Аппаратура управления доступна для изготовления как достаточно подготовленным радиолюбителям, так и малоопытным. Пря отсутствии измерительной аппаратуры (звукового генератора, волномера и т. д.) радиолюбитель может изготовить ее самостоятельно по рекомендациям, данным в разделе «Вспомогательные приборы и приспособления». Это значительно облегчит процесс налаживания.
В заключение приведены схемы и конструкции более сложной любительской отечественной и зарубежной аппаратуры, представляющей интерес для опытных радиолюбителей-конструкторов.
Отзывы о книге просим посылать по адресу: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая набережная, д. 10, Массовая радиобиблиотека.
Радиоуправление является отраслью телемеханики. Телемеханика — область науки и техники, занимающаяся изучением и построением устройств, преобразующих информацию в сигналы и передающих их на расстояния по линии связи, для измерения, сигнализации и управления без участия человека или с его участием на одной стороне. Устройства телемеханики классифицируются по выполняемым функциям: телеизмерение, телесигнализация, телеуправление. Часто из таких устройств создают комбинированные системы. Независимо от назначения телемеханическое устройство обязательно имеет канал связи: акустический, световой, проводной, ультразвуковой, радио. По каналу связи подают соответствующую команду. Число команд зависит от назначения управляемого объекта.
Радиоуправлением называется телеуправление с помощью радиосредств. Оно широко применяется для управления различными подвижными объектами.
Простейшая аппаратура радиоуправления состоит из передающего и приемного устройства (рис. 1). Каждый функциональный блок выполняет определенное назначение. Пульт управления служит для включения оператором той или иной команды, кодирующее устройство формирует сигналы команд, усилитель низкой частоты передатчика усиливает эти сигналы до необходимой величины Сигналы команд модулируют ток высокой частоты передатчика, модулированный сигнал высокой частоты поступает в передающую антенту Ahi, которая излучает радиоволны в пространство.
Радиоволны, распространяясь в пространстве, пересекают приемную антенну Л«2 и наводят в ней ток, высокочастотная часть приемника усиливает сигналы передатчика и выделяет из пего шифрованную команду. Усилитель низкой частоты усиливает сигналы команд до необходимой величины. Дешифратор распознает переданную команду и включает соответствующий исполнительный механизм, который выполняет заданную операцию на объекте.
Начинающие моделисты для своих моделей обычно применяют аппаратуру дискретного действия. С помощью такой аппаратуры задается только направление отклонения рулей, а величина этого отклонения ограничивается механическими упорами.
Более сложны, зато и более универсальны системы пропорционального управления, в которых рули модели повторяют движение ручки управления, так как сигналы передатчика содержат информацию о ее положении в пространстве при расшифровке команд. Эта информация сравнивается с информацией, поступающей от самих рулей. В результате сравнения появляется сигнал рассогласования, включающий исполнительное устройство (например, электродвигатель рулевой машинки), которое отрабатывает команду до тех пор, пока рули не займут положение, аналогичное положению ручки управления.
Прежде чем приступить к изготовлению аппаратуры, необходимо выполнить правила, предусмотренные «Инструкцией о порядке регистрации и эксплуатации любительских приемо-передающих радиостанций индивидуального и коллективного пользования», отдельные пункты которой приводятся ниже.
Рис. 1. Принцип радиоуправления.
пульт управления; 2 — кодирующее устройство (шифратор); 3 — усилитель низкой частоты (модулятор); 4 — высокочастотная часть передатчика; 5 — источник питания; 6 — высокочастотная часть приемника; 7 — усилитель низкой частоты; 8 — декодирующее устройство (дешифратор); 9 ~~ исполнительный механизм; 10 — источник питания.
Постройка (приобретение) и эксплуатация любительских радиостанций может производиться только после получения от Государственной инспекции электросвязи областного (краевого) управления Министерства связи или Министерства связи союзной республики извещения о разрешении постройки (приобретения) и эксплуатации радиостанций.
Для получения разрешения на постройку (приобретение) и эксплуатацию любительской коротковолновой или ультракоротковолновой приемно-передающей радиостанции коллективного или индивидуального пользования организации и отдельные радиолюбители подают через комитеты или радиоклубы ДОСААФ в Государственную инспекцию электросвязи областного (краевого) управления Министерства связи союзной республики следующие документы: для владельцев передатчиков, используемых в радиоуправляемых моделях — заявление-анкету с фотокарточкой и ходатайство местного комитета ДОСААФ (в одном экземпляре). К заявлению прилагается схема радиостанции.
При положительном разрешении вопроса об установке радиостанции Государственная инспекция электросвязи областного (краевого) управления Министерства связи союзной республики сообщает об этом заявителю. Постройка (приобретение) радиостанции долж-на быть произведена в срок не более шести месяцев с момента извещения. По истечении указанного срока, если радиостанция не была установлена, разрешение аннулируется
После того как радиостанция будет построена или приобретена, владелец ее уведомляет об этом местную Государственную инспекцию электросвязи, которая через 15 дней вручает через соответствуюmvio организацию ДОСААФ (местный комитет или радиоклуб) владельцу радиостанции разрешение на эксплуатацию.
Любительским передатчикам индивидуального и коллективного пользования для радиоуправляемых моделей разрешается работать мощностью не более 1 Вт, типом излучения А2 с шириной полосы излучаемых частот не более 25 кГц, для передачи команд телеуправления в диапазонах 28,0 — 28,2 и 144 — 146 МГц и на частоте 27,12 МГц±0,05%. Использование таких передатчиков для проведения радиосвязей категорически запрещается.
За изготовление, хранение и использование радиопередающих устройств без разрешения Государственной инспекции электросвязи владельцы этих устройств, в зависимости от характера совершенного ими нарушения, несут уголовную или административную ответственность в соответствии с указами президиумов Верховных Советов союзных республик «Об ответственности за незаконное изготовление и использование радиопередающих устройств».
ПРИЕМНАЯ АППАРАТУРА
Успех изготовления аппаратуры для радиоуправления будет сопутствовать в первую очередь тому читателю, который имеет некоторый опыт в любительском конструировании и наиболее тщательно выполнит рекомендации, приведенные на страницах данной брошюры.
Прежде чем начать изготовление, следует внимательно ознакомиться с принципиальной схемой устройства и его работой.
Приемник может быть установлен на модели планера, самолета, корабля или автомобиля с однокомандным исполнительным механизмом. Чувствительность приемника не хуже 10 мкВ. При работе с передатчиком мощностью 150 — 180 мВт дальность действия приемника на открытой местности составит 1000 — 1200 м. Масса приемника 120 г без источников питания, габариты 70ХП5Х25 мм. Питание приемника осуществляется от двух батарей 3336Л, соединенных последовательно.
Принципиальная схема приемника (рис. 2, а) состоит из сверхрегенеративного детектора (74), трехкаскадного усилителя низкой частоты (Г2 — Г4) и дешифратора с усилителем тока (Т5 и Те).
Высокочастотный модулированный сигнал передатчика, наведенный в антенне приемника, через конденсатор С3 поступает в цепь коллектора транзистора Ти усиливается и детектируется. На частоту передатчика приемник настраивается подстроечным сердечником катушки Li контура' LiCY, в коллекторной цепи транзистора.
Далее сигнал выделяется на нагрузочном резисторе R3 сверхрегенеративного детектора и через фильтр R^Ci и разделительный конденсатор С8 поступает на базу транзистора Т% первого каскада усилителя низкой частоты, а с его нагрузочного резистора R& — непосредственно на базу транзистора второго каскада усилителя. Нагрузкой второго каскада служит резистор Re. Создающееся на нем напряжение через конденсатор Сю поступает на базу транзистора третьего каскада, а усиленный и ограниченный им по амплитуде сигнал — на вход дешифратора.
