Выбор аппаратуры RC

| аппаратура радиоуправления | передатчик rc-аппаратуры

Передатчик RC-аппаратуры

При кажущемся многообразии находящейся в эксплуатации у моделистов RC-аппаратуры, схемотехника передающего устройства (ВЧ блока) практически везде одинакова. Даже используемая элементная база в изделиях разных фирм зачастую повторяется с точностью «один-в-один» . Дело в том, что передающий модуль — это одна из самых «классических» частей аппаратуры. Здесь, как правило, используются давно апробированные, многократно испытанные и хорошо зарекомендовавшие себя в работе схемотехнические решения. Но подобный консерватизм, на наш взгляд, не всегда оправдан…

Прежде всего определим требования, предъявляемые к передающим устройствам этого класса а затем рассмотрим общие принципы, по которым они конструируются.

Рабочий диапазон

Большинство эксплуатируемых моделистами типов RC-аппаратуры работает в диапазоне 35 МГц или 40 МГц. Частотные участки, выделенные для радиоуправления моделями, как правило, разбиты на каналы с дискретностью (шагом) 10 кГц (см. мою статью «Сетка частот и каналов для RC-аппаратуры»). Частота генерации передатчика обязательно стабилизируется кварцевым резонатором.

Вид модуляции

В указанных выше диапазонах работа передающих устройств разрешена в режиме FM — узкополосной ЧМ (частотная модуляция), с рекомендуемой девиацией (изменением) частоты в пределах 2.0-3.0 кГц. Английское сокращенное наименование этого режима — FM иногда созвучно, но ошибочно, переводят как ФМ (фазовая модуляция). Хотя ФМ и ЧМ очень близки по своей сути, точнее говоря — ФМ это частный случай ЧМ в очень узкополосном варианте.

Выходная мощность и уровень побочных излучений

Выходная мощность передающих устройств для RC аппаратуры регламентируется законодательствами разных стран на уровне 0.5 — 10 Вт. К примеру, в Венгрии допускается использование аппаратуры с максимальной выходной мощностью передатчика до 10 Вт, в Германии — до 5 Вт, а в США этот параметр ограничен уровнем 0.75 Вт. Большинство выпускаемых типов RC аппаратуры имеет передатчики с выходной мощностью 0.5 — 1.5 Вт. Самая мощная аппаратура, как правило, предназначена для управления авиамоделями. Мощность специализированных передатчиков для автомоделей обычно не превышает 0.5 Вт. Более строгие требования предъявляются к уровню побочных (паразитных) излучений радиопередающих устройств. По международным правилам уровень побочных излучений радиопередатчика для дистанционного управления моделями не должен превышать 30 мкВ на расстоянии 30 метров от работающего передатчика.

Внимание! В соответствии с законодательством РФ, радиопередающие устройства для дистанционного управления моделями должны работать в режиме АМ, в диапазоне 27МГц и могут иметь выходную мощность не более 1 Вт. Для постройки и эксплуатации подобных устройств необходимо получить соответствующее разрешение. Некоторое время назад был разрешен ввоз на территорию РФ RC-аппаратуры, работающей в узком участке диапазона 40 МГц. Такая аппаратура, как правило работает в режиме узкополосной ЧМ.

Далее, в качестве примера, мы рассмотрим схемотехнику ВЧ блока передающего устройства, работающего в режиме узкополосной ЧМ (FM) в диапазоне 35 или 40 МГц.

Обычно RC передатчики строятся по трехкаскадной схеме: задающий генератор/ЧМ-модулятор — буферный усилитель — выходной каскад (усилитель мощности).

Увеличить

Рис. 1. Блок схема передатчика

Задающий генератор — это разновидность схемы генератора Колпитца с кварцевым резонатором в цепи обратной связи, которая получила еще одно распространенное название — «емкостная трехточка». Приведенная ниже схема не только генерирует ВЧ колебания, но и очень просто позволяет осуществить частотную модуляцию этих колебаний.

Увеличить

Рис. 2. Задающий генератор

Поговорим о нем несколько подробнее. Прежде всего необходимо отметить, что доступные кварцевые резонаторы, применяемые в RC аппаратуре, выпускаются для работы на основной частоте не выше 25 — 30 МГц. Наша аппаратура должна работать на частоте 35 и даже 40 МГц. Как быть в этом случае? Все очень просто. Одно из достоинств кварцевого резонатора заключается в том, что он может резонировать не только на основной (рабочей) частоте, но и на частотах высших, как правило — нечетных, гармоник. Нас вполне устроит 3-я гармоника. Таким образом, для того, чтобы получить высокостабильные колебания на частоте 35 МГц, нам понадобится кварцевый резонатор (кварц) с частотой резонанса 35 / 3 = 11,667 МГц. Соответственно, для частоты 40 МГц нужен кварц на частоту 13.333 МГц. Для того, чтобы возбудить резонатор именно на 3-ей гармонике, последовательно кварцу включается индуктивность, компенсирующая паразитные емкости кварцедержателя и монтажа, а в коллектор транзистора задающего генератора включается колебательный контур, настроенный на частоту 35 или 40 МГц, т.е. на частоту 3-ей гармоники. Теперь остается промодулировать по частоте колебания нашего задающего генератора.

Резонансная частота кварца зависит в основном от его геометрических размеров. Незначительно изменить эту частоту можно, если последовательно с кварцем включить реактивность — катушку индуктивности или конденсатор. Индуктивность понижает («затягивает») частоту колебаний. Если же последовательно с кварцем включить конденсатор, то резонансная частота такого «тандема» будет несколько выше (всего на доли процента) собственной резонансной частоты «отдельно взятого» кварца. Изменяя емкость конденсатора, можно изменять (модулировать) частоту задающего генератора. В качестве такого «переменного конденсатора» обычно используют варикап — специальный полупроводниковый диод, проходная (внутренняя) емкость которого сильно зависит от приложенного к нему напряжения. Если в нашей схеме на варикап подать сигнал от РРМ-кодера, то емкость варикапа будет в такт с РРМ-сигналом скачкообразно изменяться в каком-то пределе, а это приведет к изменению частоты задающего генератора — т.е. мы промодулируем по частоте высокочастотные колебания.

