Меню

Пропорциональное управление своими руками

Аппаратура радиоуправления на Arduino

Для передатчика понадобятся:

1 x Arduino NANO/UNO/ProMini
1 x Плата защиты BMS для трех Li-ion банок
1 x разъем 5,5 x 2,1 мм
1 x повышающий DC/DC преобразователь XL6009
1 x небольшой понижающий преобразователь LM2596 (о нем скажу отдельно)
3 x 18650 :
2 x джойстики JH-D202X (продаются на али)
2 x тумблер
1 x i2c OLED-экран 0,96 дюйма 128X64
1 x радио модуль NRF24l01 с усилителем и антенной
9 x тактовая кнопка 6 * 6 * 5 мм
Резисторы выводные (смотри схему)

Для приемника понадобятся:

1 х Arduino NANO/UNO/Pro Mini
1 х радио модуль NRF24l01
1 х AMS1117 3,3 В стабилизатор напряжения
30 х PLS гребенки
1 х макетная плата
1 х 10 мкФ конденсатор

Кнопки соединяются между собой резисторами, таким образом по сути выходит небольшая резистивная клавиатура, что позволяет использовать всего один вывод платы ардуино. К потенциометрам джойстиков припаиваются провода, крайние выводы идут на землю и 5 В, средний на соответствующий вывод Arduino. У меня в планах повторить эту схему, уже немного поэкспериментировал и могу сказать, что в коде заложена функция автоматического инвертирования каналов по необходимости, однако я пока не понял, как схема определяет эту самую необходимость. Это я к тому, что так-то инвертирование канала по сути производиться перепаиванием крайних выводов местами. Такие джойстики, на момент написания статьи, продаются на али по цене примерно 7 долларов за штуку, много это или мало решать Вам. Вместо них можно использовать модули джойстиков для ардуино или джойстики от игровых манипуляторов.

По сути джойстик работает как делитель, отклоняя ручку мы меняем напряжение на среднем выводе потенциометра, и в зависимости от этого напряжения ардуино определяет отклонение.
[center] [/center]
Так же подключаются и тумблеры. Тумблеры нужны двухпозиционные, так как канал дискретный и имеет только два значения — 0 или 1, в зависимости от того, к чему притягивается вывод ардуино — к земле или питанию 5 В. При чем обязательно двухпозиционный, если оставить вывод «висеть в воздухе», что было бы при использовании трех позиционного, контроллер не понимает что происходит и значение рандомно скачет то 0, то 1 (по моим опытам). Дополнительные потенциометры можете не ставить, на данный момент они не задействованы. А можете поставить и мониторить страницу источника, возможно автор со временем выложит обновленную прошивку.

Источник

Простейшая однокомандная схема радиоуправления моделями (3 транзистора)

Для радиоуправления различными моделями и игрушками может быть использована аппаратура дискретного и пропорционального действия.

Основное отличие аппаратуры пропорционального действия от дискретной состоит в том, что она позволяет по командам оператора отклонять рули модели на любой требуемый угол и плавно изменять скорость и направление ее движения «Вперед» или «Назад».

Постройка и налаживание аппаратуры пропорционального действия достаточно сложны и не всегда под силу начинающему радиолюбителю.

Хотя аппаратура дискретного действия и имеет ограниченные возможности, но, применяя специальные технические решения, можно их расширить. Поэтому далее рассмотрим однокомандную аппаратуру управления, пригодную для колесных, летающих и плавающих моделей.

Схема передатчика

Для управления моделями в радиусе 500 м, как показывает опыт, достаточно иметь передатчик с выходной мощностью окьло 100 мВт. Передатчики радиоуправляемых моделей, как правило, работают в диапазоне 10 м.

Однокомандное управление моделью осуществляется следующим образом. При подаче команды управления передатчик излучает высокочастотные электромагнитные колебания, другими словами, генерирует одну несущую частоту.

Приемник, который находится на модели принимает сигнал, посланный передатчиком, в результате чего срабатывает исполнительный механизм.

Рис. 1. Принципиальная схема передатчика радиоуправляемой модели.

В итоге модель, подчинясь команде, меняет направление движения или осуществляет одно какое-нибудь заранее заложенное в конструкцию модели указание. Используя однокомандную модель управления, можно заставить модель осуществлять достаточно сложные движения.

Схема однокомандного передатчика представлена на рис. 1. Передатчик включает задающий генератор колебаний высокой частоты и модулятор.

Задающий генератор собран на транзисторе VT1 по схеме емкостной трех-точки. Контур L2, С2 передатчика настроен на частоту 27,12 МГц, которая отведена Госсвязьнадзором электросвязи для радиоуправления моделями.

Режим работы генератора по постоянному току определяется подбором величины сопротивления резистора R1. Созданные генератором высокочастотные колебания излучаются в пространство антенной, подключенной к контуру через согласующую катушку индуктивности L1.

Модулятор выполнен на двух транзисторах VT1, VT2 и представляет собой симметричный мультивибратор. Модулируемое напряжение снимается с коллекторной нагрузки R4 транзистора VT2 и подается в общую цепь питания транзистора VT1 высокочастотного генератора, что обеспечивает 100% модуляцию.

Управляется передатчик кнопкой SB1, включенной в общую цепь питания. Задающий генератор работает не непрерывно, а только при нажатой кнопке SB1, когда появляются импульсы тока, вырабатываемые мультивибратором.

Посылка в антенну высокочастотных колебаний, созданных задающим генератором, происходит отдельными порциями, частота следования которых соответствует частоте импульсов модулятора.

Детали передатчика

В передатчике использованы транзисторы с коэффициентом передачи тока базы Ь2іэ не менее 60. Резисторы типа МЛТ-0,125, конденсаторы — К10-7, КМ-6.

Согласующая антенная катушка L1 имеет 12 витков ПЭВ-1 0,4 и намотана на унифицированном каркасе от карманного приемника с подстроечным ферритовым сердечником марки 100НН диаметром 2,8 мм.

Катушка L2 бескаркасная и содержат 16 витков провода ПЭВ-1 0,8 намотанных на оправке 010 мм. В качестве кнопки управления можно использовать микропереключатель типа МП-7.

Детали передатчика монтируют на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. Антенна передатчика представляет собой отрезок стальной упругой проволоки 01. 2 мм и длиной около 60 см, которая подключается прямо к гнезду XI, расположенному на печатной плате.

Все детали передатчика должны быть заключены в алюминиевый корпус. На передней панели корпуса располагается кнопка управления. В месте прохождения антенны через стенку корпуса к гнезду XI должен быть установлен пластмассовый изолятор, чтобы предотвратить касание антенны корпуса.

Налаживание передатчика

При заведомо исправных деталях и правильном монтаже передатчик не требует особой наладки. Необходимо только убедиться в его работоспособности и, изменяя индуктивность катушки L1, добиться максимальной мощности передатчика.

Для проверки работы мультивибратора надо включить высокоомные наушники между коллектором VT2 и плюсом источника питания. При замыкании кнопки SB1 в наушниках должен прослушиваться звук низкого тона, соответствующий частоте мультивибратора.

Для проверки работоспособности генератора ВЧ необходимо собрать волномер по схеме рис. 2. Схема представляет собой простой детекторный приемник, в котором катушка L1 намотана проводом ПЭВ-1 1. 1,2 и содержит 10 витков с отводом от 3 витка.

Рис. 2. Принципиальная схема волномера для настройки передатчика.

Катушка намотана с шагом 4 мм на пластмассовом каркасе 025 мм. В качестве индикатора используется вольтметр постоянного тока с относительным входным сопротивлением 10 кОм/В или микроамперметр на ток 50. 100мкА.

Волномер собирают на небольшой пластине из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Включив передатчик, располагают от него волномер на расстоянии 50. 60 см. При исправном генераторе ВЧ стрелка волномера отклоняется на некоторый угол от нулевой отметки.

Настраивая генератор ВЧ на частоту 27,12 МГц, сдвигая и раздвигая витки катушки L2, добиваются максимального отклонения стрелки вольтметра.

Максимальную мощность высокочастотных колебаний, излучаемых антенной, получают вращением сердечника катушки L1. Настройка передатчика считается оконченной, если вольтметр волномера на расстоянии 1. 1,2 м от передатчика показывает напряжение не менее 0,05 В.

Схема приемника

Для управления моделью радиолюбители довольно часто используют приемники, построенные по схеме сверхрегенератора. Это связано с тем, что сверхрегенеративный приемник, имея простую конструкцию, обладает очень высокой чувствительностью, порядка 10. 20 мкВ.

Схема сверхрегенеративного приемника для модели приведена на рис. 3. Приемник собран на трех транзисторах и питается от батареи типа «Крона» или другого источника напряжением 9 В.

Первый каскад приемника представляет собой сверхрегенеративный детектор с самогаше-нием, выполненный на транзисторе VT1. Если на антенну не поступает сигнал, то этот каскад генерирует импульсы высокочастотных колебаний, следующих с частотой 60. 100 кГц. Это и есть частота гашения, которая задается конденсатором С6 и резистором R3.

