АППАРАТУРА РАДИОУПРАВЛЕНИЯ МОДЕЛЯМИ

August 5, 2014 by admin Комментировать »

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).

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