АППАРАТУРА ДЛЯ РАДИОУПРАВЛЕНИЯ МОДЕЛЯМИ

August 30, 2014 by admin Комментировать »

Я. МЫНАРИК (ЧССР}

В последнее время в аппаратуре радиоуправления моделями (кораблей, самолетов, автомобилей и т. д.) все шире используется частотная модуляция. Ее преимущества (в том числе применительно к задачам дистанционного управления) хорошо известны и подробно рассмотрены в литературе. Однако для этих целей по-прежнему широко применяется и аппаратура с амплитудной модуляцией, которую отличает простота изготовления и налаживания.

Чаще всего для управления моделями используют диапазон 27 МГц[2] поскольку высокочастотные тракты приемника и передатчика в этом случае получаются наиболее простыми.

Принципиальная схема передатчика приведена на рис. 1 (кодирующее устройство) и рис. 2 (модулятор и радиочастотный тракт). В описываемой здесь системе управления для формирования шести каналов используется стандартное решение – временное мультиплексирование. Мультиплексированный сиги ал с постоянной частотой повторения формируется в кодирующем устройстве передатчика. Мультивибратор на транзисторах VI и V2 (рис. 1) генерирует импульсы („меандр”) с периодом повторения 20 мс. Каскады на транзисторах V3- V8 формируют шесть управляющих импульсов, соответствующих шести каналам управления. Фронт каждого последующего импульса задержан по отношению к предыдущему иа время, которое· з ав и сит от положения движков соответствующих потенциометров (R43—R4 7), а для шестого канала – от положения переключателя SL При среднем положении движков резисторов это время составляет примерно 1,23 мс (см. рис. 3). За управляющими импульсами следует импульс синхронизации. Поскольку период повторения цикла управления фиксирован (20 мс), то длительность импульса синхронизации изменяется в некоторых пределах, но для работы системы в целом это несущественно. Через диоды V16-V24 они поступают на сборную шину и далее на модулятор.

Чтобы исключить погрешности управления, связанные с формой сигналов в различных каналах, модулирующему транзистору VII (рис. 2) предшествует формирователь. Он выполнен по схеме одновибратора на транзисторах V9 и V10. Импульсы иа выходе формирователя имеют длительность 320 мкс.

Радиочастотный тракт передатчика выполнен на транзисторах V12-V14. Рабочая частота задающего генератора стабилизирована кварцевым резонатором В1, который возбуждается на третьей механической гармонике Предварительный усилитель на транзисторе V13 работает в режиме А, выходной каскад на транзисторе

V14 – в режиме С. Выходной сигнал фильтруется двухзвенным П-фильтром. Настройку укороченной антенны (ее длина примерно 1,4 м) на рабочую частоту осуществляют катушкой L 7.

Модуляция осуществляется в предварительном каскаде передатчика. Это позволило применить в качестве модулирующего транзистор малой мощности. Метод модуляции простейший – модулирующий транзистор включен по постоянному току последовательно с транзистором предварительного усилителя передатчика V13. Для ограничения крутизны фронта и спада модулирующих импульсов и ограничения тем самым полосы излучаемых частот введены интегрирующие конденсаторы С28 и С29.

Налаживание передатчика целесообразно вести параллельно с монтажом – это позволит избежать выхода из строя транзистора V14. Смонтировав задающий генератор, с помощью ВЧ вольтметра (его подключают к катушке L2) убеждаются в его работоспособности и подстроечником катушки L1 добиваются максимального ВЧ напряжения на выходе этого каскада. Затем устанавливают транзистор VI3, нижний (по схеме) вывод резистора R38 соединяют временной перемычкой с обидам проводом, а ВЧ вольтметр подключают к катушке L4. Вращая порстроечники катушек L3, добиваются максимальных показаний ВЧ вольтметра. После этого целесообразно уточнить положение подстроечника катушки L1 (по максимальному значению ВЧ напряжения на катушке L4). Наконец, после установки транзистора VI4 настраивают выходной каскад передатчика с подключенной к нему антенной. Для этого используют простейший индикатор поля (рис. 4). Максимальных показаний добиваются вращением подстроечников катушек L6 и L7, а также сжатием или растягиванием витков катушки L5.

Катушки LI, L3, L6 и L7 намотаны на каркасах диаметром 7 мм с подстроечиики из карбонильного железа (резьба Мб). Диаметр провода – 0,3 мм. Катушка L1 имеет 13 витков, L3 – 10+2 витка, L6 – 5 витков, L7 — 12 витков. Катушки связи L2 и L4 имеют соответственно 3 и 2 витка проводом диаметром 0,45 мм (в поливинилхлоридной изоляции). Их наматывают у „горячих” концов катушек L1 и L3. Число витков катушки L7 зависит от точного значения длины антенны и ее положения относительно земли и тела оператора. Их подбирают экспериментально уже после установки передатчика в корпус в рабочем (как при управлении моделью) положении. Катушка имеет L5 витков провода диаметром 0,8 мм. Намотка безкаасная на болванке диаметром 8 мм. Индуктивность дросселя L8 примерно 20 мкГн. Микроамперметр РА1 должен иметь ток полного отклонения около 200 мкА. К остальным деталям передатчика особых требований ие предъявляется.

При налаживании стабилизатора на транзисторе V15 при минимально допустимом напряжении источника питания (аккумулятор) подстроечным резистором R42 стрелку микроамперметра РА1 устанавливают на некоторое (достаточно произвольное) деление шкалы где-нибудь в районе 1/3 оттока полного отклонения прибора. В данном случае микроамперметр используется как индикатор степени разряженности аккумуляторной батареи: и как только показания его будут меньше, чем выбранное при калибровке значение, то следует ее заменить.

После этого приступают к налаживанию кодирующего устройства. Для этого необходим осциллограф с калиброванной горизонтальной разверткой. Все переменные и подстроечные резисторы предварительно следует установить в среднее положение. Щуп осциллографа подключают к коллекторной цепи транзистора V2 и подстроечным резистором R2 устанавливают период повторения выходных импульсов мультивибратора 20 мс. Форма импульсов в этой точке приведена на рис. 5. Затем щуп осциллографа подключают к коллекторным цепям транзисторов V3-V8. Импульсы в этих точках (их длительность 1 … 1,5 мс) должны иметь форму, приведенную на рис. 6. И, наконец, контролируют форму сигнала на сборной шине (рис. 7).

В формирователе при налаживании подбирают конденсатор С27 таким, чтобы длительность его выходных импульсов была 320 мкс.

Установки пределов изменения длительности управляющих импульсов (±0,5 мс от среднего значения 1,23 мс) добиваются регулировкой соответствующих подстроечных резисторов и подбором положений движков, управляющих резисторов, соответствующих их ’’нейтральному” положению.

Форма импульсов на выходе формирователя модулятора, а также осциллограмма высокочастотного сигнала на выходе передатчика показаны соответственно на рис. 8 и рис. 9.

Рис. 5

Рис. 6

Рис. 7

Рис. 8

Рис. 9

Этот передатчик имеет выходную мощность около 0,5 Вт. При этом он потребляет примерно 160 мА от аккумуляторной батареи напряжением 9,4 В.

Схема простого приемника системы дистанционного управления приведена на рис. 10. С антенны сигнал через полосовой фильтр поступает на базу транзистора VI, который выполняет функции смесителя. Гетеродин собран на транзисторе V4. Его рабочая частота стабилизирована кварцевым резонатором В1. Естественно, что она должна отличаться на значение промежуточной частоты от рабочей частоты передатчика. Кварцевый резонатор возбуждается на третьей механической гармонике. Сигнал гетеродина подается в цепь эмиттера транзистора VI смесителя. Усилитель промежуточной частоты выполнен на транзисторах V2 и V3. Они охвачены автоматической регулировкой усиления с выхода „активного” детектора, который собран на транзисторе V3. Начальное смещение, приоткрывающее этот транзистор, создается из-за падения напряжения на диоде V6.

Микросхема А1 содержит три транзистора (см. рис. 10, б). Два из них используются в триггере Шмидта, который выполняет функции формирователя продетектованного сигнала. С формирователя сигнал поступает на вход сдвигового регистра (.D1) и на детектор импульсов синхронизации (он собран на третьем транзисторе микросхемы А1). Нагрузка детектора – конденсатор С15 относительно большой емкости, что позволяет выделить этот импульс на фоне коротких управляющих импульсов. Импульс синхронизации также поступает на сдвиговый регистр декодирующего устройства.

Катушки L1-L4 намотаны проводом диаметром 0,3 мм на каркасах диаметром 5 мм с подстроечниками из карбонильного железа с резьбой М4. Они имеют соответственно 11, 12,3 и 22+5 витков. Катушку L4 подключают так, чтобы отвод был ближе к „холодной” (верхней по схеме) ее части. Трансформаторы промежуточной частоты Т1-ТЗ можно применить от любых миниатюрных транзисторных приемников. Соотношение витков контурной катушки и катушки связи примерно 10:1. У контурной катушки отвод должен быть примерно от середины. Емкости конденсаторов С16-С18 зависят от индуктивности катушки примененного трансформатора (резонансная частота контуров 465 кГц).

Приемник (до детектора включительно) представляет собой обычный супергетеродин и налаживает его стандартной методике. Про детектированный сигнал на коллекторе транзистора V3 должен иметь форму, показанную в верхней части рис. 11. Нижняя осциллограмма – импульс на выводе 3 микросхемы D1 (третий канал).

Рис. 10

Форма импульсов на выходе детектора импульса синхронизации показана на рис. 12. Здесь также (для временно’й привязки) дана осциллограмма импульса на выводе 5 микросхемы D1.

Если чувствительность приемника окажется невысокой, то можно взять резисторы R4 и R5 с меньшими сопротивлениями (но не менее 100 Ом для R4 и 68 Ом для R5). Кроме того, можно дополнительно ввести резистор Rx, подключение которого показано на схеме пунктиром. Этот резистор (его сопротивление лежит в пределах 220 . . . 560 кОм) изменяет порог срабатывания триггера Шмидта, повышая его чувствительность,· что позволяет обрабатывать более слабые сигналы.

Приемник имеет чувствительность около 8 мкВ и в комплекте с описанным в начале статьи передатчиком обеспечивает управление моделью на расстоянии не менее чем 500 м. Схема более совершенного приемника показана иа рис. 13. Радиочастотный тракт в этом приемнике выполнен на одной интегральной микросхеме А1, которая используется в стандартном включении. Этот приемник имеет не только более высокую чувствительность (не хуже 3 мкВ), но и весьма эффективную систему АРУ, что обеспечивает устойчивое управление моделью при изменении расстояния от нее до передатчика. Остальные каскады приемника практически не отличаются

Рис. 13

от тех, что использованы в предыдущем варианте. Из отличий следует лишь упомянуть дополнительные конденсаторы С21—С26, которые включены на выходе декодера. Вызвано это необходимостью уменьшить крутизну фронтов и спадов выходных импульсов, так как возникающие из-за крутых фронтов и спадов импульсов помехи могут восприниматься приемником (из-за его повышенной чувствительности), детектироваться и вызывать тем самым сбои в работе системы управления.

У трансформатора промежуточной частоты Т1 катушка связи не используется, а у Т2 она играет роль конденсатора связи в полосовом фильтре (второй ее вывод никуда не подключен).

Намоточные данные для катушек L1 и L2 — такие же, как для L2 и L3 предыдущего варианта приемника, а для L3 – как для L4 (отвода делать не надо). Трансформатор Т4 аналогичен трансформаторам Т1-ТЗ. В обоих приемниках все катушки и трансформаторы помещены в экраны.

Транзисторы КС507, КС508 можно замшить на любые высокочастотные тпанзиоры малой мощности с статическим коэффициентом передачи тока не менее 100 (КТ3102, КТ315 и т. д.), KSY62B – на КТ603, KSY34 – на КТ606, KF524 – на КТ306, КТ316, КТ3102. Диоды КА501 и КА206 заменяются на КД503 или КД521, a GA206 – на Д18. Микросхему МАА435 можно замшить на микросборку из п-р-п транзисторов или на дискретные транзисторы (КТ315 и т. п.). Функциональный аналог микросхемы МН14164 – КР134ИР8 (134ИР8), причем при использовании этой микросхемы конденсаторы С15 (рис. 10) и С18 (рис. 13) должны иметь емкость 0,68 мкФ. Стабилитрон KZ260/6V2 – КС1662А. Аналог микросхемы ТСА440 – К174ХА2.

Источник: Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей: Сб. статей. – Кн. 3. – М.: Радио и связь, 1987. — 144 с.: ил. – (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1113)

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