Читайте также:  Рецепт зубной пасты своими руками

Рис. 3. Принципиальная схема сверхрегенеративного приемника радиоуправляемой модели.

Усиление выделенного командного сигнала сверхрегенеративным детектором приемника происходит следующим образом. Транзистор VT1 включен по схеме с общей базой и его коллекторный ток пульсирует с частотой гашения.

При отсутствии на входе приемника сигнала, эти импульсы детектируются и создают на резисторе R3 некоторое напряжение. В момент поступления сигнала на приемник продолжительность отдельных импульсов возрастает, что приводит к увеличению напряжения на резисторе R3.

Приемник имеет один входной контур L1, С4, который с помощью сердечника катушки L1 настраивается на частоту передатчика. Связь контура с антенной — емкостная.

Принятый приемником сигнал управления выделяется на резисторе R4. Этот сигнал в 10. 30 раз меньше напряжения частоты гашения.

Для подавления мешающего напряжения с частотой гашения между сверхрегенеративным детектором и усилителем напряжения включен фильтр L3, С7.

При этом на выходе фильтра напряжение частоты гашения в 5. 10 раз меньше амплитуды полезного сигнала. Продетектированный сигнал через разделительный конденсатор С8 подается на базу транзистора VT2, представляющего собой каскад усиления низкой частоты, а далее на электронное реле, собранное на транзисторе ѴТЗ и диодах VD1, VD2.

Усиленный транзистором ѴТЗ сигнал выпрямляется диодами VD1 и VD2. Выпрямленный ток (отрицательной полярности) поступает на базу транзистора ѴТЗ.

При появлении тока на входе электронного реле, коллекторный ток транзистора увеличивается и срабатывает реле К1. В качестве антенны приемника можно использовать штырь длиной 70. 100 см. Максимальная чувствительность сверхрегенеративного приемника устанавливается подбором сопротивления резистора R1.

Детали и монтаж приемника

Монтаж приемника выполняют печатным способом на плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм и размерами 100×65 мм. В приемнике используются резисторы и конденсаторы тех же типов, что и в передатчике.

Катушка контура сверхрегенератора L1 имеет 8 витков провода ПЭЛШО 0,35, намотанных виток к витку на полистироловом каркасе 06,5 мм, с подстроечным ферритовым сердечником марки 100НН диаметром 2,7 мм и длиной 8 мм. Дроссели имеют индуктивность: L2 — 8 мкГн, a L3 — 0,07. 0,1 мкГн.

Электромагнитное реле К1 типа РЭС-6 с обмоткой сопротивлением 200 Ом.

Настройка приемника

Настройку приемника начинают с сверхрегенеративного каскада. Подключают высокоомные наушники параллельно конденсатору С7 и включают питание. Появившийся в наушниках шум свидетельствует об исправной работе сверхрегенеративного детектора.

Изменением сопротивления резистора R1 добиваются максимального шума в наушниках. Каскад усиления напряжения на транзисторе VT2 и электронное реле особой наладки не требуют.

Подбором сопротивления резистора R7 добиваются чувствительности приемника порядка 20 мкВ. Окончательная настройка приемника производится совместно с передатчиком.

Если в приемнике параллельно обмотке реле К1 подключить наушники и включить передатчик, то в наушниках должен прослушиваться громкий шум. Настройка приемника на частоту передатчика приводит к пропаданию шума в наушниках и срабатыванию реле.

Литература: В.М. Пестриков. Энциклопедия радиолюбителя.

Источник

Аппаратура пропорционального управления

Аппаратуру пропорционального управления моделями изготавливают многие зарубежные фирмы. В основном это импульсная многоканальная аппаратура, укомплектованная рулевыми машинками. Ее схемные решения вполне могут быть использованы для изготовления аппаратуры в любительских условиях.

Известный чешский инженер-конструктор В. Валента так и поступил. Он взял за основу аппаратуру системы «Телепроп», внес в нее необходимые изме-нения и изготовил свой, модернизированный вариант. Описание этой аппаратуры познакомит читателя с тем, как на практике реализуют один из принципов построения импульсной многоканальной радиолинии пропорционального управления. Особенность этой системы в том, что при передаче на борт радиоуправляемой модели информации о положении ручек управления командодатчиков применяется широтно-импульсная модуляция (ШИМ) с временным разделением каналов управления и синхропаузой (рис. 1). Модулирующий сигнал формируют тактовый (Т=20 мс) и многофазный регулируемый мультивибраторы, дифференцирующие цепи, диодные суммирующие ячейки и выходной одновибратор.


Рис. 1. Эпюры, поясняющие структуру импульсной последовательности в командных каналах

На рис. 2 показана принципиальная схема четырехканального шифратора. Мультивибратор на транзисторах VT2, VT3 запускает многофазный мультивибратор, транзисторы VT4-VT7 которого открыты током базы через резистивные цепи.

Предположим, что в начальный момент времени транзистор VT3 закрыт. Конденсатор СЗ заряжается до некоторого напряжения, зависящего от положения движка переменного резистора R6. При переключении мультивибратора транзистор VT3 откроется и напряжение конденсатора СЗ закроет транзистор VT4.

Транзистор VT4 будет закрыт до тех пор, пока конденсатор СЗ не разрядится через цепь R8, R9. Таким образом, время переключения транзистора VT4 зависит от положения движка переменного резистора R6, соединенного с управляющим рычагом командодатчика, и от положения движка подстроечного резистора R8, устанавливающего ширину импульса при нейтральном положении этого рычага.

К коллектору транзисторов VT3- VT7 подключены дифференцирующие цепи С7, R7, С8, R12 и т. д., подключенные через диоды VD1-VD5 к сборной линии. На ней формируется сигнал, состоящий из синхропаузы и продифференцированных коротких импульсов, возникающих в начале и конце канального интервала. Эпюры коллекторного напряжения транзисторов шифратора показаны на рис. 3.


Рис. 3. Эпюры напряжения на коллекторах транзисторов шифратора

Модулирующий транзистор передатчика работает как ключ, который в ритме модуляции подключает напряжение питания к выходной ступени. Так как узкие импульсы на сборной линии (рис. 4) из-за разброса номиналов элементов дифференцирующих цепей имеют разную длительность, то модулятор формирует модулирующий сигнал в виде импульсов с определенными параметрами. Для этой цели предназначен одновибратор на транзисторах VT8, VT9 (рис.2), постоянную времени которого выбирают соответственно длительности импульса. Транзистор VT9 одновременно служит модулятором.


Рис. 4. Импульсы на сборной линии, модулирующий и модулированный сигналы

Для налаживания шифратора необходим осциллограф с калибровкой временной развертки. К шифратору подключают батарею с напряжением 12 В. По осциллографу проверяют эпюры коллекторного напряжения (рис. 3).

Подстроечным резистором R2 устанавливают необходимую длительность периода мультивибратора (20 мс). Длительность каждого канального импульса при нейтральном положении рычага командодатчика должна быть 1,5 мс. При переводе рычага командодатчика в крайние положения длительность канального импульса изменяется соответственно на +0,5 или -0,5 мс. Таким образом, пределы изменения длительности импульса 1-2 мс. Подстроечными резисторами R8, R13, R18, R23 устанавливают необходимую длительность импульса в каждом канале при нейтральном положении рычага. С рычагами в командодатчике передающего устройства механически связаны движки переменных резисторов R6, R11, R16 и R21.

Далее контролируют по осциллографу напряжение на сборной линии. Коллектор транзистора VT9 через резистор сопротивлением 100 Ом временно соединяют с общим проводом (с минусовым выводом источника питания). Эпюра напряжения должна соответствовать рис. 5. Конденсатор С13 предназначен для придания импульсам модулирующего сигнала формы трапеции.


Рис. 5. Эпюра напряжения на выходе модулятора

Такая форма импульса снижает уровень гармоник в высокочастотном сигнале, сужает полосу излучения и повышает выходную мощность передатчика. Если длительность импульса отличается от 200 мкс, то ее изменяют подборкой конденсатора С12. Замыкающий резистор сопротивлением 100 Ом снимают- шифратор можно подключать к передатчику.

Задающий генератор передатчика (рис. 6) выполнен по схеме с кварцевой стабилизацией частоты. Связь между ступенями индуктивная. К коллектору транзистора выходного каскада подключен П-фильтр С5, L4, С6, который эффективно подавляет гармонические составляющие. Катушка L5 — согласующая. Рекомендуемая длина антенны-1400 м. В передатчике могут быть применены следующие отечественные транзисторы: VT1 -серий КТ315-КТ316; КТ306А- КТ306В, КТ603; VT2 — серий КТ603. КТ904А, КТ606А.


Рис. 6. Схема передатчика

Катушки имеют следующие характеристики: L1 — 14 витков провода ПЭВ-2 0,8 на каркасе диаметром 8 мм с ферритовым подстроечником длиной 10 мм; L2-5-6 витков монтажного провода диаметром 0,8 мм. в хлорвиниловой или фторопластовой изоляции, L2 наматывают поверх L1; L4-7 витков провода ПЭВ-2 0,8 на таком же каркасе, как и L1; L5 -19-25 витков ПЭВ-2 0,3 на том же каркасе (число витков подбирается в зависимости от длины примененной антенны).

Читайте также:  Разгрузка для фотографа своими руками

Кварцевый резонатор применяют на частоту 27,12 МГц±0,05%. Рекомендуется испытывать передатчик с полностью развернутой антенной. При эксплуатации передатчика без антенны, опасна тепловая перегрузка оконечного транзистора. «Удлинительную» катушку L5 антенны, если она применена, настраивают по индикатору напряженности поля. Корпус передатчика соединяют с общим проводом в одной точке.

На рис. 7 показан чертеж печатной платы передатчика. Плата показана со стороны деталей. Для питания передатчика применяют батарею из десяти никель-кадмиевых аккумуляторов ЦНК-0,45 или ЦНК-0.9У2. Запасным источником питания могут служить три батареи 3336, соединенные последовательно.


Pис. 7

Окончательно настраивают передатчик после установки его в корпус. Одновременно подстраивают «удлинительную» катушку антенны, при этом передатчик должен быть в руках. Мощность передатчика приблизительно равна 500 мВт. Рекомендуется оконечный транзистор передатчика установить на теплоотвод.

Бортовая часть аппаратуры содержит приемник, дешифратор, четыре одинаковых сервоусилителя и рулевые машинки. Приемник представляет собой супергетеродин, настроенный на фиксированную частоту. Для обеспечения бесподстроечной. связи гетеродин приемника собирают по схеме генератора с кварцевой стабилизацией частоты. Схема приемника изображена на рис. 8. На входе приемника применен полосовой фильтр, отделяющий антенну от входного транзистора VТ1. Это увеличивает избирательность и уменьшает обратное излучение гетеродина в антенну, позволяет без перестройки входных контуров применить любой высокочастотный канал в частотных пределах, выделенных для радиоуправления моделями, путем простой замены кварцевого резонатора. При этом разница по частоте между соседними каналами может быть равна 0,01 МГц.


Рис 8 Схема приемника

Гетеродин работает на частоте, которая ниже частоты принимаемого сигнала на 465 кГц. Диод VD3 служит детектором сигнала, a VD2 — детектором сигнала АРУ. Напряжение сигнала для АРУ снимается с первичной обмотки трансформатора промежуточной частоты (трансформаторами промежуточной частоты В. Валента называет фильтры промежуточной частоты, представляющие собой одиночные контуры с катушкой связи) и выпрямляется кремниевым диодом, который одновременно определяет рабочую точку смесителя и транзисторов усилителя промежуточной частоты. Четкая работа системы АРУ .важна, главным образом, при небольших расстояниях приемника от передатчика.

Приемник рассчитан на применение готовых деталей, в том числе и трансформаторов промежуточной частоты. Промежуточная частота может быть в пределах от 455 до 468 кГц. Показателем качества трансформатора высокой частоты является добротность. Она должна быть равна 120-140. Ширина полосы принимаемого сигнала 8-10 кГц. Монтировать приемник следует на одной плате. Монтаж может быть любым. Каркасы катушек L1 и L2 имеют диаметр 5 мм. Подстраивают катушку ферритовыми сердечниками, расстояние между осями катушек равно 9 мм (необходимо строго выдерживать это расстояние).

Катушки намотаны проводом ПЭВ-2 0,3; L1 содержит 10 витков, а L2-13 витков с отводом от третьего витка, считая от заземленного через конденсатор C3 конца. Высокочастотный дроссель L3 наматывается на изоляционном каркасе диаметром 3 мм и длиной 11 мм проводом ПЭВ-2 0,06 виток к витку до заполнения. Дроссель можно намотать и на резисторе МЛТ-0,5 сопротивление не менее 100 кОм.

Налаживание приемника заключается в настройке входного полосового. фильтра и трансформаторов промежуточной частоты. Автор рекомендует настраивать приемник по сигналам передатчика с укороченной антенной. Если настраивать приемник от генератора стандартных сигналов, необходимо очень точно знать частоту передатчика и настроить на нее генератор. Перед настройкой к приемнику подключают антенну длиной 1 м, а к выходу-высокоомные телефоны.

Сначала настраивают входной фильтр L1C1 и по мере увеличения чувствительности передатчик удаляют на такое расстояние, чтобы сигнал в телефоне был слышен слабо, и снова добиваются максимума при настройке (в том числе и уточнением режима транзистора VT4). Затем подстраивают трансформаторы промежуточной частоты.

Схема дешифратора приемника представлена на рис. 9. Диод VD1 предназначен для того, чтобы не пропустить сигнал помехи с амплитудой меньше прямого падения напряжения на нем, т. е. около 0,6 В. Амплитуда полезных сигналов, поступающих, с выхода приемника, равна приблизительно 1,1 В.


Схема дешифратора приемника

Полезный сигнал поступает на базу транзистора VT1, работающего инвертором. Транзисторы VT2 и VT3 — усилители-формирователи импульсов. Транзистор VT4 в отсутствие сигнала закрыт, и конденсатор С6 заряжен до полного напряжения питания. Первый же импульс откроет транзистор VT4 и разрядит этот конденсатор. На транзисторах VT5 и VT6 собран триггер Шмитта, который периодически открывает транзистор VT7, а он в свою очередь в эти моменты пропускает тактовые импульсы напряжения на сборную линию. Транзисторы VT8, VT10, VT12, VT14 входят в состав триггеров сдвигового регистра. Через диод VD2 запускается первый триггер регистра.

Эпюры коллекторного напряжения на транзисторах дешифратора и форма канальных импульсов на. эмиттерах транзисторов VT9, VT11, VT 13, VT15 показаны на рис. 10. Сдвиговый регистр на транзисторах различной структуры очень прост и вполне конкурентоспособен по сравнению с регистром на транзисторах, применяемых рядом зарубежных фирм. В дешифраторе следует использовать транзисторы с коэффициентом h21э>50.


Рис. 10. Эпюры напряженна в дешифраторе

Налаживание дешифратора несложно. Сначала подбирают резистор R3 так, чтобы на коллекторе транзистора VT1 было напряжение 1,5-2,5 В. Сопротивление резистора изменяют в пределах 430-820 кОм.

Завершающим звеном бортовой аппаратуры является электронный блок рулевой машинки. В системе использованы рулевые -машинки «Вариопроп». Принципиальная схема электронного блока рулевой машинки представлена на рис. 11. Назначение блока-совместно с двигателем рулевой машинки преобразовать длительность поступающих с дешифратора импульсов в механическое отклонение рычага рулевой машинки, пропорциональное длительности канального импульса, которая в свою очередь пропорциональна отклонению рычага командо-датчика. Одновибратор, собранный на транзисторах VT1 и VT2 и запускаемый фронтом входного канального положительного импульса, генерирует импульс отрицательной полярности. Оба импульса — положительный канальный и отрицательный одновибратора поступают через резисторы R13 и R14 в точку А для сравнения.


Рис. 11. Схема электронного блока рулевой машинки

При запуске одновибратора и нейтральном положении рычага рулевой машинки с коллектора транзистора VT2 в точку А поступает отрицательный импульс длительностью 1,5 мс. Длительность импульса одновибратора регулируют переменным резистором R2, движок которого механически связан с выходным валом рулевой машинки. В результате сравнения образуются короткие импульсы, полярность которых зависит от направления движения рычага командодатчика из нейтрального положения. При одинаковой длительности сравниваемых импульсов сигнал на вход усилителя постоянного тока, питающего рулевую машинку, не поступает, поэтому вал электродвигателя рулевой машинки не вращается.

Рассмотрим случай, когда импульсы одновибратора уже канальных. После вычитания получим положительные импульсы, длительность которых тем меньше, чем меньше разница .в длительности сравниваемых импульсов. Положительные импульсы открывают ключ на транзисторе VT4 и заряжают интегрирующий конденсатор С6 отрицательным по отношению к средней точке источника питания напряжением, которое поступает на усилитель постоянного тока на транзисторах VT6, VT8. Электродвигатель Ml включается и через понижающий редуктор перемещает вал руля и связанный с ним движок переменного резистора R2 вниз по схеме. Длительность положительного импульса одновибратора увеличивается и, когда она сравняется с длительностью канального импульса, напряжение в точке А станет равным нулю. Транзистор VT4 закроется, конденсатор С6 разрядится до половины напряжения питания, транзисторы VT6 и VT8 закроются, двигатель остановится.

Однако система, содержащая интегрирующие звенья (конденсатор С6 и электродвигатель рулевой машинки), обладает инерционностью. Поэтому двигатель необходимо .выключить несколько ранее того момента, когда станут одинаковыми сравниваемые импульсы. Для этого вводят отрицательную обратную связь, поскольку иначе начнутся механические колебания выходного вала рулевой машинки. Напряжение отрицательной обратной связи с выхода усилителя рулевой машинки подано на вход одновибратора через резисторы R6 и R8.

Читайте также:  Ремонт винтового насоса для скважины своими руками

В случае, когда импульс одновибратора имеет большую длительность, чем канальный, в точке А образуются отрицательные импульсы. Они открывают ключ на транзисторе VT3, конденсатор С6 заряжается положительно по отношению к передней точке источника питания, открываются транзисторы VT5 и VT7, и двигатель вращается в обратную сторону, перемещая движок переменного рези-стора R2 вверх по схеме. Как только входной канальный импульс по длительности сравняется с импульсом одновибратора, вращение вала двигателя рулевой машинки прекратится.

Резистор R12 и конденсатор С1 образуют фильтр в цепи питания одновибратора, необходимый для развязывания цепей питания одновибраторов, так как при работе рулевых машинок перепады тока, а значит, и колебания напряжения питания -значительны. Это приводит к изменению параметров импульсов одновибратора и нарушает пропорциональность отклонения рычага передатчика в рулевой машинки.

К преимуществам описанного электронного блока по сравнению с аналоговыми следует отнести то, что оконечный усилитель работает в ключевом режиме открыт или закрыт. Время, в течение которого усилитель находится в закрытом или открытом состоянии, зависит от амплитуды проинтегрированного пилообразного напряжения. Как только разница в длительностях импульсов канала и одновибратора начнет приближаться к нулю, амплитуда пилообразного напряжения станет минимальной. При этом на электродвигатель поступают импульсы малой длительности, и он, замедляясь, доводит руль до нужного положения.

Рассмотренный принцип широко применяют при создании аппаратуры пропорционального управления. Схемные решения отличаются большим разнообразием, например, способом запуска одновибратора, включением переменного резистора в механической обратной связи, изменением полярности или усилением входного канального импульса, заменой усилителя на транзисторах VT5, VT6 триггером Шмитта и т.д.

Электронный блок рулевой машинки монтируют на отдельной плате. На ней размещают все элементы, кроме переменного резистора R2 и электродвигателя М1. Рассмотрим процесс налаживания электронного блока рулевых машинок. Подборкой резисторов R1 и R3 устанавливают максимальный поворот рычага рулевой машинки. При этом удобно пользоваться управляющими сигналами передатчика. Вход электронного блока подключают к дешифратору. Гибкими проводниками подключают к плате выводы от переменного резистора R2 и электродвигателя. Включают питание, но средний вывод батарей пока оставляют свободным. Рычаг рулевой машинки устанавливают в нейтральное положение. Временно вместо резистора R4 подключают переменный резистор сопротивлением 47к0м. На экране осциллографа наблюдают эпюры напряжения в отдельных точках. Они должны соответствовать рис. 12.


Рис. 12. Эпюры напряжений в одновибраторе

Затем подключают осциллограф к точке А и наблюдают форму напряжения, изображенную на рис. 13,а-г. С дешифратора должны поступать импульсы, соответствующие нейтральному положению рычага командодатчика. Длительность этих импульсов — 1,5 мс.


Рис. 13. Эпюры напряжений в точке А

Переменным резистором, включенным вместо R4, устанавливают такое напряжение смещения на базе транзистора VT1, чтобы в точке А форма сигнала соответствовала рис. 13,а или е. Подбирая резисторы R13 или R14, нужно добиться того, чтобы выброс напряжения наблюдался только в начале и конце канального импульса (рис.13,яс). Измерив сопротивление переменного резистора, соответствующее этому случаю, впаивают на плату постоянный резистор R4 с таким же сопротивлением. Теперь подключают средний вывод батареи. Двигатель рулевой машинки должен при этом остаться в нейтральном положении, а при изменении команды, т. е. при перемещении рычага командоотдатчика передающего устройства, он должен равномерно вращаться. Транзисторы структуры р-п-р в усилителе постоянного тока следует применять с коэффициентом передачи тока базы h21э>80.

ПРОПОРЦИОНАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ СКОРОСТЬЮ МОДЕЛИ С ХОДОВЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

Большинство авто- и судомоделей приводится в движение электродвигателями. Развитие модельной техники пропорционального управления позволило решить задачу реверса ходового электродвигателя и плавное регулирование частоты вращения его вала в обоих направлениях. Плавное регулирование скорости движения дает возможность проводить модель безошибочно по сложным трассам.

Рассмотрим один из вариантов пропорционального управления частотой вращения ходового электродвигателя. Электронный блок этого своеобразного механизма преобразует длительность канальных импульсов в частоту вращения вала ходового электродвигателя и обеспечивает его реверсирование. Для управления таким блоком подходят импульсные системы пропорционального многоканального радиоуправления, у которых длительность канальных импульсов находится в пределах от 1±0,5 до 2±0,5 мс. Амплитуда канальных импульсов должна быть 4-9 В.

Схема блока управления частотой вращения вала электродвигателя изображена на рис. 1. В этом блоке могут работать электродвигатели с потреблением тока от 0,2 до 10-Л2 А. Блок надежен в работе, его особенность — отсутствие обратной связи.

С дешифратора на вход блока поступают канальные импульсы положительной полярности. Импульсы после дифференцирования конденсатором С3 фронтом запускают одновибратор на транзисторах VT1, VT2. На коллекторе транзистора VT2 (точка в) формируются импульсы отрицательной полярности калиброванные по длительности. Эпюры напряжения в разных точках блока показаны на рис. 2. Они сняты для случая питания блока напряжением 6 в а электродвигателя — 12 В. Длительность канального импульса равна 1 мс и изменяется в процессе управления на ±0,2 мс.


Рис. 2. Эпюры напряжений

Входной канальный импульс и импульс одновибратора в точке г складываются. Если результирующий импульс положителен, то пройдя через конденсатор С5, он откроет транзистор VT4 интегрирующей ступени и изменит напряжение на базе транзистора VT6. На транзисторах VT6 и VT7 собран мультивибратор. Изменение режима транзистора VT6 вызывает изменение частоты и длительности генерируемых импульсов. Если» же результирующий импульс в точке г отрицателен, то он инвертируется каскадом на транзисторе VT3 и также открывает транзистор VT4.

Импульсы прямоугольной формы с мультивибратора поступают на усилитель мощности на транзисторах VT8, VT9. В коллекторную цепь транзистора VT9 включен ходовой электродвигатель, частота вращения вала которого зависит от частоты и скважности импульсов. Выходной транзистор усилителя мощности работает в ключевом режиме, потери на нем незначительны. При равенстве по амплитуде канального импульса и импульса одновибратора двигатель остановится. Как показывает эпюра напряжения в. точке и, двигатель полностью не обесточивается, но мощность на нем не превышает долей ватта.

Если же суммарный импульс в точке г станет отрицательным, изменится направление вращения вала электродвигателя (произойдет реверсирование). Пеключают ходовой электродвигатель контакты реле КЗ, которое срабатывает после срабатывания промежуточного реле К1, являющегося нагрузкой транзистора VT10. Интегрирующий конденсатор поддерживает постоянство напряжения на бабазе транзистора VT10 при появлении положительных импульсов на базе транзистора VT5. Конденсатор С9 оглаживает напряжение на транзисторе VT10 и препятствует дребезжанию контактов реле К1.

На рис. 3 показан вариант схемы включения ходового электродвигателя с возбуждением от постоянного магнита.

Налаживают блок, пользуясь осциллографом. Процесс начинают с узла управления. Необходимо следить, чтобы отношение длительности паузы к длительности выходных импульсов мультивибратора менялось при изменении ширины входного канального импульса. Выходной транзистор должен полностью отрываться. Между эмиттером и коллектором транзистора VT9 подключают вольтметр. Его показание должно быть близко к нулю при максимальном напряжении на двигателе. Если транзистор VT9 т открывается полностью, его следует заменить на другой, с большим значением коэффициента h21э или же заменить транзисторы VT6-VT8 другими, с большим значением этого коэффициента.

Затем добиваются четкой работы реле К1. Если оно не срабатывает при минимальном напряжении на двигателе, то следует подобрать транзисторы VT5 и VТ10 с большим значением h21э, а также уточнить номиналы резисторов в их базовых цепях. При токе нагрузки электродвигателя до 4 А можно выбрать R25 сопротивлением 300 Ом; R26-390 Ом; -VT8-из серии МП16; VT9-из серий П214 — П217, П4. Надежность работы блока при управлении мощными электродвигателями может быть повышена применением вместо одного транзистора VT9 двух, включенных параллельно и установленных на теплоотводы.

«Радиолюбительская телемеханика». Радио и связь. 1986г.

Источник