ПРОСТАЯ АППАРАТУРА РАДИОУПРАВЛЕНИЯ

May 19, 2010 by admin Комментировать »

А. Проскурин

В данной статье пойдет речь об аппаратуре радиоуправ­ления моделями или игрушками в пределах комнаты или зала. Мощность таких передатчиков не превышает 10 мВт (напомним, что если эта мощность достигает 1 Вт — пре­дела, разрешенного в СССР для управления моделями, то требуется разрешение областной Инспекции электро­связи).

Полоса излучаемых частот не должна превышать 25 кГц, несущие частоты — 27,12 ± 0,6%; 28,0 — 28,2 и 144 — 146 МГц.

Рассматриваемая аппаратура обеспечивает уверенный радиус действия 10 м при чувствительности приемника не хуже 10 мкВ.

Аппаратура содержит передатчик и приемник с дешифра­тором команд, с ее помощью можно управлять опреде­ленным образом доработанным игрушечным автомобилем, который будет выполнять команды: «Вперед», «Назад», «Поворот влево», «Поворот вправо», «Фары» и «Стоп».

clip_image002

Рис. 1. Принципиальная схема передатчика

На рис. 1 показана принципиальная схема передатчи­ка. Он состоит из модулятора и задающего генератора. Модулятор представляет собой мультивибратор на тран­зисторах VI и V2. Нагрузкой V2 является входное со­противление задающего генератора, выполненного на тран­зисторе V3. Задающий генератор собран по схеме индук­тивной трехточки. В цепь коллектора транзистора V3 включен контур L3C7, настроенный на частоту 28,1 МГц, в цепь базы — контур L2C5 на частоту 14,05 МГц. При включении одной из кнопок SIS5 мультивибратор вырабатывает командные сигналы — низкочастотные ко­лебания прямоугольной формы. Когда транзистор V2 открыт, задающий генератор генерирует высокочастотные колебания на частоте 28,1 МГц в виде пакета прерываю­щихся посылок, которые с катушки связи L4 поступают на согласующий антенный контур L5C8 и антенну W1. Низкая частота командных сигналов определяется емкостью конденсаторов С1 и С2 и сопротивлением резисторов R7 и R8, а также одного из резисторов R2R6.

clip_image004

Рис 2. Принципиальная схема приемника с дешифратором команд

Принципиальная схема приемника показана на рис. 2. Он состоит из сверхрегенеративного каскада, усилителя-ограничителя и дешифраторов.

Электромагнитные колебания высокой частоты (28,1 МГц) принимаются антенной, которая преобразует их в элек­трические сигналы. Эти сигналы через конденсатор связи С1 поступают на сверхрегенератор (каскад.на транзисторе VI). В цепь коллектора VI включены контур L1СЗ, на­строенный на частоту 28,1 МГц, и конденсатор С2, ко­торый создает положительную обратную связь между эмит­тером и коллектором транзистора. Эта обратная связь вызывает возникновение генерации на частоте входного контура L1C3. Колебания усиливаются и детектируются транзистором VI. Генерация идет с частотой гашения, равной 50 — 60 кГц, что превышает наивысшую частоту командного сигнала. Частота гашения определяется по­стоянной времени цепи R4C4. После усиления и детекти­рования ВЧ сигнала на резисторе R4 выделяются составляю­щая низкочастотного командного сигнала и частота гашения.

clip_image006

Продолжение рис. 2

Составляющая частоты гашения подавляется фильтром R3C7, а составляющая командного сигнала поступает на вход усилителя-ограничителя.

Для четкой работы дешифраторов необходимо команд­ный сигнал усилить и ограничить до уровня 3 — 3,5 В. Это делает усилитель-ограничитель, выполненный на тран­зисторах V2 и V3. Задача каждого дешифратора — вы­деление переданной команды. Рассмотрим работу первого дешифратора (транзисторы V4 и V5). Транзистор V4 рабо­тает в ключевом режиме, V5 совместно с контуром L3C14, диодом VII, конденсатором С12, резистором нагрузки R11 представляет собой активно-избирательный LC-фильтр. Когда командных сигналов нет, транзисторы V5, V4 за­крыты. Если на вход дешифраторов (точки А и Б) посту­пит командный сигнал с частотой настройки контура, сопротивление контура резко возрастет и большая часть сигнала с делителя R12 — контур L3C14 будет подана на базу транзистора V5. Он усилит данный сигнал, ко­торый через конденсатор С12 поступит на диод VII. Про-детектированное напряжение с отрицательным знаком через катушку L3 будет приложено к базе транзистора V5. Ток в цепи его коллекторной нагрузки возрастет. Под дей­ствием напряжения на резисторе R11 транзистор V4 от­кроется, лампы HI, H2 засветятся.