Смещение на базу транзистора Т% подается через резистор Re с делителя напряжения /?10| включенного в эмиттерную цепь транзистора Тз. Через резистор Rs, кроме того, осуществляется отрицательная обратная связь по току между транзисторами Т3 и Т%. Сме-
щение на базе транзистора Т3 зависит от режима работы транзистора Т2» так как связь между этими транзисторами непосредственная. Применение такой связи вызвано желанием получить хорошую частотную характеристику и высокую температурную стабильность усилителя. Так как напряжение смещения транзистора Т2 снимается с эмиттера транзистора Тз, происходит взаимная стабилизация режимов транзисторов. Например, при повышении температуры ток коллектора транзистора Т2 увеличивается. Увеличение тока через резистор Re вызовет уменьшение напряжения на коллекторе транзистора Т% и на базе транзистора T3l поэтому коллекторный ток транзистора Г3 уменьшается, что вызовет уменьшение отрицательного напряжения па его эмиттере. В свою очередь уменьшится напряжение смещения на базе транзистора Т2, что вызовет уменьшение тока его коллектора.
При движении радиоуправляемой модели меняется расстояние между передатчиком и приемником, а следовательно, изменяется уровень сигнала на выходе усилителя низкой частоты приемника. Чем больше это расстояние, тем меньше уровень сигнала на выходе усилителя.
Для четкого исполнения команд механизмами модели необходимо установить неизменный уровень сигнала на выходе приемника (на входе дешифратора). Поэтому после усиления усилителем низкой частоты сигнал необходимо ограничить. Это осуществляется каскадом на транзисторе Г4, являющемся одновременно и усилителем.
С выхода усилителя-ограничителя сигнал подается на вход дешифратора и вызывает срабатывание реле Pi и подключенного к нему исполнительного механизма модели.
Фильтр дешифратора представляет собой контур L2C14, настроенный на частоту модуляции. Выделенный им командный сигнал* усиливается составным транзистором Т5Тв, в результате чего срабатывает электромагнитное реле Ри включающее своими контактами цепь питания исполнительного механизма модели. Конденсатор Cis, диод Ri и резистор #ie образуют ячейку, через которую из коллекторной цепи составного транзистора на базу транзистора Тъ подаются отрицательные импульсы, открывающие транзистор Т&.
Резистором #16 регулируют ширину полосы пропускания фильтра дешифратора. Сопротивление резистора должно быть таким, чтобы реле надежно срабатывало, а ширина полосы пропускания была равна 200 — 300 Гц. Резисторы и конденсаторы, примененные в преемнике, могут быть любых типов. Однако следует учесть, что от габаритов деталей будут зависеть его размеры.
В приемнике применены транзисторы со статическим коэффициентом передачи тока Вст=40-М00 и обратным током коллектора /к. о не более 3 — 3,5 мкА.
Катушка Li намотана на каркасе фильтра промежуточной частоты от телевизора «Рубин» диаметром 8 мм с сердечником типа СЦР-1. Она содержит 10 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,5 мм. Ее индуктивность около 0,5 мкГ (без сердечника). Дроссель Др\ намотан на резисторе типа МЛТ-0,5 сопротивлением не менее 1 МОм и содержит 200 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,1 мм. Индуктивность дросселя около 40 мкГ.
Катушка L2 фильтра дешифратора, рассчитанного на частоту 1700 Гц, содержит 430 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,1 мм, намотанных на двух сложенных торцами ферритовых кольцах марки 1000НН диаметром 10 и высотой 6 мм.
Реле Pi типа РЭС-10, паспорт PC 4.524.308 или PC 4.524.303.
Приемник изготовляют по частям, производя предварительное налаживание на макете (см. раздел «Макетирование, монтаж и налаживание аппаратуры»), и только потом приступают к окончательной сборке, аккуратно перенося все детали с макета на монтажную плату.
Сборку приемника начинают с усилителя низкой частоты, затем собирают сверхрегенеративный детектор и дешифратор.
На рис. 2, б представлена схема другого, более сложного приемника. В нем функции ограничителя выполняет специальный каскад, что позволяет достичь более надежной работы. Приемник состоит из сверхрегенеративного детектора (Г1), трехкаскадного усилителя низкой частоты (Г2 — П), ограничителя (Гз) и дешифратора с усилителем тока (Ге и Тч).
Как и в первом приемнике сигнал из антенны через конденсатор Сз поступает в цепь коллектора транзистора Т±, усиливается и детектируется. Выделенный сигнал низкой частоты поступает на базу транзистора Гг, усиливается им, выделяется на резисторе R& и поступает непосредственно на базу транзистора Гз. Усиленный транзистором Гз сигнал выделяется на резисторе Ra и через разделительный конденсатор С9 подается на базу транзистора Г4. Резисторы R0 и Rio образуют делитель напряжения, с которого снимается необходимое напряжение смещения на базу транзистора Г4. Уси-
ленный транзистором Г4 сигнал выделяется на резисторе. Ли и через разделительный конденсатор Сы подается на вход ограничителя.
Через резистор Д7 на базу транзистора Гг подается напряжение смещения. Это же напряжение стабилизирует режим работы транзистора Га при изменении температуры.
Резисторы, конденсаторы, реле, транзисторы и катушки использованы те же, что и для первого приемника. Диоды Д1 и Д% могут быть любыми точечными. Антенной для обоих приемников может служить отрезок монтажного привода длиной около одного метра.
Каждый из описанных приемников можно без каких-либо изменений в схеме использовать для моделей, имеющих разные исполнительные механизмы, в том числе и рассчитанные на несколько команд. В этом случае приемник должен иметь несколько каскадов дешифратора, число которых должно соответствовать числу подаваемых передатчиком команд. Каждый каскад дешифратора выделяет только один определенный сигнал передатчика. Все остальные сигналы этим каскадом отфильтровываются. В каждом таком каскаде имеется свой LC-фильтр, настроенный на строго определенную частоту. При подаче сигналов различной частоты срабатывает соответствующий каскад дешифратора и включает тот или иной исполнительный механизм модели. Обычно модель выполняет не более десяти команд. Фильтры каскадов дешифратора можно настроить на частоты 510, 800, 1150, 1700, 2350, 3000, 3700, 4300, 5700 и 7100 Гц. Эти частоты подобраны так, чтобы каждая не была кратной предыдущим и не вызывала ложного срабатывания исполнительных механизмов.
Рнс. 3. Принципиальные схемы усилителей высокой частоты.
При изготовлении, например, четырехкомандной модели рекомендуется использовать только четные или нечетные частоты с дельт упрощения настройки каскадов дешифратора.
В табл. 1 приведены приближенные данные катушек фильтров дешифраторов для пятикомандного приемника, намотанных на двух сложенных торцами ферритовых кольцах 1000НН диаметром 10 и высотой 6 мм. Намотку ведут проводом ПЭВ-1 диаметром ОД мм. Емкость конденсатора контура 0,025 мкФ.
Для десятикомандного дешифратора можно рекомендовать приближенные значения емкости конденсатора и индуктивности катушки для каждой резонансной частоты (табл. 2).
Для дальнейшего усовершенствования и улучшения характеристик приемника рекомендуется добавить каскад усиления высокой частоты. Такой .каскад сведет к минимуму собственное излучение сверхрегенеративного детектора, повысит стабильность работы приемника.
Принципиальная схема простейшего усилителя высокой частоты приведена на рис. 3, а. Высокочастотный модулированный сигнал передатчика, наведенный в антенне приемника, через конденсатор Ci поступает на базу транзистора Т± усилителя высокой частоты. Усиленный сигнал выделяется на дросселе Дри включенном в коллекторную цепь транзистора, и через конденсатор Сз подается на коллектор транзистора сверхрегенеративного детектора. Резисторы Ri и Яг образуют делитель, с которого снимается необходимое напряжение смещения на базу транзистора Ti. Резистор /з, включенный в цепь эмиттера, служит для температурной стабилизации режима транзистора. Резистор Яь и конденсатор С& образуют ячейку развязки.
Принципиальная схема усилителя высокой частоты, приведенная на рис. 3,6, отличается наличием входного контура, настраиваемого на несущую частоту передатчика, что улучшает параметры приемника в целом. Лучшие результаты дает каскад, схема которого представлена на рис. 3, в. В нем кроме входного контура имеется еще контур, включенный в цепь коллектора транзистора Тi вместо дрос-л селя Дри также настраиваемый на несущую частоту передатчика. Такой усилитель улучшает избирательность приемника и уменьшает излучение сверхрегенеративного детектора. Следует отметить, что с увеличением числа настраиваемых контуров возрастают трудности в налаживании усилителя.
Для всех усилителей ВЧ могут быть применены резисторы, конденсаторы, дроссель Др1 такие же, как в описанных выше приемниках. Катушка Li имеет 10 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,5 мм, намотанных на каркасе диаметром 8 мм (от ФПЧ телевизора «Рубин»), внутри которого перемещается сердечник типа СЦР-1. Катушка Lz расположена на одном каркасе с катушкой и имеет 1,5 — 2 витка провода диаметром 0,2 — 0,3 мм, намотанных на манжетке, свободно передвигающейся по каркасу и размещенной у заземленного конца катушки Li. Катушки 13 и Z,4 аналогичны катушкам L\ и Lz.
Особое внимание уделяют подбору транзисторов приемника по обратному току коллектора для каждого каскада усилителя индивидуально. Транзистор должен иметь минимальный обратный ток коллектора, не превышающий 1,5 мкА, а транзистор Т4 — не более 3 — 3,5 мкА. Транзистор Тз должен иметь промежуточное значение обратного тока, т. е. 1,5 — 3 мкА.
Транзисторы для высокочастотных каскадов приемника подбирают с наименьшим значением обратного тока коллектора, не превышающим 1 — 1,5 мкА.
Несомненный интерес для радиолюбителей и моделистов предстой л нет аппаратура пропорционального управления. Однако аппаратура эта достаточно сложна. Кроме того, для ее налаживания необходимо наличие измерительной аппаратуры. Затруднение вызывает и необходимость применения слаботочных двигателей, управляющих перемещением рулей.
Если несколько снизить требования к аппаратуре, можно изготовить достаточно простой приемник, работающий практически с любым двигателем, применяемым для моделей или игрушек. Такой приемник прост в налаживании и не требует дефицитных деталей. Изготовить его можно после того, как будет приобретен опыт в монтаже и налаживании аппаратуры дискретного действия, описанной выше.
Принципиальная схема приемника приведена на рис. 4. Сверхрегенеративный каскад и усилитель низкой частоты описаны выше и пояснений не требуют. Усиленный сигнал через конденсатор Сi3 поступает на выходной каскад — двухтактный эмиттерный повторитель, а затем на вход дешифратора, состоящего из двух выпрямителей (диоды Д1 и Дг) и фильтров RnC 15 и ДиАв. Конденсаторы Ci6 и С\7 составляют неполярный конденсатор фильтра для обеих ячеек.
При одинаковых по значению и противоположных по знаку выпрямленных напряжениях потенциал в точке соединения резисторов Rn — Rw постоянен. При изменениях командного сигнала напряжет ние на одном выпрямителе падает, а на другом повышается. В результате потенциал общей точки изменится на величину разности выпрямленных напряжений, называемой сигналом рассогласования. Этот сигнал имеет знак большего напряжения. Сигнал рассогласования пропорционален углу поворота ручки управления передатчика. Увеличение или уменьшение потенциала зависит от отклонения ручки управления в ту или другую сторону от нейтрали. Полученный сигнал рассогласования поступит на базу транзистора Г7 усилителя постоянного тока и заставит сработать одно из электромагнитных реле, которое своими контактами включит электродвигатель рулевой машннки. С электродвигателем через редуктор соединена ось движка потенциометра обратной связи R23. Перемещением движка потенциометра сигнал рассогласования на базе транзистора Т7 скомпенсируется, реле сработает и электродвигатель остановится, переложив руль модели на соответствующий угол.
Согласование угла отклонения ручки управления передатчика и руля производится изменением длины качалки до точки крепления тяги руля в рулевой машннке.
Напряжения, указанные на схеме, измерены авометром Ц-20 относительно эмиттеров транзисторов.
В приемнике применены постоянные резисторы типа МЛТ-0,25, переменный резистор типа СП, конденсаторы типов КТ, КД, КЛС, КМ (электролитические типа К50-6), реле типа РЭС-10 (паспорт РС4.524.302) с ослабленными пружинами (чтобы напряжение срабатывания не превышало 8 В). Двигатель — любой от электрифицированных игрушек, например типа ДП.
Транзисторы подбирают так же, как и для приемника первого варианта. Желательно поточнее подобрать пары транзисторов для двухтактных схем по одинаковым параметрам значения обратного тока коллектора /к.0 и коэффициента Вст.
Проверять работу приемника удобно после изготовления передатчика, описанного в следующем разделе. При повторении конст-
рукции можно рекомендовать ©начале изготовить функциональные части шифратора й дешифратора отдельно и проверить их работу, соединив между собой проводниками; убедившись в их четкой работе, приступить к окончательной сборке.
KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Белевцев А. Т. Монтаж и регулировка радиоаппаратуры. Изд. 2-е. М., «Высшая школа», 1971. 303 с.
2. Борисов В. Г. Юный радиолюбитель. Изд. 5-е. М., «Энергия», 1972. 472 с.
3. Буклер В. О., Владимиров Л. П., Гиршмаи Г. X. Монтаж радиоаппаратуры. М., «Энергия», 1973. 264 с.
4. Вдов икни А. И. Индукционное телеуправление с частотной манипуляцией. — «Радио», 1970, № 7, с. 49.
5. Галин В., Плотников В. Знакомьтесь — «Яиик». — «Моделист-конструктор», 1970, № 7, с. 22.
6. Галин В., Плотников В. По сложному маршруту. — «Моделист-конструктор», 1972, № 2, с. 28.
7. Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам. Изд. 3-е. М., «Энергия», 1972. 568 с. Авт.: Н. Н. Горюнов, А. Ю. Клейман, Н. Н. Комков и др.
8. Справочник радиолюбителя-конструктора. М., «Энергия», 1973, 408 с. Авт.: Е. Б. Гумеля, Г. Н. Джунковский, Ю. А. Индлии и др.
9. Гусев В. П. Производство радиоаппаратуры. Изд. 4-е. М., «Высшая школа», 1973. 312 с.
10. Дьяков А. В. Радиоуправляемые автомодели. М., ДОСААФ, 1973. 120 с.
11. Касьянов В. Восьмикомандная аппаратура. Передатчик. — » «Радио», 1971, № 4, с. 17.
12. Касьянов В. Восьмикомандная аппаратура. Приемник. — «Радио», 1971, № 5, с. 35.
13. Малик С. «Телеконт» — «Моделист-конструктор», 1969, № 7.
14. Масленников Ю. «Пилот». — «Моделист-конструктор», 1973, № 1, с. 28.
15. Отряшеиков Ю. Азбука радиоуправления моделями. М., «Детская литература», 1965. 296 с.
16. Отряшеиков К). Как сделать модель радиоуправляемой. ДОСААФ, 1968, 136 с.
17. Павлов П., Павлов А. Радиоуправляемая. — «Крылья родины», 1970, № 9, с. 36.
18. Потапов Хухра Ю. Пилотажные радиоуправляемые модели самолетов. М , ДОСААФ, 1965 120 с.
19. Прокопиев Ю. Радиовещательный приемник для телеуправления. — «Радио», 1971, № 6, с. 52.
20. Прокопиев Ю. Планетоход находит вымпел. — «Радио», 1971, № 7.
21. Путятин Н, Приемник радиоуправляемой модели. — «Радио», 1968, № 12, с. 39.
22. Путятин Н. Двухкомандный передатчик. — «Радио», 1969, Mb 4.
23. Путятин Н. Приемник-контроллер. — «Радио», 1970, № 3, с. 53.
24. Путятии Н. Однокомандный приемник. — «Крылья родины», 1970, № 6, с. 29.
25. Путятин Н. Упрощенная система пропорционального управления. — «Радио», 1970, № 8, с. 49.
26. Путятин Н. Генератор ВЧ. — «Радио», 1972, № 5, с. 49.
27. Сотников А. Пропорциональная без дефицита — «Моделист-конструктор», 1971, № 8, с. 44.
28. Тарасов Э. Индукционное телеуправление. — «Радио», 1970, № 3.
29. Тарасов Э. По приказу низкой частоты. — «Моделист-конструктор, 1970, № 3, с. 20.
30. Тарасов Э. Свет управляет моделью. — «Радио», 1970, № 9, с. 47.
31. Тарасов Э. Моделью командует звук. — «Радио», 1972, № 5, с. 47.
32. «Тонокс». Описание и схемы комплекта. — «Моделист-конст-руктор», 1969, № 5, с. 42.
33. Хрестоматия радиолюбителя. Изд. 5-е, «Энергия», 1971. 512 с
|
