СОГЛАСУЮЩИЙ РЕГУЛЯТОР ХОДА

May 19, 2010 by admin Комментировать »

Подавляющее большинство моделистов несомненно отдает предпочтение пропорциональной системе ра­диоуправления, построенной, как правило, по стан­дартной схеме, принятой во многих странах. Импульс­ный блок в передатчике генерирует последователь­ность коротких импульсов манипуляции, длительность кото­рых составляет 0,2…0,4 мс, а период повторения — 20…25 мс (в зависимости от аппаратуры). Информация о величине по­даваемой команды содержится в различных по времени паузах между импульсами манипуляции. Таким образом, пауза между двумя импульсами манипуляции соответствует одному канальному импульсу. Канальный импульс форми­руется после детектирования в приемной части аппаратуры управления. Средняя его длительность для «нулевой» коман­ды равна 1,5…1,8 мс. Соответственно при варьировании команды от минимума до максимума длительность каналь­ного импульса изменяется от 0,9…1,2 мс до 2,1…2,4 мс. Этот канальный импульс поступает на исполнительные устройства аппаратуры: рулевые машинки, регулятор хода или парусную лебедку.

Важной частью аппаратуры пропорционального радио-упразлекия для судо- и автомоделей является регулятор хода, позволяющий плавно изменять частоту вращения вала силового электродвигателя в зависимости от длительности канального импульса. Конечным звеном этого устройства обычно служит транзистор, работающий в ключевом режиме и коммутирующий ток через электродвигатель. В небольших моделях чаще всего применяются микроэлектродвигатели ДП-4, ДП-10, ДИМ-1 и им подобные, но они, хотя и полу­чили широкое распространение, имеют низкий КПД, недол­говечны и создают сильные радиопомехи. Гораздо лучшими характеристиками обладают электродвигатели типа ДПМ и ДПР. Однако эти моторы чаще всего работают от напряже­ния 27…30 В, что затрудняет их использование на неболь­ших моделях, поскольку приходится устанавливать много батарей или аккумуляторов для получения необходимого напряжения. Можно, правда, применить преобразователь на­пряжения для питания от низковольтного источника, но в данном случае не всегда удается реализовать возможно­сти такого двигателя. Поэтому предлагаем способ более полного использования положительных качеств электромото­ров типа ДПМ и ДПР, совместив в одном узле регулятор хода и преобразователь напряжения.

Электронное устройство состоит из опорного генератора, элементов логики, расширителя импульсов и управляемого генератора (см. функциональную схему).

Входной сигнал представляет собой стандартный каналь­ный импульс длительностью 1,5+0,5 мс и амплитудой 5+0,5 В. Канальный импульс запускает опорный генератор, вырабатывающий импульс длительностью 1,5 мс. Он посту­пает на элементы логики, где происходит его сравнение с канальным импульсом, выделение абсолютной разности их длительностей и определение знака разности для измене­ния направления вращения электродвигателя при командах «вперед» и «назад». Сигнал, длительность которого пропор­циональна абсолютной разности длительностей канального и опорного импульсов, поступает на расширитель, обеспечи­вающий «растяжку» этого сигнала в пределах 0…20 мс и формирующий из него сигнал управления генератором.

clip_image004

Принципиальная схема регулятора хода:

VD1 КС147А, VD2—VD4 КД522Б, VD5, VD6 КД212Б; VT1, VT2, VT7 КТ3102Д, VT3, VT4 К.Т342А, VT5, VT6 КТ816Г; DD1 К564ТМ2, DU2 К564ЛЕ .

clip_image006

Функциональная схема регулято­ра хода:

I — опорный генератор, II — расширитель импульса, III — управляемый генератор.

clip_image008

Осциллограммы напряжений в контрольных точках регулятора.

clip_image010

Трансфор­маторный модуль.

clip_image012

Монтажная плата регулятора хода со схемой расположения элементов.

Управляемый генератор по команде с расширителя им­пульсов вырабатывает пачки высокочастотных колебаний, предназначенные для питания электродвигателя.

Входной канальный импульс tK (эпюра 1, см. осцилло­граммы напряжений) поступает через разъем ХР1 (см. прин­ципиальную схему) на входы микросхем DD1.1, DD2. На DD1.1 собран по схеме одновибратора опорный генера­тор, вырабатывающий опорный импульс too (эпюра 2). Под­строенным резистором R4 устанавливают длительность опор­ного импульса 1,5 мс. На МС DD2 собран узел логики, определяющий знак разности между длительностью входно­го и опорного импульсов (выводы 4 и 10 элементов DD2.2, DD2.3). На выводе 4 DD2.2 появляется импульс, когда дли­тельность входного импульса меньше, чем длительность опорного. В противном случае импульс появляется на выводе 10 DD2.2. Эти сигналы управляют триггером DD1.2 пере­ключения полярности питания электродвигателя М1.

Сигнал триггера усиливается транзистором VT7 (эпюра 8), в его коллекторную цепь включено реле К1, переключаю­щее полярность питания М1. Одновременно на выходе эле­мента DD2.4 (вывод 11) происходит формирование импуль­са, длительность которого пропорциональна абсолютной разности длительностей входного и опорного импульсов. Этот сигнал (эпюра 3) поступает на расширитель импульсов на элементах VD2, VT1, С4, R3, R5, R6. Расширение импуль­сов основано на перезаряде конденсатора С4 через резистор R3 до уровня отпирания транзистора VT1 (эпюра 4).

На коллекторе VT1 формируется управляющий сигнал для задающего генератора преобразователя напряжения. Управ­ление задающим генератором происходит через транзистор VT2, включенный в эмиттерные цепи транзисторов VT3, VT4. Если VT2 открыт (эпюра 5), генератор начинает вырабаты­вать колебания с частотой около 15 кГц (эпюра 6).

Задающий генератор собран по схеме двухтактного авто­генератора с трансформаторной связью. Обмотка III транс­форматора Т1 нагружена на выходной каскад преобразова­теля — транзисторы VT5, VT6. Трансформатор Т2 повышает напряжение до необходимой величины, которое снимают с обмотки II, выпрямляют и используют для питания элек­тродвигателя. Применение схемы преобразователя с задаю­щим генератором вызвано необходимостью получить возможно больший КПД устройства и обеспечить на­дежность запуска преобразователя при максимальной на­грузке.

Регулятор хода предназначен для электродвигателя ДПР-42-Н1-03 (напряжение питания 27 В, мощность на валу 5,5 Вт), установлен на модели катера. Устройство имеет га-, бариты 56 X 40 X 21 мм, массу не более 100 г, КПД — 0,82." В нем использованы широко распространенные элементы. Диоды КД522Б можно заменить на любые маломощные кремниевые или германиевые диоды; транзисторы КТ342А — на КТ315В.Г; КТ3102 — с любым буквенным индексом. Мик­росхемы серии К564 допустимо заменить на аналогичные серии К176. Реле РЭС-60 рассчитано на рабочее напряжение S…8 В, паспорт 439. В регуляторе хода используются оксид­ные конденсаторы К53-14, конденсаторы КМ-5, КМ-6, К-73П-3, подстроечные резисторы СП-5-2, СП-3-19, резисторы МЛТ-0,125 или МЛТ-0,25.

Трансформатор Т1 намотан на ферритовом сердечнике из двух сложенных вместе колец К10 X 6 X 3 2000НМ. Обмотка I имеет 2 X 42 витка, провод ПЭЛ-2 0,14; обмотка II — 2X18 витков, ПЭЛ-2 0,14, обмотка III — 2X9 витков, ПЭЛ-2 0,25. Трансформатор Т2 намотан на ферритовом сер­дечнике из двух сложенных вместе колец К20 X 10 X 5 2000НМ. Обмотка I имеет 2 X 20 витков провода ПЭЛ-2 0,61, обмотка II — 2Х 100 витков ПЭЛ-2 0,25. Все обмотки для обеспечения электрической симметрии наматываются двой­ным проводом, а для получения средней точки конец одной обмотки соединяется с началом другой.

Опорный генератор и элементы логики конструктивно оформлены в виде отдельного модуля (на принципиальной схеме входящие в него элементы обведены штрих-пунктир­ной линией с указанием нумерации выводов). Модуль соби­рают с помощью объемного монтажа, от соответствующих точек делают жесткие выводы, затем всю группу помещают в форму и заливают эпоксидной смолой. По той же техно­логии оформляется трансформатор Т1. .

Вилка разъема ХР1 расположена на конце гибкого кабеля, длина которого зависит от места установки регулятора хода на модели. Другой конец кабеля распаивается на печатной ялате и фиксируется на металлической стойке. Гнезда Х1—ХЗ (от разъема МРН8) приклеены в два этажа к пе­чатной плате. Выводы XI впаяны в отверстия на плате, а Х2, ХЗ соединяется с ней гибкими проводами.

Элементы L1, L2, С17 и С18 расположены на выводах электродвигателя.

Транзисторы VT5, VT6 необходимо разместить на неболь­ших радиаторах — пластинках из алюминия толщиной 1 …1,5 мм и площадью 2…3 см2.

При настройке регулятора хода используется имитатор ка­нального импульса (см. книгу Г. Миля «Электронное ди­станционное управление моделями». М., изд-во ДОСААФ СССР, 19S0).

Проверьте правильность монтажа и включите питание. При отсутствии выходного сигнала генератор на транзисто­рах VT3, VT4 должен запуститься, и электродвигатель, под­ключенный к разъему XI заработает. Необходимо проконт­ролировать напряжение на нем (около 30 В) и частоту пре­образования в точке 6 (около 15 кГц), а затем подать на вход регулятора хода канальный импульс с имитатора. На­блюдая осциллограмму в точке 2, подстроенным резистором R4 установите длительность импульса опорного генератора 1,5 мс. Если сделать это не удается, то, переведя R4 в сред­нее положение, подберите величину резистора R2. При дли­тельности канального импульса 1,5 мс, соответствующей «ну­левой» команде, двигатель Ml не должен вращаться. Затем, наблюдая сигнал в точке 6, с помощью подстроечного ре­зистора R3 добейтесь постоянной работы преобразователя при длительности канального импульса 1…2 мс. Одновремен­но проконтролируйте работу реле К1 и изменение направ­ления вращения М1 при плавном варьировании длительности канального импульса от 1 до 2 мс. Для достижения макси­мального КПД устройства можно попытаться подобрать номиналы резисторов R8 — R10.

При настройке регулятора хода необходимо учесть, что – частота преобразователя определяется числом витков об­мотки I Т1 и магнитной проницаемостью сердечника. При значительном отклонении частоты преобразователя от 15 кГц следует изменить число витков обмотки I. Если предполагается использовать электромотор мощностью до 5 Вт, подстраивать частоту преобразователя не обязательно, но, возможно, придется подобрать емкость конденсатора С6 по минимальному потреблению тока по цепи питания 6 В на холостом ходу. Сопротивления резисторов R9, R10, служа­щих для выравнивания базовых токов транзисторов VT5, VT6, в случае использования регулятора для автомодели следует снизить до 4,7 Ом. Для двигателей с другим напряжением питания (например, 12 В и мощностью не более 5,5 Вт) по­требуется изменить число витков обмотки II трансформато­ра Т2. Если планируется использовать двигатель мощностью 5,5…15 Вт, транзисторы преобразователя VT5, VT6 устанав­ливают на радиаторы с площадью рассеяния 15…20 см2. Учтите, что с увеличением мощности электромотора воз­растает и ток, потребляемый регулятором хода от источни­ка питания.

Ю. ВАСЮКОВ,

В. ЛАРИОНОВ,

г. Тула

ж.Моделист-конструктор

OCR Pirat

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