Второй дешифратор выполнен на транзисторе V6. В исходном состоянии подвижный контакт реле К1.1 на­ходится в положении, показанном на схеме. Двигатель М2 обесточен. При поступлении соответствующего команд­ного сигнала транзистор V6 откроется, реле сработает, и двигатель М2, подключенный к источнику питания GB1, повернет передние колеса влево. Как только колеса по­вернутся на угол 30° относительно продольной оси мо­дели, концевой выключатель S1 замкнет цепь базы тран­зистора V6 с положительной шиной, транзистор V6 закроется, а подвижный контакт К.1.1 примет перво­начальное положение. Подвижный контакт К1.1 может принять первоначальное положение и в том случае, если подача командного сигнала прекратится раньше. Для поворота колес в противоположную сторону подается командный сигнал с резонансной частотой контура L5C18. Как только передние колеса повернутся на угол 30°, кон­цевой выключатель S2 замкнет цепь базы транзистора V7 с положительной шиной, и транзистор V7 закроется, а подвижный контакт К2.1 примет исходное положение. Угол поворота передних колес зависит от длительности командной посылки. Дешифратор на транзисторах V8, V9, V10 имеет два устойчивых состояния. Дешифратор, собранный на транзисторах V8 и V10, способен выполнять вначале команду «Назад», а после этого команду «Стоп». Тран­зистор V10 в этом случае является дополнительным клю­чом. Дешифратор, собранный на транзисторе V9, выпол­няет команду «Вперед». В исходном состоянии контакты реле К3.1 и КЗ.2находятся в положении, указанном на схе­ме. В этом случае на тяговый двигатель Ml от источника питания GB1 будет подано напряжение 4,5 В, модель по­едет вперед. Чтобы остановить игрушку, необходимо по­дать командный сигнал на резонансной частоте контура L6C19. В результате транзистор V8 откроется и срабо­тает реле КЗ. Одновременно откроется транзистор V10. На двигатель Ml будет подано напряжение противопо­ложной полярности, и модель поедет назад. Если во время движения назад прекратить подачу командного сигнала, реле КЗ останется включенным, а транзистор V10 за­кроется. Игрушка остановится, что будет соответствовать команде «Стоп». Это произойдет потому, что транзистор V10 открывается только за счет командного сигнала, посту­пающего на базу транзистора V8. Реле КЗ включается и остается включенным не только за счет командного сигна­ла, но и за счет поступающего через резистор R18 дополнительного отрицательного напряжения с коллек­тора транзистора V9 на базу транзистора V8. Чтобы модель двигалась вперед, необходимо подать командный сигнал с резонансной частотой контура L7C21. Транзистор V9 откроется, напряжение на его коллекторе уменьшится, это передается через резистор R18 на базу транзистора V8, который закроется, а контакты реле К3.1 и КЗ.2 при­мут первоначальное положение. Будет подано напряжение на двигатель Ml. Модель поедет вперед.

clip_image008

Рис. 3. Монтажная плата передатчика:

а — расположение элементов; б — печатный монтаж

Конструкция и детали передатчика. Корпус передатчика пластмассовый с габаритами П5 х 75 х 35 мм. Внутри размещается печатная пла­та (рис. 3) и батарея «Крона». В отверстиях на передней панели размещены самодельные командные кнопки. Ан­тенна — медная проволока (трубка) диаметром 3 — 5 и Длиной 500 мм. Конденсаторы С1 — С4 К-10-7Б или КЛС, конденсаторы С5 — С7 КТ, а С8 КПМ, МП. Дроссель L1 Д 0,1 30 мкГ, его можно изготовить, намотав вна-вал 60 витков провода ПЭВ-2 0,1 на резисторе МЛТ-0,5 100 кОм. Все резисторы УЛМ, УЛМ-0,125 или МЛТ-0,25. Катушки L2 L5 намотаны на каркасах из радиопласт­массы диаметром 8 мм и длиной 12 мм, подстроечные сер­дечники катушек L2 L5 СЦР-1 диаметром 6 мм (мож­но использовать и другие сердечники, зная, что ферритовый увеличивает индуктивность катушки, а латунный — уменьшает). Катушка L2 содержит 12 витков ПЭВ-2 0,35, намотанных виток к витку, с отводом от 4-го витка, счи­тая снизу. Катушка L3 содержит 14 витков с отводом от середины. Катушка L4 намотана с шагом 1 мм поверх катушки L3 и содержит 4 витка. Катушка L5 содержит 14 витков. Для катушек L3 L5 применен провод ПЭВ-2 0,5 — 0,7. Транзисторы VI и V2 (КТ 301 Ж) можно заменить на транзисторы той же структуры с коэффициентом пе­редачи по току h213 не менее 50 и обратным током коллек­тора не более 10 мкА. Транзистор V3 (П401) может быть П402, П403, П423 или П416.

Детали приемника. Антенна — проволока диа­метром 1,5 мм и длиной 10 см. Конденсаторы С4 С7,С12 С24 К-10-7Б или КЛС; С8 — С11 К-50-6; С2 КПК-МП. Резисторы УЛМ-0,125 или МЛТ-0,25. Дроссели L2 Д 0,1, L8 и L9 Д 0,6 — 16 мкГ. Катушка L1 содержит 14 витков ПЭВ-2 0,51, намотанных на каркасе диаметром 8 и дли­ной 12 мм. Катушки L3L7 намотаны на трех сложен­ных ферритовых кольцах марки 1000НН (7 X 4 X 2). Их можно заменить на ферритовые кольца больших раз­меров, а также на броневые ферритовые сердечники Б14 1500НМ. Замена потребует изменить число катушек, а так­же увеличить размеры печатной платы приемника. Плага приемника показана на рис. 4. Транзистор П401 должен быть с h21э не менее 60. Транзистор МП39 можно заменить на МП16, МП41.МП42, а КТ315В — на транзистор той же структуры с h21э не менее 35, с максимально допустимой силой тока коллектора больше тока лампочек Л1, Л2. Транзистор ГТ404А можно заменить на КТ805. Диоды Д9 или Д2 применяются с любым буквенным индексом Реле K1 и К2 — РЭС-10 (РС4.524.302), а реле КЗ — РЭС-9 (РС4.524.200). Двигатель Ml — тот, что установлен на игрушке, а двигатель М2 — ДКб-19. Лампочки Л2иЛ1 — медицинские на 4,5 В с током потребления 30 мА.

clip_image010

clip_image012

Рис. 4. Монтажная плата приемника:

а — расположение элементов; б — печатный монтаж

Настройка приемника Перед сборкой при­емника необходимо отрегулировать реле, чтобы оно сраба­тывало при напряжении 5 В, для этого ослабляются воз­вратные пружины. Вначале настраивается усилитель-ограничитель, затем дешифратор и сверхрегенератор.

К контрольной точке Б подключается осциллограф. Вывод конденсатора С8, идущий к сверхрегенератору,. отпаивается. К этому выводу подключается звуковой генератор, с которого подается сигнал на частоте 1 кГц, сначала 5, а затем 50 мВ.

Подключается источник питания GB2 напряжением 9 В. Подбором резисторов R6 и R9, затем R7 и R10 добивают­ся двустороннего ограничения сигнала так, чтобы дли­тельность импульса равнялась длительности паузы.

Настройку дешифраторов осуществляют, ориентируясь на табл. 1.

В цепь коллектора транзистора настраиваемого кас­када включается миллиамперметр на 50 мА, к коллектору подключается осциллограф. Со звукового генератора по­дается сигнал звуковой частоты амплитудой 2 мВ. Точ­ную настройку дешифраторов осуществляют подбором емкости конденсатора контура. Подбором резисторов R12 — R16 следует добиться полосы срабатывания реле дешиф­раторов, равной 400 Гц. Затем проверяется функциониро­вание всего дешифратора путем кратковременной передачи сигналов от звукового генератора на каждой командной частоте.

Таблица 1

Команда

Частота, Гц

Контур

Индуктив­ность катуш­ки, мГ

Число витков катушки

«фары»

2500

L3C14

400

420

«Поворот налево»

3200

L4C15

340

400

«Поворот направо»

4050

L5C18

220

380

«Назад»

4700

L6C19

165

360

«Вперед»

5600

L7C21

140

340

После этого, подпаяв конденсатор С8, настраивают сверхрегенератор. К конденсатору СП подключается ос­циллограф. На генераторе типа Г4-17 устанавливают час­тоту 28,1 МГц (модуляция амплитудная частотой 1000 Гц) и выходное напряжение, равное 400 мВ, и подключают к генератору проволочную антенну. Изменяя сопротив­ление резистора R1, емкость конденсатора С2 и положение сердечника катушки Ы, добиваются появления на экране осциллографа сигнала частотой 1000 Гц. Теперь следует уменьшить амплитуду выходного напряжения генератора до величины, при которой на экране будет еле заметна час­тота модуляции. После чего процесс настройки указанны­ми выше элементами повторяется.

Настройку передатчика осуществляют вместе с приемником, у которого к коллектору транзисто­ра V3 подключается осциллограф.

Приемник размещается на расстоянии 2 м от пере­датчика. Вместо резистора R2 временно впаивается пере­менный резистор сопротивлением 22 кОм. С помощью подстроечных сердечников катушек L2 L5 и конденса­тора С8 передатчик настраивается на частоту приемника, при этом на экране осциллографа наблюдается сигнал с частотой мультивибратора. Передатчик удаляется на Расстояние 8 — 10 м от приемника, и настройка повторя­ется. Мультивибратор настраивается на генерацию точ­ных командных частот, для чего вместо R2 R6 поочередно впаивается переменный резистор, который потом заменяется необходимым постоянным.

Точность настройки командных частот определяют ме­тодом фигур Лиссажу по осциллографу, у которого вход «X» соединен со звуковым генератором, а вход «Y» — с транзистором V3 приемника.

ЛИТЕРАТУРА

Бобров Н. В. Радиоприемные устройства. — М.: Энергия, 1958.

Васильченко М. Е., Дьяков А. В. Радиолюбительская телемеханика. — М. : Энергия, 1979.

Дьяков А. В. Радиоуправляемые автомодели. — М.: ДОСААФ, 1973.

Миль Г. Электронное дистанционное управление моделями. — М.: ДОСААФ, 1980.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты