которым задающий генератор вырабатывает колебания частотой 13,556 МГц (рабочий диапазон 40,68 МГц). Частота колебаний передатчика в этом случае равна 13,556X3=40,668«40,670 МГц. Варикап в зависимости от приложенного к нему модулирующего напряжения может повысить эту частоту максимум на 10 кГц, т. е. до 40,680 МГц. Чтобы облегчить установку требуемой девиации частоты при окончательной настройке с кодером, рекомендуется в этом случае настраивать передатчик на 51-й канал диапазона. Точное значение частоты этого канала —40,675 МГц. Из него необходимо вычесть 1,5…1,75 кГц, после чего частота станет равной 40,6735 МГц. На эту частоту и настраивают передатчик подстроечным резистором R5 при открытом транзисторе VT2 (для этого достаточно резистор R2 временно подключить к эмиттеру транзистора VT1).

Далее вычисляют верхнюю частоту модуляции, для чего к номинальной частоте канала прибавляют 1,5…1,75 кГц. Полученную в результате частоту 40,6765 МГц устанавливают подстроечным резистором R4 при закрытом транзисторе VT2 (резистор R2 никуда не подключен). После этого нетрудно определить, при каком изменении напряжения на варикапе достигается девиация частоты, равная

3..                  .3,5 кГц.

Такие же измерения проводят и с подключенным кодером (схема соединений передатчика изображена на рис. 22, буквами А — R латинского алфавита обозначены соответствующие точки печатных плат). В небольших пределах частоту задающего генератора, как уже отмечалось, можно изменять подстройкой индуктивности катушки L1. После регулировки модулятора проверяют точность настройки всех контуров (кроме L2CI6, L3C19 и катушки L7), добиваясь наиболее яркого свечения лампы, подключенной параллельно конденсатору С25, еще раз контролируют осциллографом форму колебаний на выходе передатчика, и если все в норме, фиксируют положение подстроечников в катушках пчелиным воском.

Рис. 22

Настроенную РЧ часть закрепляют в корпусе передатчика и соединяют с телескопической антенной и микроамперметром РА1. Провода, идущие к антенне (ее рабочая длина для диапазона 40,68 МГц — не менее 1100 мм, а для диапазона 27,12 МГц — не менее 1400 мм), свивают вместе и тот из них, который соединен с катушкой L7, припаивают к гнезду антенного соединителя, а тот, который подключен к общему проводу,— к корпусу передатчика в непосредственной близости от соединителя.

Подбирая РЧ соединитель для подключения антенны, следует учесть, что его проходная емкость (на корпус) должна быть не более 3…5 пФ. При такой емкости хорошо подавляются гармонические составляющие подводимого к антенне сигнала, большая емкость ведет к повышенным потерям РЧ сигнала, а следовательно, и излучаемой мощности.

По окончании монтажа еще раз подстраивают катушки L5—L7 по максимально излучаемой мощности. Ее скачкообразное изменение при вращении подстроечников этих катушек свидетельствует об излучении паразитных колебаний, которые необходимо устранить (чаще всего они вызваны неудачным монтажом РЧ части в корпусе передатчика).

Еще раз убедившись в том, что форма подводимого к антенне сигнала синусоидальная, переводят переключатель SA1 в положение «иРЧ» и подстроечным резистором R18 устанавливают стрелку прибора РА1 на конечную отметку шкалы. Затем в положении переключателя «и„ит» при напряжении питания 10,7 В (соответствует разряженной батарее аккумуляторов) ее устанавливают на начало красного поля подстроечным резистором R8.

Окончательно кодер налаживают по настроенному приемнику с подключенными к нему серводвигателями и другими исполнительными механизмами. По приемнику же можно настроить и частотный модулятор передатчика: при девиации частоты, равной 3 кГц, амплитуда сигнала на выходе детектора равна 0,43 В.

В конце налаживания рекомендуется проверить спектр излучаемого передатчиком сигнала. Проще всего это сделать с помощью анализатора спектра, позволяющего непосредственно определить величину подавления нежелательных составляющих. Можно, конечно, использовать для этой цели и селективный микровольтметр.

При первом включении приемника также желательно использовать миллиам-

пер метр. Если потребляемый ток не превышает 50 мА, можно переходить к налаживанию. Первым настраивают фильтр ПЧ L5C33. Подсоединив осциллограф (желательно с открытым входом) к выводу 14 микросхемы DA2 и включив передатчик, наблюдают на экране сигнал, который должен иметь вид импульсов положительной полярности с амплитудой около 0,3 В. Подстроечником катушки L5 добиваются максимальной амплитуды сигнала и симметричности его ограничения. При настройке остальных фильтров ПЧ (L6C31C13C32L7, L4C30) и входного полосового фильтра L1C1L2C3 сигнал контролируют на коллекторе транзистора VTI.

Окончательно входной фильтр настраивают в приемнике, помещенном в корпус (если он металлический), с подключенной антенной. Осциллограф в этом случае подсоединяют к выводу 14 микросхемы DA2, а чтобы свести его влияние к минимуму, в оба провода включают по разделительному резистору сопротивлением 22 кОм (их размещают возможно ближе к приемнику). Вначале удалением передатчика (без антенны) на соответствующее расстояние добиваются сигнала, едва различимого на фоне шумов, а затем — подстройкой контуров L1C1 и L2C3— максимального превышения его над уровнем шумов.

О качестве работы синхронизирующего узла (DA3.3) можно судить по форме напряжения на конденсаторе С26, которая должна соответствовать изображенной на рис. 23 (осциллограмма напряжения при восьмиканальном кодере в передатчике). Длительность зарядки конденсатора во время паузы синхронизации должна быть около 4 мс, при необходимости этого добиваются подбором конденсатора С26.

В заключение проверяют надежность работы приемника при изменении напряжения питания от 3,5 до 6 В.

При использовании приемника в движущихся моделях необходимо принять меры по защите монтажа от вибраций и тряски. Испытанный способ — соединение деталей между собой перемычками («мостиками») из клея «Алкапрен». Во избежание касаний деталей из-за малых расстояний между ними и усадки клея при высыхании рекомендуется между наиболее близко расположенными элементами поместить капельки эпоксидного клея.

Источник: Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей: Сб. статей/Состав.: А. В. Гороховский, В. В. Фролов— Кн. 4.— М.: Радио и связь, 1991.— 208 с.: ил.— (Массовая радиобиблиотека. Вып. 1169).

nauchebe.net

схемы и конструкции своими руками

Схемы и конструкции радиоуправления, которые несложно собрать своими руками. Литература по системам радиоуправления

– аналоговые схемы радиоуправления;
– разработки на микросхемах;
– схемы радиоуправления на микроконтроллерах;
– готовые модули приемник – передатчик;
– самодельные модули приемник – передатчик;
– применяемые антенны;
– вопросы настройки самодельных модулей
– и многое другое, что связано с радиоуправлением.


1. Четырехкомандная система радиоуправления

2. Передатчик радиоуправления на микросхеме

3. Передатчик и приемник системы радиоуправления

4. Модуль передатчика радиоуправления на цифровой микросхеме


Подборка статей Владимира Днищенко для конструкторов аппаратуры радиоуправления:

  Основные принципы пропорционального радиоуправления моделями (1.1 MiB, 8,340 hits)

  Формирователи команд для аппаратуры пропорционального управления (805.3 KiB, 4,136 hits)

  Рулевые машинки для аппаратуры пропорционального управления (1.1 MiB, 5,466 hits)

  Радиоканал для аппаратуры пропорционального радиоуправления (1.5 MiB, 3,581 hits)

  Радиоканал на транзисторах для аппаратуры пропорционального радиоуправления (1.2 MiB, 3,652 hits)

  Аппаратура пропорционального радиоуправления (8.9 MiB, 4,506 hits)

  ПРиемник прямого преобразования на интегральной микросхеме (693.2 KiB, 3,231 hits)

  Простой супергетеродин для аппаратуры радиоуправления (764.0 KiB, 3,299 hits)

  Радиоканал с частотной модуляцией для аппаратуры радиоуправления (752.1 KiB, 3,812 hits)

Книга Владимира Днищенко для конструкторов аппаратуры радиоуправления:

  Дистанционное управление моделями (3.2 MiB, 6,221 hits)



radio-stv.ru

Аппаратура управления радиомоделью — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Аппаратура управления — это компоненты, с помощью которых становится возможным управление радиоуправляемыми моделями.

Конечно, простейший способ дистанционно контролировать модель — подключить к ней провод достаточной длины, но это крайне неудобно.

Главными компонентами аппаратуры управления являются:

  • Передатчик (пульт управления)

Передатчик пистолетного типа
Передатчик рычажкового типа

Передатчики бывают пистолетного типа, с курком газа и рулевым колесом (обычно используются для автомоделей и судомоделей), а также рычажного типа, с многопозиционными рычажками (стиками) (обычно используются для авиамоделей). Антенна имеет длину около метра для систем FM-диапазона и порядка 20-30 см для частоты 2.4 ГГц. Некоторые летающие игрушки управляются не по радио, а по инфракрасному каналу, соответственно, нужно всегда направлять пульт в сторону модели.

  • Приемник радиосигнала

Двухканальный приёмник
Комплект кварцев

Приёмник радиосигнала устанавливается на модели, к нему подключаются все исполнительные устройства — сервомашинки , регуляторы скорости и проч.

Приёмник со снятой крышкой

Существуют модели аппаратуры, предусматривающие двунаправленную связь между передатчиком и приёмником. Она позволяет приёмнику посылать сигнал передатчику в случае обнаружения помех, и в этом случае передатчик перейдёт на чистый канал.

ru.wikipedia.org

ЧЕТЫРЕХКАНАЛЬНАЯ АППАРАТУРА ДЛЯ РАДИОУПРАВЛЕНИЯ МОДЕЛЯМИ

А. Берестов, М. Васильченко, С. Чухаленко

Неослабевающий интерес широкого круга людей к радиоуправлению моделями и техническими игрушками стимулирует постоянное развитие аппаратуры для этих целей, причем как любительской, так и выпускаемой промышленностью,

Известно, что системы радиоуправления моделями делятся на две большие группы — дискретного и про­порционального управления исполнительными механиз­мами. Радиолюбителям, интересующимся радиоуправ­лением, наверняка знакомы промышленные образцы дискретной аппаратуры «Сигнал», «Пилот», «Старт», «РУМ-2», а также аналогичные им примеры радиолюби­тельских разработок. Однако эта аппаратура не гаран­тирует надежной связи с моделями, особенно авиацион­ными, так как приемник, выполненный по схеме сверх­регенератора, имеет полосу пропускания до нескольких сотен килогерц, что приводит к частому проникновению помех в командные каналы. Кроме того, несмотря на некоторые преимущества приемника, построенного по схеме сверхрегенератора — обычно на первый план вы­двигают простоту изготовления, — добиться его устойчи­вой работы в течение длительного времени не всегда удается. Недостатки передатчиков перечисленных образ­цов аппаратуры связаны, главным образом, с их недо­статочной мощностью.

Аппаратура, описание которой приводится ниже, в своей основе выполнена по принципам построения диск­ретных систем, однако позволяет вносить в процесс управления пропорциональные элементы.

К достоинствам, реализуемым в этой аппаратуре (разработана в Центральном спортивно-техническом клубе авиационного моделизма), можно отнести схему простого и вместе с тем достаточно мощного передат­чика. Приемник выполнен по супергетеродинной схеме. Использование микросхемы в тракте усиления промежу­точной частоты и пьезофильтров вместо фильтров с ка­тушками позволило получить приемник с довольно узкой полосой пропускания. Постройка нескольких образцов показала хорошую повторяемость схемы, а длительная эксплуатация на самых разнообразных моделях — на­дежную и безотказную работу даже в условиях интен­сивных помех, где приемник, выполненный по сверхреге­неративной схеме, вообще не обеспечивает связь.

Техническая характеристика аппаратуры

Рабочая частота, МГц…….. 27Д2±0,6 %

Мощность передатчика, мВт….. 600

Модулирующие частоты передатчика, Гц 800, 1100, 1700, 2350, 3000

Количество командных каналов … 4

Чувствительность приемника, мкВ 5

Схема передающего устройства изображена на рис. 1, она включает схемы шифратора и передатчика.

Основной узел шифратора — автоколебательный сим­метричный мультивибратор на транзисторах VT6 и VT7. Частота вырабатываемых им прямоугольных импульсов определяется значением постоянной времени (R10+R*) С18, где R* — один из резисторов R13 — R17. Если ни одна из кнопок управления не нажата, то подключен резистор R13, что приводит к модуляции высокочастот­ного излучения частотой 3000 Гц. Модуляция излучения при отсутствии сигналов, несущих информацию испол­нительным механизмам, позволяет уменьшить вероят­ность проникновения помех в тракт приемника. При на­жатии одной из четырех кнопок управления SB1SB1 частота колебаний изменяется вследствие изменения сопротивления в частотозадающей RС-цепочке. Таким образом формируются четыре команды.

Напряжение питания шифратора стабилизировано с помощью стабилизатора, выполненного на стабилитроне VD3 и транзисторе VT5. В цепи стабилизатора включен светодиод VD1, предупреждающий о недопустимом сни­жении напряжения источника питания.

В передатчике сигнал, сформированный шиф­ратором, через диод VD4 и буферный транзистор VT4 подается на базу модулирующего транзистора VT3. Модуляция осуществляется путем включения и выклю­чения питания выходного транзистора VT2 (метод ключевания).

Задающий генератор передатчика выполнен на тран­зисторе VT1 с кварцевой стабилизацией частоты. Сле­дует заметить, что этот каскад без изменения номина­лов элементов схемы и при сохранении остальных параметров позволяет менять в небольших пределах ча­стоту излучения простой перестановкой кварцевых резо­наторов.

Напряжение высокой частоты через конденсатор связи С4 поступает на вход усилителя мощности, вы­полненного на транзисторе VT2. В коллекторной цепи транзистора VT2 включено согласующее устройство — двойной П-образный фильтр С8 LI, С11 — С12, L2 С14, предназначенный для обеспечения оптимальной связи усилителя мощности с антенной, а также для фильтра­ции гармоник несущей частоты. Индуктивность удлинительной катушки L3 служит для компенсации емкостной составляющей штыревой антенны, поскольку длина шты­ря обычно бывает равной 1,2…1,5 м, что меньше четвер­ти длины волны излучения (2,5 м).

Рис. 1. Схема передающего устройства

Схема приемного устройства приведена на рис. 2. В его состав входит приемник и дешифратор командных частот. На рисунке, в части, относящейся к дешифрато­ру, приведены два канальных электронных блока, вы­деляющие командные частоты. Остальные два идентич­ны приведенным.

Приемник выполнен, как уже говорилось, по супер­гетеродинной схеме. Входной контур L1C2 настроен на несущую частоту передатчика, связь с антенной емкост­ная. Через конденсатор СЗ высокочастотный сигнал по­ступает на вход резонансного усилителя, выполненного на транзисторе VT1. Такое решение приводит к увели­чению общей чувствительности и избирательности приемника по зеркальному каналу. Транзистор VT1 включен по схеме с общим эмиттером, Резистор R3 в це­пи эмиттера создает отрицательную обратную связь и способствует устойчивой работе каскада и его термо­стабилизации. Через резисторы R1 и R2 на базу тран­зистора VT1 подается начальное смещение и поступает управляющий сигнал АРУ.

Нагрузкой УВЧ является резонансный контур L2C5, также настроенный на несущую частоту. Принятый и усиленный сигнал через катушку связи L3 подается на finav тоанзистора VT2tна котором выполнен смесительный каскад. Сигнал гетеродина поступает в цепь эмит­тера смесителя через конденсатор С10.

Гетеродин выполнен на транзисторе VT3. Для ста­бильности его работы сигнал снимается с половины вит­ков дросселя Др1. Заметим, что необходимо, чтобы частота кварцевого резонатора, используемого в гете­родине приемника, отличалась от частоты кварцевого резонатора в задающем генераторе передатчика ровно на 465 кГц, так как нагрузкой смесителя являются пьезокерамические фильтры BQ1, BQ2 (ФШП-0,15, ФШП-0,17, ФШП-0,26), амплитудно-частотную харак­теристику которых изменить нельзя. Следует, однако, заметить, что измерения ее для достаточно большого числа фильтров показали, что она имеет двугорбый вид, причем высокочастотный горб имеет большую амп­литуду и приходится на частоту 468…470 кГц. Поэтому возможно использование кварцевых резонаторов в пе­редатчике и приемнике с разницей в частотах от 465 до 470 кГц.

Усилитель промежуточной частоты приемника вы­полнен на микросхеме DAI (К237ХК2), которая пред­ставляет собой многокаскадный апериодический усили­тель с детектором и цепями АРУ. Ее включение осу­ществляется аналогично рекомендуемому в справочной литературе. Отличительной особенностью является вклю­чение еще одного избирательного фильтра BQ3 между каскадами усилителя микросхемы вместо обычно исполь­зуемой емкостной связи. Это способствует сужению по­лосы пропускания приемника и повышению его избира­тельности. Кроме того, использование пьезофильтров в усилителе промежуточной частоты значительно упро­щает настройку приемника.

Рис. 2. Схема приемного устройства

Сигнал промежуточной частоты поступает на вывод 1 микросхемы, а продетектированный сигнал снимается с ее выхода — вывод 9. С вывода 13 снимается напря­жение АРУ. Сигнал низкой частоты с выхода микро­схемы поступает на вход двухкаскадного усилителя низ­кой частоты, выполненного на транзисторах VT4, VT5 по схеме с общим эмиттером.

Для повышения устойчивости работы приемника на­пряжение питания приемника стабилизировано с по­мощью стабилизатора, выполненного на транзисторах VT6, VT7, VT8. Кроме того, введены цепи развязки R14C15, R9C38.

В дешифраторе напряжение низкой частоты с коллектора транзистора VT5 через конденсатор С23 и резисторы R23, R32 поступает на базы транзисторов VT9, VT10. В цепях баз этих транзисторов включены параллельные LC-контуры, каждый из которых настроен на одну из частот шифратора передающего устройства. Если частота напряжения, поступающего на базы транзисторов, не совпадает с резонансной частотой контура, L4C26 например, то его сопротивление мало, транзи­стор VT9 закрыт, УТЛ открыт; VTJ3, VT15, VT16 за­крыты, и напряжение питания не поступает на электро­двигатель исполнительного устройства. При совпадении одной из командных частот с резонансной частотой кон­тура, его сопротивление возрастает, что приводит к его открыванию и, соответственно, к изменению состояния всех следующих за ним транзисторов, в результате вал двигателя начинает вращаться, а, например, руль моде­ли отклоняется. Если частота управляющего сигнала совпадает с резонансной частотой контура L5C31, то вал двигателя начнет вращаться в обратную сторону.

Диоды VD2, VD5 — защитные, предотвращающие одновременное открывание транзисторов VT15, VT16, VT17, VT18 мостовой схемы, управляющей работой элек­тродвигателя. Вместо электродвигателя можно исполь­зовать силовые реле (их включение показано на схеме).

Детали и конструкция. Данные всех эле­ментов представлены на схемах. Транзисторы КТ315 можно заменить на любые маломощные n — р — n тран­зисторы со статическим коэффициентом передачи тока не менее 150…200. Выходной транзистор передатчика может быть заменен на КТ904, КТ606. Что касается модулирующего транзистора VT3, то здесь лучше использовать германиевые, поскольку у них напряжение насыщения меньше (можно МП25, МП26). В приемнике также возможна замена транзисторов КТ315 на анало­гичные. Что касается транзисторов VT15, VT16, VT17, VT18 в схеме управления двигателем, то следует отме­тить, что пары КТ814, КТ815 или КТ816, КТ817 наибо­лее удачны, поскольку, обладая небольшими габарита­ми, они допускают ток коллектора в насыщенном со­стоянии до 1 А (КТ816, КТ817 — до 3 А), что позволяет управлять практически всеми доступными любителям малогабаритными электродвигателями. Часто рекомен­дуемая пара транзисторов МП38, МП42 очень чувстви­тельна к перегрузкам и требует применения электродвигателей с малым током потребления (не более 150 мА). Все резисторы МЛТ-0,125, конденсаторы лучше всего брать керамические, например серии КМ (КМ-4, 5, 6). Следует обратить внимание на стабильность конденсаторов С18, С19 в шифраторе, C2SC5 в приемнике и С26, С31 в избирательных фильтрах дешифратора.

В передатчике катушки индуктивности LI, L2, L3 и высокочастотные дроссели Др1, Др2 и ДрЗ следует изготовить самостоятельно. Они должны иметь следую­щие конструктивные данные:

L1 — 15 витков провода ПЭЛ-0,8; намотка бескар­касная, длина катушки 10 мм, диаметр — 7 мм;

L2 — 20 витков провода ПЭЛ-0,8; намотка бескар­касная, длина катушки 12 мм, диаметр — 7 мм;

L3 — 18 витков провода ПЭЛ-0,1; намотка рядовая на гладком пластмассовом каркасе диаметром 5 мм, внутрь каркаса ввертывается высокочастотный ферри-тозый подстрочный сердечник диаметром 4 мм.

Применение сердечников в виде цилиндрического стержня из феррита (для высоких частот) или карбо­нильного железа увеличивает индуктивность катушки в 1,5…2 раза либо позволяет получить требуемую индуктивность с меньшим на 30…40 % числом витков; при этом соответственно уменьшайся сопротивление потерь в проводе катушки и возрастает добротность ка­тушки.

Изменение индуктивности до ±(10…15) % регули­руется продольным перемещением сердечника; для этого сердечники изготовляют с резьбой. Радиолюбители чаще всего применяют сердечники и каркасы катушек гото­вые, от бытовой радиоприемной аппаратуры.

Дроссели Др1, Др2, ДрЗ наматываются проводом ПЭЛ-0,16 на резисторах МЛТ 0,25 (более 20 кОм) и содержат: Др! — 33 витка, Др2 и ДрЗ — 28 витков.

Монтажу приемника предшествует изготовление вы­сокочастотных катушек индуктивности LI, L2, L3 и низ­кочастотных катушек индуктивности L4, L5 и двух их аналогов L6, L7 в другом дешифраторе команд (на схеме не показан). Изготавливается также высокоча­стотный дроссель Др1. Эти элементы должны иметь следующие конструктивные данные:

L1 — 15 витков провода ПЭЛ-0,25; намотка на глад­ком пластмассовом каркасе диаметром 5 мм, внутрь каркаса ввертывается высокочастотный ферритовый под­строчный сердечник диаметром 4 мм;

L2 и L3 — наматываются на аналогичном каркасе; катушка L2 содержит 15 витков провода ПЭЛ-0,25, a L3 — 2 витка провода ПЭЛ-0,25, намотанных поверх обмотки L2, покрытой слоем конденсаторной или дру­гой тонкой прочной бумаги;

дроссель Др1 наматывается проводом ПЭЛ-0,12 и содержит 24 витка с отводом от 12-го вктка.

Особое мастерство требуется при намотке катушек L4 — L7 на тороидальных низкочастотных ферритовых сердечниках (ферритовых кольцах) марки НН или НМ с начальной магнитной проницаемостью 1000 или 2000 (Н1000Н, Н2000НН, Н1000НМ, Н2000НМ). Для каждой катушки применяется сердечник из двух склеенных колец с типоразмерами 10ХбХЗ. Но можно применить кольцо и больших размеров. Число витков в этом слу­чае следует определить опытным путем (методом проб) или рассчитать (расчет дан в журнале «Радио», 1980, № 7).

Печатные платы при конструировании аппаратуры не разрабатывались, при желании их можно разрабо­тать самостоятельно.

Ориентировочные размеры плат печатного монтажа, исходя из габаритов деталей:

передатчика — 110X66 мм;

приемника — 2 платы 65X44 мм.

Фактическая емкость конденсаторов и магнитные про­ницаемости ферритов обычно несколько отличаются от их обозначенных номинальных значений и поэтому ча­стоты настройки резонансных контуров будут тоже не­сколько отличаться от заданных. Точная настройка ре­зонансной цепи на заданную частоту достигается под­бором емкости конденсатора контура или числа витков катушки.

В табл, I приведен вариант данных низкочастотных контуров.

Наладка приемника сводится к настройке резонанс­ных контуров L1C2 и L2C5. Подключив антенну — про­вод длиной 1 м — и вращая поочередно сердечники этих контуров, добиваются устойчивого изображения моду­лирующего сигнала на выходе микросхемы. На коллек­торе транзистора VT5 наблюдают при этом сигнал той же частоты, но с амплитудой, почти равной напря­жению питания.

Таблица 1

Частота настройки контура, Гц

800

1100

1700

2350

Гмкость конденсатора конту­ра, мкФ

0,1

0,068

0,047

0,033

Индуктивность катушки кон­тура, мГн

380

310

186

138

Провод

ПЭШО 0,07 . . . 0,08

Число витков

233

206

125

92

Магнитная проницаемость сердечника

1000

Перед включением передатчика и приемника следует тщательно проверить монтаж. В качестве источ­ников питанит лучше всего использовать малогабарит­ные аккумуляторы емкостью 0,5 — 1,0 А-час (например, Д-0,55, ЦНК-0,45, ЦНК-0,9 и др.). Аккумуляторы об­ладают по сравнению с гальваническими элементами значительно меньшим внутренним сопротивлением, что способствует более надежной работе устройства. Кроме того, уже в течение сезона эксплуатации аппаратуры (как правило, лета) эксплуатационные расходы, связан­ные с покупкой аккумуляторов, оказываются ниже за­трат на покупку гальванических батареек.

Шифратор при правильном монтаже и исправных элементах требует только подгонки частот под рекомен­дуемые в таблице. Осуществляется это подбором сопро­тивлений резисторов R13R17 и контролем частоты по осциллографу, а еще лучше — с помощью частотомера. Обратим внимание на то, что использовать подстроечные резисторы не рекомендуется, они слишком нена­дежны в полевых условиях — лучше подобрать соответ­ствующий постоянный и впаять.

Задающий генератор при исправных деталях также сразу начинает работать, и наладка высокочастотного каскада сводится к согласованию антенны и выходного каскада. Для этого можно контролировать ток, посту­пающий в антенну из антенного гнезда через термомил­лиамперметр (высокочастотный, например, тепловой системы) и добиться максимума этого тока. Второй ва­риант связан с использованием простейшего индикатора напряженности поля на основе детекторного приемника.

Сопротивления резисторов R13R17 (8…33 кОм) определяются опытным путем, настраивая мультивибратор (VT6 — VT7) на генерацию колебаний 3000, 1700, 2350, 800, 1100 Гц. При отжатых кнопках SB1 — SB4 генерируется колебание с частотой 3000 Гц, а осталь­ные частоты генерируются поочередно, при нажатии, соответственно, одной из кнопок SB1SB4. Определя­ется нужный номинал резисторов R13R17 временным подключением переменного резистора любого типа с но­миналом 33…47 кОм.

Настройка дешифраторов заключается в подборе ре­зонансной частоты контуров. Вначале рекомендуется проделать предварительную подгонку частоты избира­тельных контуров дешифраторов с помощью звукового генератора. После предварительной подгонки присту­пают к окончательной настройке, подавая сигнал от шифратора передатчика» Затем проверяют работу устройства в целом. Следует иметь в виду, что приемник и передатчик должны быть достаточно удалены друг от друга. Окончательная проверка осуществляется в поле­вых условиях, дальность связи на земле должна соста­вить 500…600 м.

nauchebe.net

Аппаратура радиоуправления
























Выбор аппаратурыСтатья про выбор передатчика. Видео сравнения брендовых и обычных передатчиков.
Turnigy 9xОбзор, настроки, программирование микшеров на Турниге. Наиболее подходящая аппаратура. Список подходящих к передатчику приемников.
Turnigy 9XRОбзор аппаратуры радиоуправления Turnigy 9XR. Список подходящих ВЧ модулей и аксессуаров. Сравнение с предыдущей реализацией передатчика.
Доработка TurnigyНемного о доработке и перепрошивке.
HK 2.4Ghz 6ChВторая по цене/качество, до падения цен на Турнигу — самая распространеная среди начинающих авиамоделистов. Обзор, программирование микшеров. Нет возможности запомнить несколько моделей.
HK-7X 2.4Ghz 7chАналог предыдущей.Память на 5 моделей, но нет микшеров.
HobbyKing 6DFАналог 6-ки, есть V-mix и реверс каналов, нет программирования, требует доработки (описано как)
С Mode1 в Mode2Переделка передатчика с Mode1 в Mode2, фотоинструкция.
Драйвера и настройки 2.4Ghz 6ChПод Висту. Вроде и Windows 7 подходят.
Подключение HK-T6A к авиасимуляторуПодключение передатчика к авиасимулятору FMS. Подходит и для всех передатчиков.
HK-T6A V2 к симулятору AFPDAFPD и практически любой передатчик.
Простая доработка передатчикаЧтоб обезопасить себя от случайного запуска мотора.
HK-6 ремонт шнуркаРемнот программирующего шнурка к передатчику.
Починка PPM сигнала с HK 6ChНужны навыки работы паяльником.
Переделка 72 или 40 в 2,41, 2, 3 — три части.
Инструкция для Futaba 10CНа русском языке.
Инструкция к Hitec Eclipse 7Это мой передатчик. Со второго месяца увлечения авиамоделизмом пользуюсь только им. 🙂
Чехол для передатчикаО зимних полетах вообще и чехле (чтоб руки не мерзли) в частности.
Приемник GT2R 2.4Ghz 3ChНебольшой фотообзор приемника.
Corona RP8D1 и настройка Fail safeКак настроить Fail safe  на приемнике Corona RP8D1. Действительно, немного замороченная процедура.
Джойстики для симлутояровВ кучу к передатчикам, хотя, тут больше об их аналогах для авиасимуляторов
Подсветка для TurnigyУстановка подсветки для радиоаппаратуры Turnigy

rc-aviation.ru

АППАРАТУРА РАДИОУПРАВЛЕНИЯ | Техника и Программы

А. Григорьев, В. Глухое, Э. Алексеев, В. Ковалев; В. Коршаков, Л. Мартьянов

В аппаратуре для радиоуправления моделями реализован принцип пропорционального управления. Механическое отклонение управляющего рычага передатчика преобразуется в дискретную информацию, которая передается по радиоканалу с применением широтноимпульсной модуляции, принимается приемником и преобразуется в механическое отклонение рычага исполнительного механизма.

Передатчик комплекта аппаратуры радиоуправления может работать в диапазоне от 27,12 до 28,2 МИц (частота задается сменными кварцами). Выходная мощйость передатчика 200—300 мВт, количество каналов управления 4, напряжение питания 12—15 В, потребляемый ток 110—120 мА.

Принцип работы передатчика поясняет структурная схема (рис. 1). Мультивибратор формирует импульс запуска четырехка- нального шифратора. Импульс вызывает срабатывание одновибра- тора первого канала. Продолжительность его работы определяется положением движка резистора, являющегося органом управления. Сформированный одновибратором первого канала импульс вызывает срабатывание одновибратора второго канала и т. д. Кроме того, импульсы одновибраторов через диоды Д1—Д4 воздействуют на формирователь паузы. Последний вырабатывает импульс, удерживающий мультивибратор в устойчивом состоянии. Начало импульса

Рис. 1. Структурная схема передатчика для радиоуправления

rft тш |

+9B л +12B

 

Рис. 2. Принципиальная сх&ма передатчика

соответствует переднему фронту импульса одновибратора первого канала. Задним фронтом импульса одновибратора четвертого канала мультивибратор переводится в устойчивое состояние на время формирования фиксированной временной задержки перед синхроимпульсом. После окончания задержки формирователь паузы прекращает свою работу и мультивибратор формирует следующий импульс запуска шифратора.

Импульсы одновибраторов 1—4-го каналов также дифференцируются, и через диоды Д5—Д8 их задние фронты поступают на одновибратор. С выхода мультивибратора на вход одновибратора поступает синхроимпульс, который нейтрализует действие положительной обратной связи в одновибраторе. Таким образом, на выход модулятора поступает группа импульсов.

Напряжение высокой частоты с задающего генератора поступает на вход усилителя мощности. Модулятор работает в ключевом режиме и коммутирует усилитель мощности, обеспечивая 100%-ную модуляцию несущей частоты. Согласующее устройство обеспечивает оптимальную связь усилителя мощности с антенной передатчика.

Принципиальная схема передатчика приведена на рис. 2. Мультивибратор собран на транзисторах Т2, ТЗ. Резистором R8 в цепи базы транзистора ТЗ устанавливается длительность импульса. Синхроимпульс отрицательной полярности снимается с коллектора транзистора Т2.

Шифратор выполнен на транзисторах Т4—Т7. Сформированный мультивибратором прямоугольный положительный импульс снимается с части коллекторной нагрузки (резистор R10 ) и подается на одновибратор первого канала. Движок резистора R10 механически связан с рычагом управления первого канала. Поскольку транзистор Т4 находится в открытом состоянии, на работу каскада оказывает влияние задний отрицательный фронт импульса мультивибратора, который заряжает конденсатор С4 и закрывает транзистор Т4. Через промежуток времени, равный времени перезаряда конденсатора С4, транзистор Т4 открывается током через делитель Rll, R12. Таким образом, во время перезаряда конденсатора С4 на коллекторе транзистора Т4 возникает прямоугольный импульс положительной полярности, который дифференцируется цепочкой С7, R14.

Аналогичным образом работают одновибраторы остальных каналов.

С коллекторов транзисторов Т4—Т7 импульсы последовательно поступают через интегрирующее звено R3, С/ на базу транзистора 77. Транзистор 77 открывается, закрывает транзистор Т2, и мультивибратор оказывается установленным в устойчивое состояние. После прохождения заднего фронта импульса, снимаемого с транзистора 77, интегрирующее звено С/, R4 поддерживает транзистор Т1 в открытом состоянии. Это время определяет фиксированную временную задержку перед синхроимпульсом. После окончания временной задержки транзистор 77 закрывается, и мультивибратор формирует следующий импульс запуска шифратора.

\ На вход одновибратора, выполненного на транзисторах Т8, Т9, поступают отрицательные выбросы дифференцированных сигналов. Из эт;их выбросов формируются отрицательные прямоугольные импульсы. Длительность импульсов регулируется резистором R27.

С коллектор^ транзистора Т2 на базу транзистора Т8 подается отрицательный прямоугольный синхроимпульс. Транзистор Т8 при этом закрывается, действие положительной обратной связи на его базу через конденсатор С16 прекращается, и одновибратор на транзисторах Т8, Т9 превращается в двухкаскадный усилитель.

Транзистор Т10 уменьшает влияние транзистора Т14 на работу одновибратора.

С выхода шифратора через цепочку R34, С19, ДрЗ, R40 сигнал подается на вход модулятора, выполненного на транзисторе Т14.

Задающий генератор передатчика выполнен на транзисторе Т12 с кварцевой стабилизацией частоты. В нем использован кварцевый резонатор, работающий на третьей механической гармонике. Напряжение высокой частоты через согласующий трансформатор LI, L2 подается на базу транзистора Т13 усилителя мощности. В коллекторную цепь транзистора Т13 включен контур L3L4C32— С34у который предназначен для фильтрации высших гармонических составляющих рабочего сигнала и обеспечения оптимальной связи усилителя мощности со штыревой антенной.

Для обеспечения стабильной работы передатчик питается через стабилизатор, выполненный на транзисторе Т11 и диоде Д13

Цепочка С36, С37, Др2 установлена для повышения- надежности работы передатчика при уменьшении электроемкости батарей и устранения проникновения высокой частоты в цепи питания.

Передатчик собран на двух печатных платах, изготовленных из фольгированного стеклотекстолита. На плате размером 200X52 мм (рис. 3) размещен шифратор и стабилизатор напряжения. На плате размером 115X37 мм (рис. 4) размещен задающий генератор, усилитель мощности и модулятор. Все постоянные резисторы — МЛТ-0,25. Резисторы R10t R13, /?/7, R21 — СП-1, R8, Rlly R15, R19yR23y R27, R39y R47 — СПЗ-16. Электролитические конденсаторы—■ К50-6. Конденсаторы С4У С6У С9У С12 — МБМ, С2 — БМ-2, С24— С27, С32у С33у С36 — КТ-1, остальные — КЛС-1. Дроссели Др1— ДрЗ — Д-0,3. Микроамперметр ИП1 — М4284. Выключатель питания В1 — ПДМ1-1.

Трансформатор LI, L2 намотан на цилиндрическом каркасе диаметром 5 мм. Его первичная обмотка содержит 20 витков, вторичная — 6 витков провода ПЭЛ 0,29. Вторичная обмотка трансформатора намотана поверх первичной и изолирована от нее прокладкой из конденсаторной бумаги. Катушка L3 намотана на каркасе диаметром 7,2 мм и содержит 6,75 витка провода ПЭЛ 1,0; шаг намотки 1,5 мм. Катушка L4 установлена в центре штыревой антенны. Она намотана на каркасе диаметром 8 мм и содержит 12 витков провода ПЭЛ 0,41. Трансформатор и катушки снабжены подстроечным сердечником, например СЦР-1.

51

Антенна имеет следующие размеры: расстояние от антенного

Рис. 3. Чертеж печатной платы шифратора и стабилизатора напряжении

Рис. 4. Чертеж печатной платы задающего генератора усилителя мощности

и модулятора

ввода до катушки L4 550 мм, от L4 до конца антенны 900 мм. Катушку L4 можно установить и внутри корпуса передатчика (между правым по схеме выводом катушки L3 и антенной). В этом случае она должна содержать 11 витков провода ПЭЛ 0,39.

Налаживание передатчика начинают с проверки правильности соединения всех элементов. Перед налаживанием шифратора необходимо движки всех переменных резисторов устанавливать в среднее положение. Подключают к шифратору источник питания. Проверяют наличие на конденсаторе С20 напряжения 9—10В.

Для дальнейшей настройки используют осциллограф, которым контролируют работу мультивибратора (транзисторы Т2, ТЗ), а также проверяют наличие прямоугольных положительных импульсов на коллекторах транзисторов Т4, Т5, Т6, Т7.

Подключив осциллограф к базе транзистора Т4 и перемещая движок резистора R10, устанавливают амплитуду отрицательного пилообразного импульса равной 1,6 В. Аналогично устанавливают напряжения на базах транзисторов Т5, Т6, Т7 движками резисторов R13, R17, R21.

Подключив осциллограф к эмиттеру транзистора Т10, проверяют наличие группы импульсов, изображенной на рис. 5. Устанавливают указанные длительности импульсов соответственно резисторами: синхроимпульс — R8f разделительные импульсы — R27, первый канал — R11, второй канал — R15, третий канал—R19, четвертый канал — R23.

Устанавливают паузу равной 1,5—2,5 мс подбором конденсатора С/.

После установки длительностей всех импульсов контролируют изменение длительностей импульсов каналов шифратора на ±0,5 мс при переводе ручек управления из нейтрального положения в крайнее. Если длительности изменяются больше или меньше указанной величины, необходимо соответственно увеличить или уменьшить амплитуды отрицательных пилообразных импульсов на базах транзисторов Т4—Г7.

Для настройки высокочастотной части передатчика лучше всего воспользоваться термоэлектрическим миллиамперметром на 100 мА и индикатором напряженности поля. Резисторы R39, R47 устанавливают в среднее положение. Миллиамперметр включают в разрыв цепи антенны. Изменяя положение сердечников катушек L3, L4 и трансформатора LI, L2, добиваются максимального тока в антенне. Резистором R39 устанавливают его равным 60—80 мА. Подстраивая катушку L4y добиваются максимального показания индикатора напряженности поля. Изменяя положение движка резистора R47, устанавливают стрелку прибора ИП1 в конце шкалы, что будет соответствовать максимальной отдаче передатчика.

Бортовая часть. Приемник аппаратуры радиоуправления построен по супергетеродинной схеме (рис. 6). Его реальная чувствительность при амплитуде сигнала на входе детектора 0,5 В и отношении сигнал/шум 20 дБ около 10 мкВ, избирательность по соседнему каналу при расстройке на ±10 кГц не хуже 60 дБ, избиратель-

Рис. 5. Временные диаграммы работы шифратора передатчика

ность по зеркальному каналу не хуже 20 дБ. Ток, потребляемый приемником, не превышает 8 мА, напряжение питания 6 В.

На входе приемника включен колебательный контур L/C/, настроенный на 27,12 МГц. Связь контура с антенной — через конденсатор С2. Его емкость выбрана такой, чтобы обеспечить с одной стороны минимальное уменьшение добротности контура при подключении антенны, с другой — коэффициент передачи, не снижающий чувствительность приемника.

Через катушку связи L2 сигнал поступает на усилитель ВЧ на транзисторе 77. В коллекторную цепь транзистора включен колеба-

Рис 6. Принципиальная схема приемника для радиоуправления

тельный контур L3C5, также настроенный на 27,12 МГц. Применение резонансного усилителя ВЧ не только повышает избирательность приемника по зеркальному каналу, но и увеличивает его общую чувствительность. Поскольку преобразователь частоты обладает повышенным уровнем внутренних шумов (по сравнению с усилительными каскадами), усилитель ВЧ при приеме слабых сигналов также повышает отношение сигнал/шум на входе приемника.

Через резистор R1 на базу транзистора 77 поступает смещение и управляющий сигнал АРУ.

Преобразователь частоты выполнен на транзисторах Т2 и ТЗ. Напряжение кварцевого гетеродина (Т2), снимаемое с части дросселя Др1у вводится в цепь эмиттера смесителя (ТЗ), на базу смесителя поступает преобразуемый сигнал.

Усилитель ПЧ собран на транзисторах Т4—Т6. Необходимая избирательность по соседнему каналу обеспечивается с помощью двух пьезоэлектрических фильтров ПФ1 и /7Ф2. Два каскада усилителя ПЧ охвачены АРУ, сигнал которой поступает на базы транзисторов Т5 и Т6 через резисторы R16, R20.

Достоинством усилителя ПЧ является его простота, большой коэффициент усиления и отсутствие элементов настройкн.

С фильтра ПФ2 сигнал промежуточной частоты пост)нает на вход детектора, выполненного на транзисторе 77. Делитель R25, R26 задает оптимальный режим работы транзисторного детектора.

С коллектора транзистора 77 низкочастотный сигнал поступает на цепочку M1R28R30, выполняющую роль ограничителя шумов, и далее — на формирователь команд.

Постоянная составляющая напряжения, выпрямленного детектором, используется как сигнал АРУ. Через фильтр R24C18 он подается на базы транзисторов и с увеличением уровня принимаемого сигнала сдвигает рабочие точки их характеристик в участки меньшей крутизны, понижая чувствительность приемника.

Цепочки R3C7, R4C6, R17C14 и R29C20 — развязывающие фильтры, необходимые для устойчивой работы приемника.

С выхода приемника низкочастотный сигнал поступает на вход формирователя команд, принципиальная схема которого изображена на рис. 7. Чтобы не нагружать выходной каскад приемника, сигнал на базу транзистора 77 подается через высокоомный резистор R3. Катушка L1 служит для фильтрации высокочастотных составляющих, присутствующих на входе формирователя команд. Элементы амплитудного селектора, выполненного на транзисторах Т1—ТЗ, выбраны таким образом, что он открывается при напряжении входного сигнала не менее 0,4 В. Данный порог необходим для фильтрации шумов, амплитуда которых на выходе приемника достигает 0,2 В.

Сигнал, сформированный амплитудным селектором, поступает на триггер Шмитта на транзисторах Т4, Т5. Здесь сигнал распределяется на два канала. С коллектора транзистора Т4через резистор R2I сигнал поступает на базу транзистора Т6, усиливается, диффе-

Рис. 7. Принципиальная схема формирователя команд

ренцируется цепочкой R23C4 и, пройдя через диод Ц4, в виде импульса отрицательной полярности поступает на канал сброса сервоусилителей. Цепочка R25M5R26 задает режим работы статических триггеров сервоусилителей.

С коллектора транзистора Т5 сигнал через диод ДЗ поступает на интегрирующую цепочку R16C2. Ее постоянная времени выбрана такой, чтобы обеспечить выделение синхроимпульса, длительность которого в 5—6 раз больше, чем у разделительных’ импульсов. Проинтегрированный синхроимпульс формируется транзисторами 77, Т8, дифференцируется цепочкой R20C3 и поступает на канал запуска сервоусилителя.

Принципиальная схема сервоусилителя изображена на рис. 8. Он состоит из статического триггера, ждущего мультивибратора, логического элемента сравнения с интегрирующим усилителем и усилителем постоянного тока.

Статический триггер, служащий для выделения канального импульса, выполнен на транзисторах 77 и Т2. В исходном состоянии оба транзистора закрыты. Положительный сигнал дифференцированного запускающего импульса, приходящего с формирователя команд, открывает транзистор Т2. В коллекторной цепи транзистора Т2 начинает течь ток, открывающий транзистор 77, который, в свою очередь, коллекторным током поддерживает транзистор Т2 в открытом состоянии до тех пор, пока с формирователя команд на эмиттер транзистора 77 не поступит отрицательный сбрасывающий импульс. Этот импульс вернет транзисторы в исходное состояние. В результате на выходе статического триггера будет сформирован канальный импульс отрицательной полярности, который через резистор R16 поступает на элемент сравнения. В то же время этот

Рис. 8. Принципиальная схема сервоусилителя

 

Рис. 9. Чертеж печатной платы приемника формирователя и сервоусилителя

импульс, продифференцированный цейочкой R3C2, задним фронтом запускает статический триггер следующего сервоусилителя, а продифференцированный цепочкой R13C3 передним фронтом запускает ждущий мультивибратор.

Ждущий мультивибратор выполнен на транзисторах ТЗ, Т4. Он формирует прямоугольный импульс положительной полярности, длительность которого зависит от емкости конденсатора С4У сопротивлений резисторов R12, R8, R9, а также от положения средней точки потенциометра R10y расположенного в рулевой машинке. Этот импульс сравнивается по амплитуде и длительности с канальным импульсом. В зависимости от полярности разностного сигнала открываются транзисторы Т5У Т6 или Г7, Т8 интегрирующего усилителя.

Усиленный сигнал интегрируется цепочкой R24C7 и поступает на вход усилителя постоянного тока, выполненного на транзисторах Т9 — Т14. В результате этого на электродвигатель подается импульсное напряжение, вызывающее вращение его якоря; направление вращения зависит от полярности сигнала рассогласования. Вращающийся.якорь электродвигателя через редуктор изменяет положение выходного вала рулевой машинки, а вместе с ним — движка потенциометра R10y изменяя длительность импульса ждущего мультивибратора таким образом, что уменьшается сигнал рассогласования. Якорь электродвигателя будет вращаться до тех пор, пока сигнал рассогласования не станет равен нулю.

Таким образом осуществляется принцип пропорциональности управления. Каждому углу отклонения ручки управления передатчика соответствует вполне определенный угол отклонения рычага рулевой машинки.

Чтобы не было колебаний рычага рулевой машинки около нейтрального положения, следует остановить электродвигатель до того момента, когда сигнал рассогласования будет равен нулю. Тогда за счет инерционности электродвигатель «дотянет» рычаг рулевой машинки до нейтрального положения. С этой целью введена цепочка обратной связи yR23y С8У R19.

Конструктивно бортовая.часть выполнена в виде двух печатных плат, закрепленных одна над другой. Приемник, формирователь и один из сервоусилителей собраны на одной плате (рис. 9). На другой плате размещены три сервоусилителя. Соединения между платами выполнены проводом МГШВ-0,12.

Все резисторы, применяемые в приемнике, формирователе и сервоусилителях,— МЛТ-0,125. Электролитические конденсаторы— К50-6. Конденсаторы приемника С1У С2У С5, С9 — КТ-1, конденсаторы сервоусилителей С4 — МБМ, С7— К53-1, остальные конденсаторы — КЛС. Катушки Lly L3 приемника наматывают на каркасах диаметром 5 мм, снабженных подстроечным сердечниками (например СЦР-1), проводом ПЭВ-1 0,5 виток к витку. Они содержат по 12 витков каждая. Катушки L2y L4 наматывают соосно с катушками L/, L3y они содержат по 5 витков провода ПЭЛШО 0,16. Дроссель Др1 приемника наматывают на резисторе МЛТ-0,25 сопротивлением 10 кОм проводом ПЭВ-1 0,16. Он содержит 24 витка с отводом от середины.

Рулевая машинка выполнена на базе серийной рулевой машинки аппаратуры РУМ-2. Двигатель работает от напряжения 2,4— 3 В. Частота вращения 6500 об/мин. Передаточное отношение редуктора рулевой машинки 216. Развиваемый момент на выходном валу 800—1000 г/см.

Переделка рулевой машинки аппаратуры РУМ-2 сводится * к следующему. Перематывают двигатель и устанавливают переменный резистор, для чего к внутренней стороне верхней крышки корпуса приклеивают «подковку» переменного резистора СП1-1 сопротивлением 4,7 кОм, предварительно опиленную под контур крышки. Внутри «подковки» симметрично отверстию выходного вала приклеивают кольцо съема, а к выходной шестеренке приклепывают щетку с токосъемником переменного резистора.

Перед настройкой приемника следует проверить потребляемый им ток, который не должен превышать 8 мА.

Осциллографом (ламповым вольтметром) контролируют наличие сигнала гетеродина на эмиттере транзистора ТЗ. Амплитуда его должна быть в пределах 0,1—0,5 В. При необходимости амплитуду сигнала гетеродина можно регулировать, подбирая конденсатор С9.

Затем осциллограф подключают к выходу приемника и включают передатчик, настроенный на 27,12 МГц. По сигналу передатчика, удаленного на достаточное расстояние, настраивают контуры усилителя ВЧ приемника.

Сигнал с выхода приемника подают на вход формирователя. На выходе 1 формирователя должна наблюдаться последовательность узких импульсов отрицательной полярности.

Правильно собранный формирователь налаживания не требует.

Налаживание сервоусилителей сводится к следующему. Сервоусилитель с подключенной рулевой машинкой соединяют с приемником и формирователем. Включают передатчик, ручки управления которого стоят в среднем (нейтральном) положении. Подключают осциллограф к точке соединения резисторов R16, R17 и конденсаторов С5, Сб. Подбором резистора R9 устанавливают длительность импульса ждущего мультивибратора, равную длительности канального импульса, а резистором R17 выравнивают их амплитуды. Подавая команды с передатчика, проверяют плавность хода рулевой машинки. Если машинка совершает колебания около среднего положения, подбирают резистор R19.

Источник: Лучшие конструкции 27-й выставки творчества радиолюбителей. Сборник. М., ДОСААФ, 1977. 287 с. с ил. На конц. пол.: сост. А. В. Гороховский.

nauchebe.net

Аппаратура радиоуправления моделями | Электронные игрушки


Для передачи команд используется число-импульсный код. Шифратор передатчика построен на двух микросхемах серии К561 (рис.1). Генератор передатчика собран по простейшей схеме с кварцевой стабилизацией частоты на транзисторе VT2. Колебательный контур L1C3 настроен на частоту кварцевого резонатора, равную 27,12 МГц.


В передатчике не предусмотрено специальных мер для согласования колебательного контура передатчика с антенной, поэтому излучаемая мощность передатчика невелика, и радиус действия системы радиоуправления составляет 5…10 м. Для повышения дальности можно повысить иаяряжеиие питания передатчика до 9 В и применить согласующий CLC-контур и удлиняющую катушку.


Схема приемника системы радиоуправления приведена на рис.2. Входной каскад приемника собран по схеме сверхрегенеративного детектора ва транзисторе VT1. Сверхрегенератор обладает замечательными свойствами — высокой чувствительностью, малой


зависимостью уровня выходного сигнала от уровня входного, простотой, однако ему свойственны и недостатки — малая избирательность, излучение сигнала, в результате которого он работает как маломощный передатчик и может мешать другим приемникам. Работа сверхрегенеративного детектора описана во многих книгах по радиоуправлению и здесь не рассматривается.


На нагрузочном резисторе R3 входного каскада выделяются кроме полезного сигнала пилообразные импульсы гашения с частотой 40…60 кГц, для их фильтрации используется цепь R4 С9, для этой же цели служит конденсатор С10. Эти же элементы подавляют кратковременные импульсные помехи (например, от электродвигателей модели) и частично шумы сверхрегенеративного детектора.


Примерная форма полезного сигнала на коллекторе транзистора VT2, работающего в режиме линейного усиления, показана на первой диаграмме рис.3. Этот сигнал еще далек от пачек импульсов, необходимых для работы дешифратора. Для получения хорошей прямоугольной формы импульсов служит усилитель-формирователь на транзисторе VT3. При отсутствии полезного сигнала, когда на коллекторе транзистора VT2 существует шумовой сигнал сверхрегенератора небольшой амплитуды, транзистор VT3 находится в состоянии неглубокого насыщения, напряжение между его коллектором и эмиттером составляет 250…300 мВ и он не усиливает входной сигнал. Такая рабочая точка транзистора VT3 устанавливается подстроеч-ным резистором R6.


При появлении пачек радиочастотных импульсов сверхрегенеративный детектор подает на базу транзистора VT2 пачки импульсов положительной полярности, на коллекторе VT2 и базе VT3 появляются сигналы в соответствии с первой диаграммой рис.3. Отрицательная полуволна сигнала закрывает транзистор VT3, и на его коллекторе формируются импульсы положительной полярности, открывающие ключевой каскад на транзисторе VT4. На его коллекторе формируются пачки импульсов отрицательной полярности с амплитудой, равной напряжению источника питания, они подаются на вход дешифратора команд.


Схема дешифратора команд приведена на рис.4. Пачки входных импульсов отрицательной полярности поступают на часть дешифратора на микросхемах DD1 и DD2. После приема очередной пачки импульсов счетчик DD2 устанавливается в состояние, соответствующее числу импульсов в пачке. В качестве примера на рис.3 проиллюстрирована работа счетчика в случае приема пачек из пяти импульсов. К моменту окончания пачки на выходах 1 и 4 счетчика появляются лог. 1, на выходе 2-лог.0 (диаграммы DD2:3, DD2:4, DD2:5 на рис.3). Фронтом импульса с детектора паузы DD1.2 происходит перепись состояния счетчика в сдвигающие регистры DD3.1, DD4, DD3.2, в результате чего на их выходах 1 появляются соответственно лог. 1, лог.0, лог.1.


После окончания второй пачки из пяти импульсов импульс с выхода детектора паузы DD1.2 сдвигает ранее записанную информацию из разрядов 1 сдвигающих регистров в разряды 2, а в разряды 1 записывает результат подсчета числа импульсов очередной пачки и т. д. В результате при непрерывном приеме пачек из пяти импульсов на всех выходах сдвигающих регистров DD3.1 и DD3.2 будут лог.1, на всех выходах DD4 — лог.0. Эти сигналы поступают на входы мажоритарных клапанов микросхемы DD5, на их выходах появляются сигналы, соответствующие входным, они приходят на входы дешифратора DD6. На выходе 5 дешифратора появляется лог.1, которая и является признаком приема команды с числом импульсов, равным пяти.


Так происходит прием сигналов при отсутствии помех. Если же силен уровень помех, число импульсов в пачке может отличаться от необходимого. В этом случае сигналы на выходах каждого из сдвигающих регистров будут отличаться от правильных. Предположим, что при приеме одной из пачек вместо пяти счетчик насчитает шесть импульсов. После приема двух пачек из пяти импульсов и одной из шести состояния выходов регистров DD3.1, DD4 и DD3.2 будут соответственно следующими: 011,100, 111.


На входы элемента DD5.1 поступят две лог.1 и один лог.0. Поскольку выходной сигнал мажоритарного клапана соответствует большинству сигналов на его входах, он выдаст на вход 1 дешифратора DD6 лог.1. Аналогично элемент DD5.2 выдаст лог.0, элемент DD5.3 — лог.1. На выходе 5 дешифратора будет лог.1, так же как и в случае приема сигналов без помех.


Таким образом, если в последовательности пачек импульсов, поступающих на вход дешифратора команд, в любых трех подряд идущих пачках две имеют правильное число импульсов, на нужном выходе микросхемы DD6 будет постоянно поддерживаться лог. 1.




Кнопка

(рис.1)


Число

импульсов

Команда


ПВ


ЛВ


Н


Открытый

транзистор

SB1


SB2


SB3


SB4


SB5


SB6


SB7

1


2


3


4


5


6


7

Фара


Вправо


Сигнал


Влево


Стоп


Вперед


Назад


0


-1


0


1


0



1



0


0


1


0


0



0


0


0


1

VT2



VT1






Если не нажата ни одна из кнопок передатчика, на выходах 1,2,4 счетчика после окончания пачки из восьми импульсов лог.0 и на всех используемых выходах дешифратора DD6 также лог.0. В табл.1 приведены соответствие команд числу импульсов пачек и выходные сигналы дешифратора системы. Пачка из пяти импульсов — это команда «Стоп», при ее приеме, как уже указывалось выше, лог.1 появляется на выходе 5 DD6. Эта лог.1 поступает на входы R триггеров DD7.1 и DD7.2 и устанавливает их в 0. Мы пока не будем рассматривать роль микросхемы DD8 и будем считать, что сигнал при прохождении ее элементов не меняется. В результате приема команды «Стоп» на выходах ПВ, ЛВ и Н (назад) будут лог.0, двигатели, подключенные к указанным выходам через усилители, будут остановлены.


При подаче команды «Вперед» лог.1 появится на выходе 6 DD6, она установит триггер DD7.2 по входу S в состояние 1, триггер DD7.1 независимо от своего исходного состояния установится в состояние О по входу С, так как на его входе D лог.0. В результате на выходах ПВ и ЛВ появятся лог.1, на выходе Н — лог.0, оба двигателя планетохо-да будут вращаться, обеспечивая движение модели вперед. При подаче команды «Назад» триггер DD7.1 будет в состоянии 1, DD7.2 — в состоянии 0, двигатели обеспечат движение модели назад.


Указанные команды хранятся в триггерах микросхемы DD7 и после отпускания кнопок SB5-SB7. Предположим, что при движении модели вперед будет нажата кнопка SB2 «Вправо». В этом случае лог.1 появится на выходе 2 DD6, она поступит на вывод 2 элемента DD1.4 и изменит лог.1 на его выходе на лог.0. В результате сигнал ПВ станет равным нулю, и правый двигатель остановится. Модель будет разворачиваться вправо за счет левой гусеницы (вторая строка табл.1). При движении назад нажатие кнопки SB2 также заставит измениться сигнал на выходе элемента DD1.4 на противоположный, но теперь уже с лог.0 на лог.1, правый двигатель также затормозится и модель также будет разворачиваться вправо. Аналогично ведет себя модель и при нажатии кнопки SB4 «Влево».


Команды «Вправо» и «Влево» не запоминаются, они действуют лишь во время нажатия соответствующей кнопки. Аналогично не запоминаются и команды «Фары» и «Сигнал» (SB1 и SB3). При нажатии на эти кнопки включаются соответственно транзисторы VT2 и VT1. Их базы подключены к выходам дешифратора DD6 без ограничительных резисторов, что допустимо при напряжении питания микросхем серии К561 в пределах 3…6 В.


Микросхема DD8 служит для сопряжения дешифратора системы радиоуправления с платой планетохода, обеспечивающей маневр при объезде препятствий. Использование микросхемы Исключающее ИЛИ обеспечивает управляемость модели и в те моменты времени, когда она выполняет автоматический маневр. Полная схема соединения узлов планетохода приведена на рис.5. Здесь А1 — приемник по схеме рис.2, А2 — плата с микросхемами DD1-DD4 рис.211, A3 — дешифратор системы по схеме рис.4, А4 — усилители двигателей. На схеме рис.5 показано также подключение лампы фары HL1. Автором не была использована команда «Сигнал», источник звукового сигнала может быть включен в коллекторную цепь транзистора VT1 аналогично включению HL1 в цепь коллектора VT2.’



Puc.5


Питание электродвигателей и узлов А1-АЗ разделено для исключения влияния помех от двигателей на электронную часть планетохода. Общие провода обеих цепей питания объединяются лишь в узле А4, на это надо обратить внимание при монтаже. Для исключения влияния помех от двигателей в их цепи питания включены дроссели L1-L4 и конденсаторы С1-С4, металлические корпуса двигателей соединены с общим проводом.


При отсутствии узла А2 на входы П, Л, С узла A3 можно подать напряжения в соответствии с указаниями на рис.5, можно также исключить микросхему DD8 на рис.4, соединив непосредственно выход триггера DD7.1 с выходом Н6, а выход триггера DD7.2 со входами DD 1.3 и DD 1.4.


В системе радиоуправления использованы резисторы МЛТ, керамические конденсаторы КТМ (С1 на рис.2), КМ-5 и КМ-6, электролитические конденсаторы К50-6 (С4, С8, C11, C12 на рис.2), К50-16 (С13 на рис.2). Подстроенный резистор R6 на рис.2 типа СПЗ-16, его выводы отогнуты под прямым углом. В системе использованы стандартные дроссели ДМ-0,2 30 мкГн (L2 на рис.2) и ДМ-3 12 мкГн (L1-L4 на рис.5), можно использовать и самодельные с близкими параметрами. Кварцевый резонатор в передатчике — в стеклянном корпусе диаметром 10 мм на частоту 27,12 или 28…28,2 МГц. При отсутствии кварцевого резонатора передатчик можно собрать по любой из опубликованных схем, сохранив схему формирователя пачек и модулятора по рис.1. Катушка L1 колебательного контура передатчика намотана на каркасе диаметром 5 мм и подстраивается сердечником из карбонильного железа диаметром 4 мм и длиной 6 мм. Она содержит 12 витков провода ПЭЛШО-0,38. Катушка L1 приемника намотана на каркасе диаметром 8 мм тем же проводом и содержит 9 витков, она подстраивается сердечником из карбонильного железа диаметром б мм. В передатчике можно использовать такую же катушку, как и в приемнике.


Батарея питания передатчика — 3336, на модели для питания двигателей использованы четыре элемента А343, электронная часть работает от четырех элементов A316. Антенной приемника служит велосипедная спица длиной 300 мм, антенна передатчика телескопическая, состоит из четырех колен общей длиной 480 мм. Передатчик собран в пластмассовом корпусе с размерами 75х1500×30 мм, в нем установлен специальный пульт управления, описанный далее.


Сборку системы радиоуправления и ее настройку нужно проводить в следующей последовательности. На плате передатчика необходимо собрать цифровую часть, установить все резисторы, кроме R5, и транзисторы, но не устанавливать кварцевый резонатор, катушку L1 и конденсаторы СЗ-С5. Подбором резисторов R1 и R2 установить частоту импульсов на выходе DD1.2 180…220 Гц со скважностью, близкой к 2, затем проверить правильность генерации пачек так, как это описано выше.


Затем можно собрать дешифратор команд и, установив в передатчик резистор R5, соединить коллектор транзистора VT1 передатчика со входом дешифратора. Напряжение питания обеих плат можно использовать общее 4,5 В. Нагрузкой транзистора VT1 передатчика будут последовательно соединенные резисторы R4, R6 и переход база- эмиттер транзистора VT2. Дешифратор следует проверить, как это описано выше.


Дальнейшую проверку можно производить, предварительно соединив входы Л и П с плюсом источника питания, вход С — с общим проводом. В этом случае сигналы на выходах Н, ЛВ, ПВ при нажатии кнопок передатчика должны соответствовать указанным в табл.1. После этого можно соединить узлы A3 и А4 и двигатели модели по схеме рис.222. Дроссели L1-L4 и конденсаторы С1-С4 следует подпаять непосредственно к выводам двигателей.


Далее следует проверить четкость управления моделью по паре проводов, соединяющих платы передатчика и дешифратора. Если все работает нормально, следует полиостью собрать передатчик и приемник. После сборки приемника нужно предварительно подстроить резистор R6. Для этого следует «сорвать» сверхрегенеративный режим транзистора VT1, замкнув накоротко колебательный контур L1 С2, подключить между коллектором и эмиттером VT3 вольтметр, установить движок R6 в положение минимального сопротивления и, плавно увеличивая его сопротивление, установить по вольтметру напряжение 250…300 мВ, при этом, возможно, придется подобрать резистор R5. Сиять перемычку с контура L1 С2.


Включив передатчик и приемник и постепенно увеличивая расстояние между ними, следует подстроить их контура по максимуму амплитуды сигнала, наблюдаемого при помощи осциллографа или вольтметра переменного напряжения в контрольной точке КТ1. Далее следует подстроить резистор R6 для получения правильной формы импульсов в контрольной точке КТ2 в соответствии с рис.220. Собрав целиком модель по схеме рис.5 и убедившись в нормальной работе системы управления на расстояниях 2…3 м, необходимо добиться максимальной дальности действия подстройкой резистора R6.


В передатчике и приемнике можно использовать практически любые высокочастотные п-р-п кремниевые транзисторы (КТ316, КТ312, КТ3102, КТ315 с любыми буквенными индексами). Микросхему К561ЛП13 можно заменить на К561ЙК1, при их отсутствии в ущерб помехоустойчивости можно исключить сравнение последовательно приходящих команд, заменив микросхемы D03-DD5 дешифратора команд на одну микросхему К561ИР9.


В передатчике в качестве кнопок SB2, SB4, SB6, SB7 использован специальный пульт, удобный для подачи команд с четким направленным значением. Пульт позволяет подавать одновременно и две не исключающие друг друга команды, например «Вперед» и «Вправо», что, однако, здесь не используется.


В качестве контактной системы пульта использованы четыре микропереключателя. На рис.9 показана его конструкция, размеры указаны применительно к микропереключателям ПМ2-1, существует много типов микропереключателей с такими же размерами.



Микропереключатели 3 приклеены к основанию 2, изготовленному из текстолита толщиной 2…3 мм. Снизу к основанию 2 четырьмя винтами 7 или заклепками прикреплена пластина 1, изготовленная из латуни или жести толщиной 0,2…0,3 мм. В центре к этой пластине винтом М2 б с шайбой прикреплен рычаг 5 из органического стекла.


При покачивании рычага 5 он давит на штоки микропереключателей 3 и переключает их. Если на рычаг надавить по диагонали, включатся два соседних микропереключателя.


Сборку пульта целесообразно произвести в следующем порядке. Соединить между собой пластины 1 и 2, винтом с шайбой закрепить на пластине 1 рычаг 5. Приклеить эпоксидным клеем микропереключатели 3 к пластине 2 так, чтобы штоки микропереключателей касались рычага 5.


После полимеризации клея приклеить получившийся блок к крышке пульта 4 или для обеспечения ремонтопригодности закрепить его каким-либо другим способом, центрируя при этом блок по квадратному отверстию в крышке пульта.

В качестве SB1 и SB5 использованы кнопки КМ1-1.


 


Источник: неизвестен

www.radiomexanik.spb.ru