АППАРАТУРА РАДИОУПРАВЛЕНИЯ

November 5, 2011 by admin Комментировать »

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, R19y R23y 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.

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