Реализация в железе

Передающая часть

Пуск!

Основные технические данные

Система радиоуправления позволяет дистанционно управлять игрушкой на расстоянии до 10 метров.
Рабочая частота передатчика 27,12 мГц.
Мощность передатчика в пределах 4-10 мВт.
Потребление тока передатчиком не более 20 мА.
Вес передатчика с антенной и питанием не более 150 г.
Чувствительность приемника в рабочей полосе частот не хуже 100 мкВ.
Потребление тока приемником не более 20 мА.
Вес приемника не более 70 г.
Командоаппарат обеспечивает выполнение четырех различных команд, которые повторяются периодически.
Вес командоаппарата не более 70 г.
Питание приемника и передатчика производится от батарей "Крона-ВЦ".

Принцип работы

Передатчик состоит из модулятора и генератора высокой частоты (рис.1). Модулятором передатчика служит симметричный мультивибратор, собранный на низкочастотных транзисторах VT2 и VT3 типа МП40.

Генератор высокой частоты собран на транзисторе VT1 типа П416 по схеме с емкостной обратной связью. При открытом транзисторе модулятора VT2 цепь генератора замыкается на плюс батареи, генератор возбуждается на рабочей частоте, сигнал высокой частоты излучается антенной.

Приемник состоит из высокочастотного каскада, усилителя низкой частоты и электронного реле.

Высокочастотный каскад приемника представляет собой сверхрегенератор. Сверхрегенератор собран на высокочастотном транзисторе VT1 типа П416 (рис.2).

Рис.2

При отсутствии сигнала на эмиттерной цепочке С5 R3 наблюдаются колебания частоты гашения. Частота гашения определяет чувствительность сверхрегенератора на его рабочей частоте и подбирается элементами С5, R3.

Командный сигнал передатчика выделяется контуром L1-С4, усиливается и детектируется сверхрегенератором. Фильтр R4-С8 пропускает сигнал команды низкой частоты на вход усилителя VT2, отделяя при этом частоту гашения более высокого порядка.

Электронное реле собрано на транзисторах VT3-VT4 типа МП40, п коллектор транзистора VT4 включено исполнительное реле КР типа РСМ-1.

Напряжение низкой частоты командного сигнала усиливается транзисторами VT3-VT4 и подается через конденсатор С13 на вы-прямительную ячейку УД1, УДЗ.

Выпрямленное напряжение через резистор R9 поступает на базу транзистора VT3. При этом эмиттерный ток транзистора VT3 резко увеличивается, транзистор VT4 открывается. Реле срабатывает, замыкая цепь питания двигателя командоаппарата.

Командоаппарат состоит из электродвигателя, храпового механизма, программного диска и распределительных скользящих контактов. Программный диск, боковая сторона которого представляет собой систему перемычек, коммутирует через распределительные скользящие контакты питание двигателей привода и других электрических элементов игрушки.

Описание электрической схемы радиоуправляемой игрушки

На схеме (рис.3) показан один из вариантов электрооборудования радиоуправляемой игрушки.

В игрушке имеются два приводных двигателя, которые обеспечивают движение вперед и повороты налево и направо. Лампочки задних фонарей игрушки служат сигналами поворота. Две фары создают эффект освещения пути движения игрушки.

Рис.3

Для приема сигналов команды от передатчика в игрушку вмонтированы приемник и Командоаппарат. Двигатель привода и командоаппарата, а также лампочки питаются от двух последовательно соединенных батарей типа 3336Л(У) (GB1). Для питания приемника служит батарея "Крона-ВЦ" (GB2). Для выключения батареи служит двухполюсный выключатель S. При поступлении сигнала команды от передатчика срабатывает реле КР, приемника и своими контактами включает электродвигатель командоаппарата (рис.4)МЗ.

Рис.4. Командоаппарат

Электродвигатель МЗ с помощью храпового механизма поворачивает программный диск на 30°, что соответствует переключению одной команды.

Программный диск через распределительные скользящие контакты включает электродвигатели привода и лампочки игрушки следующим образом:

В положении "вперед" замкнуты контакты 1, 2, 3, 4, при этом включены двигатели М1 и М2, а также лампочки Н1, Н2, НЗ, Н4.

В положении "направо" замкнуты контакты 1, 2, при этом включены двигатель М1 и лампочка НЗ.

В положении "стоп" все контакты разомкнуты.

В положении "налево" замкнуты контакты 1, 3, при этом включены двигатель М2 и лампочка Н4.

Команды меняются периодически. На схеме показана последовательность команд за один цикл.

Указания по монтажу и наладке системы

Размещение приемника в игрушке желательно производить на максимальном удалении от эл. двигателей и электромагнитов. Для защиты приемника от помех, создаваемых электродвигателями, рекомендуется включать параллельно электродвигателям электролитические конденсаторы 10-20 мкф рабочим напряжением 10-12 вольт, соблюдая полярность включения. К приемнику необходимо подключить антенну. В качестве антенны может быть использован штырь или провод диаметром 1,0-2,0 мм, длиной не менее 20 см. Антенну необходимо изолировать от корпуса игрушки. В качестве изоляторов можно использовать детали из керамики, фторопласта, оргстекла или полистирола. С увеличением длины антенны дальность управления увеличивается. Приемник необходимо закрыть крышкой из изоляционного материала для защиты от пыли и влаги. Расстояние от печатной платы до основания, на котором укреплен приемник, должно быть не менее 5 мм.
Расположение элементов на печатной плате показано на рис.5.

После монтажа электрической схемы и проверки работоспособности (порядок включения указан далее) необходимо подстроить приемник на максимальную чувствительность. Подстройка производится с помощью конденсатора С4 (см. принципиальную схему и чертеж приемника). Поворачивая ротор конденсатора изоляционной отверткой, необходимо найти положение, при котором срабатывание реле происходит при максимальном удалении игрушки ог передатчика.

Командоаппарат закрепляется на горизонтальной платформе с помощью лапок.

Список радиоэлементов

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 расшить. Поэтому далее рассмотрим однокомандную аппаратуру управления, пригодную для колесных, летающих и плавающих моделей.

Передатчик радиоуправляемой модели.

Для управления моделями в радиусе 500 м, как показывает опыт, достаточно иметь передатчик с выходной мощностью около 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. 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. 22.4. Передатчик включает задающий генератор колебаний высокой частоты и модулятор. Задающий генератор собран на транзисторе VT1, по схеме емкостной трехточки. Контур L2..C2 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 мультивибрато-

Рис. 22.4. Принципиальная схема передатчика радиоуправляемой модели

ром. Посылка высокочастотных колебаний, созданных задающим генератором, в антенну происходит отдельными порциями, частота следования которых соответствует частоте импульсов модулятора.
В передатчике использованы транзисторы с коэффициентом передачи тока базы 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 диматром 10 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 0 1 ...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.
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. 22.5. 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. Катушка намотана с шагом 4 мм на пластмассовом каркасе 0 25 мм. В качестве индикатора используется вольтметр постоянного тока с относительным входным сопротивлением

Рис. 22.5. Принципиальная схема волномера для настройки передатчика
10 кОм/В или микроамперметр на ток 50...100 мкА. Волномер собирают на небольшой пластине из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Включив передатчик, располагают от него на расстоянии 50...60 см волномер. 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.
Приемник радиоуправляемой модели.

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. 22.6. Приемник собран на трех транзисторах и питается от батареи типа «Крона» или другого источника напряжением 9В. Первый каскад приемника представляет собой сверхрегенеративный детектор с самогашением, 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. Усиление вы-

Рис. 22.6. Принципиальная схема сверхрегенеративного приемника радиоуправляемой модели

деленного 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 LI, C4, 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 VT3 и диодах VD1 ,VD2. Усиленный транзистором VT3 сигнал выпрямляется диодами VD1 и VD2. Выпрямленный ток (отрицательной полярности) поступает на базу транзистора VT3. 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.
Монтаж приемника выполняют печатным способом на плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм и размерами 100x65 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 0 6,5 мм, с подстроечным ферри-товым 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. 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, паралельно oбмотке peлe K1 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.