Здесь уместно вспомнить параметр, о котором мы уже говорили в статье про кодеры — «сдвиг частоты вверх/вниз» (смотри мою статью «PPM-кодер для RC-аппаратуры»). Предположим, что наш кварц имеет резонансную частоту 13.333.333 Гц, тогда, округляя последний знак, частота генератора будет равна 40.000.000 Гц. Если последовательно с кварцем мы включим индуктивность, резонансная частота «затянется» вниз, и станет равна, допустим, 39.998.000 Гц. Теперь в эту последовательную цепь включим варикап, но не будем прикладыватьа к его выводам никакого напряжения (т.е. уровень сигнала на варикапе будет равен «логическому 0»), частота генератора «сдвинется» немного вверх, и станет равна, к примеру, 39.999.000 Гц. После того, как мы подадим на варикап уровень «логической 1» его емкость станет меньше, а частота генератора еще более возрастет, предположим, до 40.001.000 Гц. Обратное изменение уровня на варикапе снова вернет частоту генератора к исходным 39.999.000 Гц. Таким образом, под воздействием переменного управляющего сигнала частота генерации будет колебаться «вверх-вниз» относительно исходной резонансной частоты 40.000.000 Гц. Точно так же частота нашего задающего генератора может модулироваться и сигналом РРМ-кодера.

Если теперь вспомнить, что на выходе кодера мы можем инвертировать сигнал, т.е. переворачивать его «гребенкой» вверх или вниз, станет понятно, что уровень канальных импульсов и синхроимпульса может иметь значение «логической 1» в одном случае и «логического 0» в другом. Назовем эти режимы «положительный» и «отрицательный». Следовательно, в «положительном режиме» частота ВЧ сигнала в момент передачи канальных импульсов и синхропауз будет равна 40.001.000 Гц, а в момент передачи междуканальных пауз — 39.999.000 Гц. При инверсии РРМ-сигнала («отрицательный режим») соотношение несущих частот также изменится и в момент передачи канального импульса частота будет равна 39.999.000 Гц, а при передаче междуканальной паузы станет равна 40.001.000 Гц. Все очень просто…

Часто упрощают схему, и отказываются от применения лишней индуктивности в цепях генератора. В этом случае резонансная частота кварца сдвигается только за счет переменной емкости варикапа, и только в одну сторону — вверх, правда величина этой «сдвижки» так же изменяется модулирующим сигналом, допустим в пределах 40.001.000 — 40.003.000 Гц. На практике это эквивалентно рассмотренному выше примеру, просто приемник при этом настраивается на чуть более высокую частоту (40.002.000 Гц).

Второй каскад передатчика (буферный усилитель) не выполняет каких-либо специальных функций. Он нужен в основном только для того, чтобы исключить взаимное влияние между задающим генератором и выходным каскадом («развязать» их между собой). По сути — это обычный линейный резонансный усилитель напряжения. Нагрузкой этого каскада является колебательный контур, настроенный на рабочую частоту (35 или 40 МГц).

Увеличить

Рис. 3. Буферный каскад

Гораздо сложнее обстоят дела с выходным каскадом. Он не только усиливает по мощности сигнал задающего генератора, но и осуществляет функции фильтрации выходного сигнала и согласования с антенной. Обычно выходной каскад передатчика строится по однотактной (не симметричной) схеме. В качестве активного (усилительного) элемента применяются высокочастотные биполярные транзисторы средней мощности. Иногда используются и полевые транзисторы. Нагрузкой активного элемента служит так называемый пи-контур, (чаще всего двух- или трехзвенный), который собственно и согласовывает выходной каскад передатчика с антенной. Согласование осложняется тем, что в качестве антенны подобных передатчиков используется не классический четвертьволновый вибратор, который для диапазона 35 МГц должен иметь длину около 2.5 метра, а его сильно укороченный вариант длиной примерно 1.0-1.5 метра. Ведь очевидно, что манипулировать передатчиком, из которого торчит почти трехметровая удочка достаточно сложно! Да и более короткие антенны порой доставляют массу неудобств…

Увеличить

Рис. 4. Выходной каскад

Для повышения КПД передатчика, режим работы выходного каскада обычно выбирают не линейный (режим класса «А»), как в задающем генераторе и в буферном каскаде, а «с отсечкой» напряжения (режим класса «С»). В этом режиме активный элемент усиливает не всю синусоиду входного сигнала, а только ее часть, около 2/5 периода (как показывают теоретические расчеты, оптимальный двойной угол отсечки для подобных каскадов равен примерно 150 градусам). Недостающая часть сигнала «восстанавливается» колебательным контуром.

В принципе, работа активного элемента в режиме с отсечкой очень близка к ключевому режиму (режим класса «D»), когда транзистор либо «заперт», и не проводит ток, либо открыт, т.е. находится в режиме «насыщения», и даже при достаточно больших протекающих токах мощность, рассеиваемая при этом на транзисторе (мощность активных потерь), мала. В ключевом режиме, при работе транзистора на реактивную нагрузку (индуктивность колебательного контура) форма коллекторного тока не повторяет форму выходного напряжения, а амплитуда переменного высокочастотного напряжения на коллекторе транзистора может в 3 — 4 раза превышать напряжение питания (10 вольт) и достигает 35 — 40 вольт. Следующая диаграмма дает некоторое представление об этом процессе и позволяет понять ход наших дальнейших рассуждений. На диаграмме угол отсечки обозначен греческой буквой «Фи», отсутствующей в алфавите интернет-броузера, в связи с чем, дальше в тексте мы заменим ее латинской буквой «G».

Смотрите про коптеры:  Купить радиоуправляемые игрушки Yako в Москве в интернет-магазине | Snik.co

Увеличить

Рис. 5. Диаграммы коллекторного тока и напряжения

Ключевой режим недопустим в устройствах, предназначенных для излучения амплитудно-модулированного сигнала. Мы же применяем частотную модуляцию, при которой амплитуда выходного сигнала неизменна во времени, а частота изменяется незначительно (но — скачкообразно, вспомните, как выглядит управляющий РРМ-сигнал). Именно эти обстоятельства позволяют несколько иначе подойти к конструированию не только выходного каскада передатчика, но и по-другому построить схемотехнику задающего генератора. Далее мы попробуем вовсе отказаться от промежуточного (буферного) каскада.

Собственно говоря, нам не придется менять схему выходного каскада — она останется такой же, как и в «классическом» варианте. Работа элемента в ключевом режиме подразумевает, что входной возбуждающий сигнал должен быть не аналоговым (синусоидальным), а цифровым — т.е. имеющим 2 уровня — высокий и низкий («логическая 1» и «логический 0»). Абсолютная амплитуда возбуждающего сигнала, в этом случае, не играет большой роли, просто она должна быть достаточной для того, чтобы гарантировано «отпирать» транзистор и вводить его в режим «насыщения». А вот в режиме работы с отсечкой амплитуда сигнала играет большую роль и должна быть постоянна, т.к. ее величина влияет на угол отсечки, т.е. на режим работы выходного каскада.

Попытаемся получить «цифровой» сигнал с частотой 35 — 40 МГц и промодулировать его по частоте таким же «цифровым», но низкочастотным РРМ-сигналом. Попробуем это сделать, используя быстродействующие микросхемы ТТЛШ-логики серий 1531, 1533, или их зарубежные аналоги. Можно использовать любую микросхему из числа логических элементов с инверсными выходами. Мы воспользуемся микросхемой 74НС04 (1531ЛН1), имеющей в одном корпусе 6 инверторов.

Увеличить

Рис. 6. Цифровой задающий генератор с частотной манипуляцией

Первые два элемента микросхемы образуют собственно генератор колебаний. Его частота стабилизируется кварцевым резонатором, а частотная модуляция (здесь скорее — манипуляция, т.к. изменение частоты носит не параметрический, а дискретный характер) осуществляется путем коммутации «затягивающей» емкости С1, величина которой и определяет «индекс» частотной модуляции. На базу коммутирующего транзистора подается РРМ сигнал.

Третий элемент микросхемы — буферный. Он преобразует выходной сигнал задающего генератора в импульсы с четкими фронтами.

Если провести аналогию между оптимальным двойным углом отсечки (2G = 150 градусов) аналогового сигнала и скважностью цифрового сигнала Q (отношением периода сигнала к его длительности Q = T / t), оптимальной для нашего случая скважностью будет величина, численно равная:

Q = T / 2G = 360 / 150 = 2.4, (здесь Т = 360 градусов).

На частоте F = 35 МГц длительность t импульсов сигнала со скважностью 2.4 будет:

t = T / 2.4 = 1 / (F * 2.4) = 1 / (35000000 * 2.4) = 0.000000012 сек = 12 нс

Для F = 40 Мгц длительность импульсов t = 10.4 нс

Выбранная нами микросхема обеспечивает время нарастания фронтов импульсов порядка 3 нс, т.е. гарантированно позволит получить заданные временные интервалы. На четвертом элементе микросхемы реализован формирователь импульсов заданной длительности. Он работает аналогично формирователю СФ, примененному в РРМ-кодере и тоже не требует особых пояснений. Нужно только заметить, что длительность формируемых импульсов зависит от номиналов резистора и емкости, и может быть скорректирована подбором (или подстройкой) любой из этих деталей. Оставшиеся 2 инвертора можно использовать для других целей, в том числе и для дополнительной развязки.

Проанализируем теперь, потребуется ли нам какой-либо буферный каскад. Будем исходить из того, что выходная мощность нашего передатчика должна быть равна 1 Вт. Для простоты расчетов предположим, что напряжение питания источника равно 10 В (напряжение аккумуляторной батареи равно 9.6 В). Тогда, при КПД выходного каскада 80% (величина, близкая к реальной), ток выходного каскада будет примерно равен 120 мА. Учитывая, что коэффициент усиления по току у мощных транзисторов обычно принимается равным 10, максимальный ток базы у нашего усилителя будет равен 12 мА.

Выходной каскад логического элемента построен по несимметричной схеме. Он может обеспечить в нагрузке ток уровня «логический 0» не менее 20 мА, а вот ток «логической 1» к сожалению не превышает 5 — 7 мА. Этого явно не достаточно для «раскачки» выходного транзистора на n-p-n транзисторе. Но если в схеме выходного каскаде применить p-n-p транзистор, выбранная нами микросхема вполне справится с поставленной задачей. Это позволит вообще отказаться от буферного каскада. Правда при этом придется в передатчике использовать в качестве «общего» провода «плюсовую» шину питания.

Остается не рассмотренным еще один существенный и важный вопрос — согласование выходного каскада передатчика с антенной и обеспечение заданного уровня побочных излучений, который, как мы уже говорили, жестко ограничен. Мне могут возразить: ключевой режим не обеспечит спектральной чистоты излучаемого сигнала, уровень гармоник будет слишком велик. Так ли это? Как мы уже показали, режим работы с отсечкой (а именно в этом режиме работает большинство промышленно выпускаемых RC передатчиков) принципиально не отличается от ключевого режима. И спектр сигнала «цифрового» передатчика практически не должен отличаться от спектра «обычного» передатчика. Грамотно построенный пи-контур, тем более двухзвенный (С4L1 и C5L2C6), гарантированно отфильтрует сигнал и снизит уровень излучаемых гармоник до приемлемой величины. Этот же элемент схемы позволит согласовать стандартную телескопическую антенну длиной 1.0 — 1.4 метра с выходным каскадом передатчика или применить самодельную укороченную спиральную антенну. Для целей согласования служит и «удлиняющая» катушка L3, компенсирующая недостаток электрической длины антенны. Подобное построение выходного каскада, наряду с дополнительной экранировкой всего высокочастотного модуля, несомненно позволит получить передающее устройство, отвечающее всем заданным требованиям.

Здесь можно было бы привести конкретную схему «цифрового» передатчика, но мы не можем этого сделать по одной причине: кварцевые генераторы с частотой первой гармоники 35 — 40 МГц чрезвычайно дефицитны и дороги. В схеме, подобной нашему «цифровому» задающему генератору, к сожалению, обычный «гармониковый» кварц работать не хочет. А наша задача — создать аппаратуру, в которой не будет «экзотических» комплектующих. Но мы рассказали о таком необычном способе формирования высокочастотного ЧМ сигнала не только с познавательной целью — в дальнейшем мы будем использовать в наших разработках рассмотренные здесь схемотехнические элементы.

Для того, чтобы не заканчивать эту статью «на полуслове», приведем схему передатчика, задающий генератор и буферные каскады которого построены на микросхеме MC2833 фирмы Motorolla. Эта микросхема представляет собой однокристальный FM передатчик небольшой мощности. Ее стоимость — 21 рубль (покупалась в магазине «Промэлектроника» г. Екатеринбург). Применение этой микросхемы оправдано тем, что практически не требует настройки режимов работы по постоянному току и сразу позволяет получить все необходимые функции: задающий генератор, модулятор и двухкаскадный буферный усилитель «в одном флаконе». Издержки этого — наличие лишнего колебательного контура во втором буферном каскаде. Но этот недостаток компенсируется общей простотой настройки устройства и его эксплуатационной надежностью.

Увеличить

Рис. 7. Передатчик на микросхеме МС2833 (нажмите для отображения)

Частота задающего генератора (выводы микросхемы 1, 16) стабилизируется кварцевым резонатором Y1. В процессе макетирования, в качестве этого элемента применялись стандартные кварцы из комплектов аппаратуры Futaba на диапазон 40 МГц (макетирование на диапазон 35 МГц не проводилось). Все опробованные кварцы устойчиво генерировали, какая-либо дополнительная настройка не требовалась. В качестве контурных катушек (L2 — L4) были использованы контуры размером 10 х 10 х 13мм (точнее — только экраны от них, т.к. катушки мотались на самодельных оправках диаметром 5 мм, выточенных из полистирола). Настройка катушек осуществляется высокочастотными ферритовыми подстроечными винтами-сердечниками длиной 7 мм с резьбой М3. Все катушки одинаковые, намотаны «виток к витку» проводом ПЭЛ-0.42 и имеют по 6 витков. Обмотки катушек закреплены клеем БФ-2. Можно применить и латунные подстроечники, но в этом случае число витков следует увеличить примерно до 9. Возможно, точное число витков придется подбирать экспериментально — оно будет зависеть от конкретной конструкции контура и размеров экрана. Общее правило: «холодный» конец обмотки (т.е. тот вывод катушки, который подключается к «массе» или к шине » «) должен находиться вверху — это несколько повышает стабильность катушки в эксплуатации. В качестве корректирующей индуктивности L1 использован покупной стандартный ВЧ дроссель индуктивностью 3.3 — 4.7 mkH. Его можно заменить на самодельный, намотав в два слоя на ферритовый стержень диаметром 2-3 мм и длиной 10 мм ~ 30 витков провода ПЭЛ-0.3. В большинстве случаев от этого дросселя можно отказаться установив вместо него перемычку — это приведет лишь к «уходу» частоты генерации на 0.5 — 1.0 кГц «вверх». Все емкости в частотозадающих цепях должны быть керамическими, с минимальным ТКЕ.

Настройка устройства сводится к последовательной настройке резонансных контуров на среднюю частоту рабочего диапазона. Для диапазона 40 МГц — это частота 40,825 МГц или 82 канал (вполне можно использовать кварцы на 81, 82 или 83 каналы). Вначале проверяют наличие генерации на частоте первой гармоники кварца (на 14 ножке микросхемы амплитуда колебаний должна быть не менее 500-800 мВ). Некоторые экземпляры кварцев сразу начинали «звенеть» на 3-й гармонике. Входная емкость измерительного прибора (осциллограф или ВЧ-вольтметр) не должна превышать 3 — 5 pF. Если предполагается в дальнейшем использовать передатчик с одним единственным кварцем на определенный канал — всю настройку необходимо производить именно с этим кварцевым резонатором.

Первым настраивается контур L2C11 — по максимальной амплитуде колебаний на 13 ножке микросхемы (не менее 300 мВ). Здесь уже присутствует рабочая частота 40 МГц (3-я гармоника кварца). Затем настраивают контур L3C6 (на 11 ножке микросхемы амплитуда не менее 1.0 В) и в последнюю очередь — контур L4C14C15 (9 ножка микросхемы или средняя точка между C14 и C15. После этого, контролируя уровень сигнала в точке между С14 и С15 подстраивают контура L2C11 и L3C6 еще раз. Если в вашем распоряжении имеется частотомер, будет не лишним проконтролировать величину девиации частоты. Для этого нужно закоротить конденсатор С1, а на модуляционный вход (PPM in) подать последовательно уровень логического «0» и логической «1» (0 В и 9.6 В). Частота генератора при этом должна измениться примерно на 2.5 — 3.0 кГц. Если частота изменяется на большую или меньшую величину, нужно подобрать номинал резистора R2. Все приведенные выше режимы и величины сигналов являются типовыми и подробно описаны в фирменном описании микросхемы МС2833.

Смотрите про коптеры:  Простой ВЧ-передатчик (27 МГц)

Усилитель мощности передатчика собран по схеме, аналогичной приведенной на Рис.4. Катушки L7 и L8 по конструкции аналогичны катушкам задающего генератора (здесь и далее по тексту нумерация деталей относится к схеме на Рис.7 и не совпадает с нумерацией на Рис.4). Они намотаны проводом ПЭЛ-0.7 и имеют по 7 витков. Развязывающие дроссели L5 и L6 в цепях питания — покупные, индуктивностью 10 — 20 mkH. В качестве удлиняющей катушки L9 также использован покупной ВЧ дроссель индуктивностью 1.0 mkH. Его можно изготовить самостоятельно, намотав 10 -15 витков провода ПЭЛ-0.7 на ферритовый стержень диаметром 5-6 мм. Указанная индуктивность этого дросселя оптимальна для антенны длиной 90 — 110 см.

Настройка

Настройка выходного каскада проводится при отключенном кодере (можно просто выпаять из платы одну из ножек R1) и начинается с контроля коллекторного тока транзистора Q1 (в конструкции использован импортный транзистор марки 2SС2314, его стоимость — около 10 рублей). Вынем кварц из панельки. Вместо антенны подключим миниатюрную лампу накаливания на 6.3 В и ток 0.05 А. Лампочку подключаем до удлиняющей катушки L9, т.е. параллельно С25. Соединительные провода должны быть не длиннее 50 мм. Ток контролируем, включив в разрыв коллекторной цепи обычный миллиамперметр со шкалой 100 — 150 мА. Прибор нужно включить между разъемом питания и дросселем L6 (соединительные провода — минимальной длины). В отсутствии возбуждающего сигнала ток коллектора Q1 должен быть равен нулю.

Вставим кварц в панельку — ток должен возрасти до величины 50 — 100 мА. Вращая подстроечник L7 добиваемся изменения тока до минимальной величины (она может колебаться в диапазоне 30 — 70 мА). Затем вращаем подстроечник L8 и добиваемся увеличения тока до максимума (до величины 90 — 120 мА), лампочка при этом должна загореться почти полным накалом. Повторяем настройку катушки L7, минимизируя коллекторный ток. Последние подстройки выполняем, подключив телескопическую антенну длиной 900 — 1400 мм (любая подходящая антенна от бытовой аппаратуры) или укороченную спиральную антенну. «Складывание» телескопической антенны равносильно «расстройке» катушки L8 и должно приводить к резкому уменьшению коллекторного тока выходного каскада до величины 50 — 70 мА — т.е. снижению выходной мощности. Это противоречит укоренившемуся общему мнению о том, что отключение антенны приводит к выходу из строя выходного транзистора передатчика. Дело в том, что раньше передающие устройства для радиоуправления моделями строились несколько иначе — выходной каскад работал в линейном режиме, часто его нагрузкой был обычный параллельный, а не пи-контур и отключение антенны действительно могло вызвать «тепловой пробой» транзистора вследствие увеличения рассеиваемой на нем мощности (подобные схемотехнические решения в настоящее время используются только в АМ-передатчиках). Примененный нами транзистор позволяет без дополнительного радиатора рассеивать мощность до 750 мВт при токе коллектора до 1.0 А, и не боится подобных «вольностей» с антенной.

Работоспособность передатчика, настроенного на «центральную» частоту диапазона, необходимо также проверить с кварцами 50 — 52 и 88 — 90 каналов (края диапазона). В заключение, подключив параллельно антенне осциллограф (через емкость не более 5-10 pF) оценим форму излучаемого сигнала — она должна максимально напоминать синусоиду. При наличии спектранализатора желательно проконтролировать и спектр сигнала — он не должен быть шире 15-20 кГц по уровню -6 дБ.

В конструкции применены резисторы МЛТ-0.125, керамические конденсаторы типа КМ (или аналогичные), электролитические конденсаторы К50-35. Конденсаторы выходного каскада С19-С23 должны быть рассчитаны на рабочее напряжение не менее 50 вольт. При монтаже устройства все детали располагаются вплотную к печатной плате, оставлять длинные выводы не нужно — при плотном монтаже это может привести к возникновению паразитных высокочастотных связей. В качестве панельки для кварца использованы контактные «мамы» от разъема типа ГРПМ2. Учитывая, что кварцевые резонаторы имеют цельнометаллический корпус, между впаянными «мамами» необходимо вклеить пластмассовую вставочку высотой на 0.5 — 1.0 мм выше, чем сами контактные гнезда.

Передатчик собран на односторонней печатной плате размером 50.8 х 50.8 мм (2″ x 2″). При необходимости можно изготовить общую «печатку» размером примерно 135 х 51 мм для передатчика и кодера, состыковав их по отмеченным на чертежах краям. В этом случае ширина общего «земляного» проводника в месте стыковки не должна быть уже, чем 2.5 мм (100mil). В случае изготовления общей «печатки», необходимо соединить цепи питания кодера и передатчика, а также выход кодера «PPM-signal out» со входом «PPM in» передатчика и оставить только один разъем для подключения аккумулятора. Эти соединения нужно сделать с помощью проводов или перемычек, не разрывая замкнутый «земляной» контур ВЧ модуля.

На схеме и печатной плате не показаны цепи контроля напряжения питания и подключения зарядного устройства — при необходимости это каждый может сделать самостоятельно. Очень желательно, также, предусмотреть установку защитного диода (подойдет любой кремниевый или германиевый диод с максимальным током ~ 0.5 А), предохраняющего схему от «переполюсовки» аккумуляторной батареи.

В окончательном варианте печатной платы мы заменили первоначально указанные переключатели типа DIP (реверс каналов и выбор системы) на более доступные и универсальные переключатели типа «джампер», широко применяемым в вычислительной технике, а также аналогичные разъемам, применяемым в RC моделизме (разъемы рулевых машинок). Собственно переключатель остался один — «выбор системы». Реверсирование каналов осуществляется простым поворотом соединительной розетки переменного резистора соответствующего канала на 180 градусов. Подобное решение позволяет также просто и оперативно изменять «раскладку» каналов.

Развитие тема получила на форуме RСmaster:
Ссылка
Ссылка

Школа дядьки Глайдера
И.В. Карпунин (aka Glider)

Обсудить на форуме

Список литературы

1. Аристов А. Двухтональный звонок. — Радио, 1977, №2, с. 56.

2. Атаев Д.И.О., Болотников В А. Аналоговые интегральные микросхемы для бытовой радиоаппаратуры: Справочник. — М.: МЭИ, 1991. — 240 с.

3. Бастанов ВТ. 300 практических советов. — М.: Моск. рабочий, 1983. — 382 с.

4. Бирюков С. Микросхема К174ХА35. — Радио, 1996, №4, с. 57—59.

5. Бирюков С. Процессор пространственного звучания TDA3810. — Радио, 2001, №2, с. 49—51.

6. Бобров О. Звуковое сопровождение — по радио. — Радио, 2001, №7, с. 56.

7. Бодров И. Полевой телефон. — Радио, 1982, №7, с. 49—50.

8. Борисов В.Г. Блочный приемник начинающего радиолюбителя. — М.: Радио и связь, 1987. — 72 с.

9. Борисов В.Г. Энциклопедия радиолюбителя-конструктора. Изд. 9, перераб. и дополн. —М.: Солон-Р, 2001. — 526 с.

10. Вареник Г., Кац А. Индикатор-браслет. — Радио, 1980, №12, с. 55.

11. Васильев В А. Приемники начинающего радиолюбителя. — М.: Радио и связь, 1984. — 80 с.

12. Вдовикин А.И. Занимательные электронные устройства. М.: Радио и связь, 1981. — 80 с.

13. Гальперин М.В. Практическая схемотехника в промышленной автоматике. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 320 с.

14. Герцен Н. Универсальное зарядное устройство. — Радио, 1993, №12, с. 40, 41

15. Гуляев А., Липатов В. Тракт ПЧ с транзисторным детектором. — Радио, 1980, №5, с, 34, 35.

16. Гумеля Е.Б. Любительские транзисторные приемники. — М.: Энергия, 1980. — 80 с.

П.Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах. — Л.: Энергия, 1980. — 248 с. 18. Двухтональная сирена (ЗР). — Радио, 1977, №°10, с. 62.

19. Добролюбов В. Автомобильные пробники-индикаторы. — Радио, 2001, №3, с. 34.

20. Евсеев А.Н. Полезные схемы для радиолюбителей. Выпуск 2. Новые технические решения, нестандартные включения ИМС, особенности работы с современными ИМС, конструкции для школьной лаборатории и игротеки, бытовая электроника. — М.: СОЛОН-Р, 2000. — 240 с.

21. Елагин НА., Ростов А.В. Конструкции и технологии в помощь любителям электроники. Выпуск 5. Схемы для домашнего конструирования. — М.: COJIOH-P, 2001. — 112 с.

22.Иванов Б. Детекторный приемник и опыты с ним. — Радио, 1997, №12, с. 30—32.

23. Иванов Б. Ретро: простые переговорные устройства. — Радио, 1997, №11, с. 39—41.

24. Иванов Б.С. Электронные самоделки. — М.: Просвещение, 1985. — 143 с.

25. Испытатель транзисторов (ЗР). — Радио, 1983, №2, с. 62.

26. Караоке конвертер (ЗР). Радио, 1999, №5, с. 40.

27.Киселев А. Пробник с двумя индикаторами. — Радио, 1996, №12, с. 36, 37.

28. Козлов Ф., Прилепко А. «Кубик» для проверки ОУ. — Радио, 1986, №11, с. 59.

29.Коннов А.А., Пескин А.Е. Энциклопедия ремонта: Микросхемы для аудио и радиоаппаратуры. Выпуск 3. — М.: ДОДЭКА, 1998. — 286 с.

30. Конструкции и схемы для прочтения с паяльником. Вып. 7. Музыка в автомобиле. Электронные автоматы. Приставки к телефонам. Приборы радиационного контроля. СИ-БИ, KB, УКВ связь. Измерительная лаборатория. Авт.-сост. А. Гриф. — М.: СОЛОН-Р, 2001. — 276 с.

31. Конструкции и схемы для прочтения с паяльником. Вып. 8. Том 2. Лампы в УМЗЧ снова в строю. Электроника в вашем авто и дома. Контроль, измерение и испытание. Техника радиоспорта. Радиолюбительская технология. Авт.-сост. А. Гриф. — М.: СОЛОН-Р, 2002. — 324 с.

Смотрите про коптеры:  Как сделать кораблик для рыбалки своими руками, чертежи и способы изготовления

32. Кузнецов Э. Радиомикрофон для лекторов. — Радио, 2002, №3, с. 24—25.

33.Ленк Дж. Электронные схемы. Практическое руководство. — М.: Мир, 1985. — 343 с.

34. Линеаризация характеристик светодиода (ЗР). — Радио, 1978, №6, с. 61.

35. Лихачев В Д. Практические схемы на операционных усилителях. — М.: ДОСААФ, 1981. — 80 с.

36. Ломакин Л. Генераторы световых импульсов. — Радио, 1974, №4, с. 44.

37. Ломов А. Необычный радиоконструктор. — Радио, 1995, №5, с. 34—35.

38. Макаров Д. Шпионские страсти. — Радио, 1995, №3, с. 40—41.

39.Мосягин В. Узконаправленный микрофон. — Радио, 2002, №5, с. 54—55.

40. Немич И. Микросхема КР1182ПМ1 — фазовый регулятор мощности. — Радио, 1999, №7, с. 44 — 46.

41. Нечаев И. Генераторы световых импульсов. — Радио, 2000, №4, с. 56—57.

42. Нечаев И. Звуковое сопровождение — без проводов. — Радио, 1998, №10, с. 50.

43. Нечаев И. Звуковое сопровождение по ИК-каналу. — Радио, 2002, №3, с. 48—49.

44. Нечаев И. Звуковое сопровождение по радиоканалу. — Радио, 2002, №6, с. 53—54.

45. Нечаев И. Комбинированный радиоприемник. — Радио, 1999, №4, с. 47—48.

46. Нечаев И. Регуляторы мощности на микросхеме КР1182ПМ1.

— Радио, 2000, №3, с. 53—54.

47. Низковольтная «мигалка» (ЗР). — Радио, 1998, №6, с. 64.

48. Николаев Ю. Сверхчувствительный микрофон. — Радио, 1992, №10, с. 54, 55.

49.Ноткин Л.Р. Функциональные генераторы и их применение.

— М.: Радио и связь, 1983. — 184 с.

50. Омметр на операционном усилителе (ЗР). — Радио, 1977, №7, с. 60—61.

51 .Пестриков В.М. Энциклопедия радиолюбителя. Основы схемотехники и секреты электронных схем. — С.-Пб: Наука и техника, 2001. — 432 с.

52.Полежаев А. Светодиодный пробник-индикатор. — Радио, 1997, №5, с. 38.

53. Поляков В. Радиоприемные антенны. — Радио, 1998, №2, с. 44—46.

54.Поляков В. Универсальный У34. — Радио, 1994, №12, с. 34—35.

55. Поляков В.Т. Приемники прямого преобразования для любительской связи. — М.: ДОСААФ, 1981. — 80 с.

56. Поляков В.Т. Радиолюбителям о технике прямого преобразования. — М.: Патриот, 1990.

57. Пробник для проверки транзисторов (ЗР). — Радио, 1979, №1, с. 61.

58. Разработано в радиокружке. — Радио, 1984, №12, с. 37—38.

59. Румянцев М.М. Конструирование радиовещательных приемников. — М.: ДОСААФ, 1982. 208 с.

60. Своренъ РЛ. Электроника шаг за шагом. Практическая энциклопедия юного радиолюбителя. Изд 4-е, дополн. и исп- равл. — М.: Горячая линия — Телеком, 2001. — 540 с.

61. Семенов Б. Ю. Современный тюнер своими руками: УКВ стерео микроконтроллер. Серия «Просто и доступно». — М.: СОЛОН-Р, 2001. — 352 с.

62.Сергеев Б. Переговорные устройства. — Радио, 1982, №7, с. 50.

63. Сретенский М. Испытатель транзисторов. — Радио, 1995, №1, с. 32.

64. Талалов А. Регулируемый двухполярный источник питания.

— Радио, 1979, №10, с. 41.

65. Тарасов Э. Генератор прямоугольных импульсов. — Радио, 1980, №3, с. 51—52.

66. Толкачева Р. Защитные микросборки ЗА-0 и ЗА-1. — Радио, 1999, №8, с. 60.

67. Федоров Ю. Генераторы-имитаторы звуков. В помощь радиолюбителю. Вып. 60. — М. ДОСААФ, 1977, с. 31—38.

68. Фелпс Р. 750 практических электронных схем: Справочное руководство. — М.: Мир, 1985. — 584 с.

69. Функциональный генератор на микросхеме (ЗР). — Радио, 1978, №8, с. 60.

70. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 2-х т. — М.: Мир, 1986.

71. Чистов В. А нет ли у нас «жучка». — Радио, 1998, №10, с. 53—54.

72. Шелестов ИЛ. Радиолюбителям: полезные схемы. Книга 1. Домашняя автоматика, охранные устройства, приставки к телефону, зарядные устройства и многое другое: — М.: СОЛОН-Р, 2001. — 186 с.

73. Шелестов И.П. Радиолюбителям: полезные схемы. Книга 2. Схемотехника на МОП-микросхемах, приставки в телефону, домашняя автоматика, охранные устройства и многое другое:

— М.: СОЛОН-Р, 2001. — 216 с.

74. Шелестов И.П. Радиолюбителям: полезные схемы. Книга 3. Домашняя автоматика, приставки к телефону, охранные устройства, компьютер дома и многое другое: — М.: COJIOH-P, 2001. — 222 с.

75. Шелестов И.П. Радиолюбителям: полезные схемы. Книга 4. Электроника в быту, домашняя автоматика, радиопередатчики и приемники, Internet для радиолюбителей и многое другое: — М.: СОЛОН-Р, 2001. — 240 с.

76. Шкритек П. Справочное руководство по звуковой схемотехнике. — М.: Мир, 1991. 446 с.

77. Шумейкер Ч. Любительские схемы контроля и сигнализации на ИС. — М.: Мир, 1989.

78. Электронные сирены (ЗР). — Радио, 1977, №5, с. 60.

79. Электронный термометр (ЗР). — Радио, 1983, №4, с. 61.

80. Электронный термометр с транзисторным датчиком (ЗР). — Радио, 1983, №2, с. 61.

81. Ярешко Р. Испытатель диодов и биполярных транзисторов. — Радио, 1999, №5, с. 53.

Данная книга предназначена исключительно для ознакомления; после рекомендуется купить лицензионный продукт во избежание нарушения авторских прав производителя и смежных прав.

Устройство передатчика

Передатчик аппаратуры радиоуправления состоит из корпуса, органов управления (джойстики, ручки, тумблеры и т.п.) платы кодера, ВЧ-модуля, антенны и батареи аккумуляторов. Кроме того, в компьютерном передатчике есть дисплей и кнопки программирования. Пояснения по корпусу и органам управления давались выше.

На плате кодера собрана вся низкочастотная схема передатчика. Кодер последовательно опрашивает положение органов управления (джойстиков, ручек, тумблеров и т.п.) и в соответствии с ним формирует канальные импульсы РРМ (или РСМ) сигнала. Здесь же вычисляются все микширования и другие сервисы (экспонента, ограничение хода и т.п.). С кодера сигнал попадает на ВЧ-модуль и тренерский разъем (если он есть).

ВЧ-модуль содержит высокочастотную часть передатчика. Здесь собран задающий кварцевый генератор, определяющий частоту канала, частотный либо амплитудный модулятор, усилитель-выходной каскад передатчика, цепи согласования с антенной и фильтрации внеполосных излучений.

ВЧ-модуль отвечает за диапазон передатчика. Путем замены сменного ВЧ-модуля легко перейти с одного диапазона на другой. В его корпусе имеется ниша с разъемом под сменный кварц для выбора канала в пределах рабочего диапазона. ВЧ-модули рассчитаны на работу только с одним видом модуляции: амплитудной либо частотной. Для самых продвинутых пользователей, регулярно участвующих в соревнованиях, придуманы ВЧ-модули с синтезатором:

В этом случае сменный кварц отсутствует, а несущая радиосигнала формируется специальным синтезатором частоты. Частота (канал), на которой будет работать передатчик, задается при помощи переключателей на ВЧ-блоке. Некоторые топовые модели предатчиков умеют устанавливать частоту синтезатора прямо из меню программирования.

Практически на всех передатчиках радиоуправления используется телескопическая антенна. В развернутом виде она достаточно эффективна, а в свернутом — компактна. В отдельных случаях допускается заменять штатную антенну на укороченную спиральную, производимую многими фирмами, либо самодельную.

Она намного удобнее в пользовании и более живуча в условиях суеты соревнований. Однако, в силу законов радиофизики, ее эффективность всегда ниже, чем у штатной телескопической, и ее не рекомендуется использовать для летающих моделей в сложной помеховой обстановке крупных городов.

Во время использования телескопическая антенна обязательно должна быть вытянута на полную длину, иначе дальность и надежность связи резко падают. Со сложенной антенной перед полетами (заездами) проверяют надежность радиоканала, — на расстоянии до 25-30 метров аппаратура должна работать.

Складывание антенны обычно не повреждает работающий передатчик. В практике имелись единичные случаи выхода ВЧ-модуля из строя при складывании антенны. По-видимому, они были обусловлены некачественными комплектующими и с такой же вероятностью могли случиться вне зависимости от складывания антенны.

В большинстве даже простых передатчиков предусмотрена функция «тренер-ученик», позволяющая проводить обучение начинающего пилота более опытным. Для этого два передатчика соединяются кабелем между собой через специальный «тренерский» разъем. Включается передатчик тренера в режим излучения радиосигнала.

Передатчик ученика радиосигнал не излучает, а РРМ-сигнал с его кодера передается по кабелю на передатчик тренера. На последнем имеется переключатель «тренер — ученик». В положении «тренер» на модель передается сигнал о положении ручек тренерского передатчика.

В положении «ученик» — с передатчика ученика. Поскольку переключатель находится в руках тренера, тот в любой момент перехватывает управление моделью на себя и тем самым подстраховывает новичка, не давая ему «сделать дрова». Так ведется обучение пилотированию летающих моделей.

На тренерский разъем выведен выход кодера, вход переключателя «тренер-ученик», земля, и контакты управления питанием кодера и ВЧ-модуля. В некоторых моделях при подключении кабеля включается питание кодера при выключенном питании передатчика. В других при закорачивании управляющего контакта на землю выключается ВЧ-модуль при включенном питании передатчика.

Питание передатчиков стандартизовано, и осуществляется от батареи никель-кадмиевых (или NiMH) аккумуляторов с номинальным напряжением 9,6 вольт, т.е. от восьми банок. Отсек под аккумулятор в разных передатчиках имеет разный размер, а значит, готовая батарея от одного передатчика может не подойти к другому по габаритам.

В простейших передатчиках могут использоваться обычные одноразовые батарейки. Для регулярного использования это разорительно.

Топовые модели передатчиков могут иметь дополнительные узлы, полезные моделисту. Multiplex например, в свою 4000 модель встраивает панорамный сканирующий приемник, позволяющий перед полетами посмотреть наличие излучений в диапазоне частот. Некоторые передатчики имеют встроенный (с выносным датчиком) тахометр.

Есть варианты тренерского кабеля, выполненного на основе оптоволокна, что гальванически развязывает передатчики и не создает помех. Есть даже средства беспроводного связывания тренера с учеником. На многих компьютерных передатчиках имеются сменные модули памяти, где хранится информация о настройках моделей. Они позволяют расширить набор запрограммированных моделей и переносить их с передатчика на передатчик.

Итак, теперь вы знаете, что:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector