Пропорциональная система телеуправления. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Аппаратура радиоуправления

 Комментарии к статье

В нашем журнале неоднократно рассказывалось о дискретной аппаратуре телеуправления. Она надежна в работе, ее шифратор и дешифратор просты в изготовлении и налаживании, но дискретная система имеет один существенный недостаток - не позволяет реализовывать сложные алгоритмы управления.

Большую гибкость может обеспечить так называемая пропорциональная система. В предлагаемой статье мы знакомим читателей с одним из ее вариантов. Как и обычно, описаны только шифратор и дешифратор.

В шифраторе приметен наиболее распространенный сейчас широтно-импульсный метод кодирования с временным уплотнением.

Средняя длительность информационных импульсов (ти=2 мс) и пауз между ними (тп=0,3 мс) ненамного отличается от той. которая принята в промышленной аппаратуре. Однако для более плавного управления электродвигателями приращение длительности информационного импульса (dт) в крайнем положении ручек управления равно ±1 мс - это больше, чем общепринятое. Для упрощения управления электродвигателями период Т повторения информационных пакетов выбран постоянным и равным 16 мс. В конце каждого информационного пакета формируется пауза, которая необходима для синхронизации распределителя приемника. При перемещении ручек управления длительность синхропаузы (тсп) изменяется в пределах от 3 до 11 мс.

Принципиальная схема шифратора показана на рис.1. а сигналы в некоторых его точках - на рис.2. На нижней диаграмме рис.2 показан вид информационного пакета для одного цикла передачи команд в четырехканальной аппаратуре.

Рис.1 (нажмите для увеличения)

Основным узлом шифратора является генератор прямоугольных импульсов. Он состоит из истокового повторителя на транзисторе VT3 и триггера Шмитта на элементах DD4.3, DD4.4. В состав генератора входят также резисторы R11 -R14 и дешифратор DD2.

Рис.2

При включении питания на выходе элемента DD4.4 устанавливается сигнал низкого уровня. Конденсатор С2 будет заряжаться через открытый транзистор VT2, а конденсатор С4 - вытекающим входным током элемента DD4.3 через резистор R9. Так как постоянная времени зарядки конденсатора С2 меньше, чем у С4, то к моменту переключения триггера Шмитта в единичное состояние конденсатор С2 будет заряжен до напряжения около 5 В. Время зарядки конденсатора С4 определяет паузу между информационными импульсами.

После переключения элемента DD4.4 в единичное состояние транзистор VT2 закрывается и конденсатор С2 начинает разряжаться черед один из резисторов пульта, выбранного дешифратором DD2. Напряжение с конденсатора С2 через истоковый повторитель VT3 и диод VD1 поступает на триггер Шмитта. При уменьшении этого напряжения до порога переключения, определяемого положением движка подстроечного резистора R7, триггер переключается в нулевое состояние - формируется информационный импульс.

Состояние дешифратора DD2 определено сигналами, поступающими со счетчика на триггерах DD1.1 и DD1.2. Счетчик переключается в момент спада каждого информационного импульса и поочередно подключает к генератору резисторы R11--R14. Когда на инверсных выходах триггеров DD1.1. DD1.2 будет сигнал 1, то на выходе элемента DD3 появится сигнал низкого уровня, запрещающий работу триггера Шмитта. В этот временной интервал формируется синхропауза.

Вновь генератор будет запущен импульсом с тактового генератора, собранного на транзисторе VT1 и элементах DD4.1 и DD4.2.

Питают шифратор от стабилизатора напряжения, выполненного на транзисторах VT4, VT5 и стабилитроне VD2. Применение этого стабилизатора позволило повысить стабильность работы всего устройства. Шифратор работоспособен при изменении напряжения от 7 до 15 В. Потребляемый устройством ток равен 10...11 мА.

Вместо указанных на схеме биполярных транзисторов можно применить любые кремниевые маломощные, соответствующей структуры. Транзистор КП303Г можно заменить на КП303Д, КП303Е. Вместо КП303А можно использовать любой транзистор из этой серии с напряжением отсечки не более 1,5 В. Диод VD1 - любой германиевый. Микросхему К134ЛА2 можно заменить микросхемой из серии К106 или К136. Замена остальных микросхем нежелательна, так как это приведет к необходимости пересчета шифратора. Конденсаторы С1 и С2 должны быть бумажными, металлобумажными или пленочными, так как от них зависит стабильность работы шифратора: С3 - К50-3. Терморезистор ММТ-1 (RK1) можно заменить на КМТ-12, ММТ-9. Резисторы R11-R14 - СП-1. Их сопротивление может быть от 68 до 150 кОм, но если углы полного поворота всех ручек управления выбраны равными, то и номиналы всех резисторов должны быть одинаковыми.

Не показанные на схеме входы микросхемы DD3 (выводы 3, 5, 8, 9, рис. 1) надо соединить с любыми из подключенных входов.

Перед налаживанием шифратора необходимо установить начальное сопротивление (Rнач) резисторов пульта. Это сопротивление определяют по формуле:

где R - номинальное сопротивление резистора пульта, а - полный угол поворота движка, dа -угол поворота движка при переводе ручки управления из нейтрального в одно из крайних положений. Для резистора СП-1 (a=255°) сопротивлением 100 кОм при dа, равном 45°, начальное сопротивление должно быть 35 кОм.

Резистор R3 подбирают таким, чтобы период повторения тактовых импульсов был равен 16 мс. Если при этом длительность отрицательного тактового импульса отличается от 4±0.5 мс. необходимо подборкой резистора R2 установить ее в указанных пределах. После этого к выходу шифратора подключают осциллограф и, вращая подстроечный резистор R7, добиваются возникновения генерации информационных пакетов. Резистор R7 устанавливают в такое положение, когда длительность каждого информационного импульса при нейтральном положении ручек управления равна 2 мс.

Аппаратура радиоуправления должна стабильно работать в широких температурных пределах,поэтому правильный выбор резистора R8 является важным завершающим этапом налаживания шифратора. Сначала вместо резисторов Rl 1-R14 к шифратору подключают постоянные резисторы, равные Rнач. Затем плату шифратора вместе с образцовым термометром обертывают несколькими слоями ткани (для теплоизоляции) так, чтобы были свободны проводники питания и выходные, и на час помещают в морозильную камеру холодильника. После этого плату вынимают и, не разворачивай, подключают к источнику питания и осциллографу. Когда термометр будет показывать 5...10°С, измеряют длительность любого информационного импульса.

Потом не разворачивая платы, ее медленно нагревают (например, завернув в электрогрелку). При температуре 45...50"С вновь измеряют длительность того же импульса. Если разница в длительности у холодного и нагретого шифратора превышает 0,1 мс, то сопротивление резистора R8 необходимо увеличить приблизительно на 100 Ом на каждые 0,1 мс разности. Если импульс нагретой платы окажется короче, то сопротивление резистора необходимо уменьшать в таком же соотношении.

В приемнике сигнал с выхода детектора поступает на вход распределителя, который разделяет информационный пакет на четыре отдельных канальных импульса, которые поступают на свои дешифраторы.

Принципиальная схема распределителя показана на рис. 3. Усиленный элементом DD1.1 и приведенный к уровням ТТЛ элементом DD1.2, информационный пакет поступает на селектор, выделяющий синхропаузы (DD1.4. VD1, С1) и через инвертор DD1.3 на вход счетчика (DD2.1, 1)02.2). и далее на дешифратор-демультиплексор DD3, DD4. Так как информационные импульсы, принятые приемником, имеют уровень 0, то на выходе элемента DD1.4 будет уровень 1. Этот же уровень сохранится и в паузе между импульсами потому, что продолжительность паузы недостаточна для зарядки конденсатора С1 до высокого уровня и изменения состояния элемента DD1.4. Счетчик DD2.1, DD2.2 изменяет свое состояние по спаду каждого информационного импульса, разрешая им поочередно проходить на каждый выход дешифратора-демультиплексора.

Рис. 3

Через 1 мс после начала синхропаузы конденсатор С1 заряжается до напряжения переключения элемента DD1.4. На его выходе устанавливается низкий уровень, и триггеры DD2.1, DD2.2 переключаются в состояние 0, что соответствует выбору первого канала. При поступлении следующего информационного пакета элемент DD1.4 переключается в единичное состояние, и процесс распределения импульсов повторится.

Распределитель налаживания нс требует и начинает работать сразу. Только при подключении его к приемнику может понадобиться подборка резистора R1. Его подбирают, добиваясь устойчивой работы распределителя при наибольшем изменении амплитуды сигналов с приемника.

Отрицательные информационные импульсы с выходов распределителя поступают на четыре идентичных канальных дешифратора. На рис. 4 показана схема одного из них, а сигналы в его характерных точках - на рис. 5.

Рис.4 (нажмите для увеличения)

Рис. 5

Отрицательный широтно-модулированный информационный импульс, пройдя через повторитель DD1.1, DD1.2 и дифференцирующую цепь C1R2, запускает одновибратор (VT1, DD1.3, VD1), который формирует отрицательный образцовый импульс, длительность которого определяется по формуле:

где Uупр - напряжение на Входе упр. дешифратора.

Отрицательный информационный и положительный образцовый импульсы поступают на узел совпадения DD2.1, DD2.2. На такой же узел, только на элементах DD3.1, DD3.2, поступают положительный информационный и отрицательный образцовый импульсы. Если информационный импульс длиннее образцового. то разностный положительный импульс появится на выходе момента DD3.2, а если наоборот -- на выходе элемента DD2.2 (см. рис. 5, сигнал на выходе элементов DD3.2 и DD2.2).

Разностные импульсы узлов совпадения приходят на два идентичных устройства удлинения импульсов. Первое состоит из интегратора (С3, R5, VD4, R4), эмиттерного повторителя (VT2) и триггера Шмитта (DD2.3. DD2.4), а второе - из интегратора (С4, R11, VD6, R10), эмиттерного повторителя (VT3) и триггера Шмитта (DD3.3, DD3.4). Так как постоянная времени зарядки конденсаторов C3. С4 гораздо меньше времени разрядки, то на выходе триггеров Шмитта будут формироваться положительные импульсы, длительность которых пропорциональна длительности разностных импульсов. Длительность положительных импульсов будет в 16... 40 раз больше, чем длительность разностных импульсов.

Стабилизатор напряжения (VT1, VT2, VB2, С2) предназначен для питания распределителя и всех дешифраторов (см. рис. 3). Распределитель и каждый из дешифраторов потребляют ток не более 6 мА.

Транзисторы дешифратора и транзистор VT1 стабилизатора напряжения могут быть любыми кремниевыми. Транзистор КП303Г в стабилизаторе можно заменить на КП303Д. КП303Е, а микросхемы К134ЛБ2 в распределителе - на К106ЛБ2.

Для налаживания дешифратора потребуется генератор, формирующий импульсы длительностью 1...3 мс и периодом повторения 16 мс. Если такого генератора нет, то можно использовать шифратор, подключив к нему распределитель. Сигнал с шифратора подают на вход элемента DD1.2 распределителя, а вывод 1 элемента DD1.1 временно отключают.

Одновибратор дешифратора настраивают при напряжении на Входе упр. 2,2 В. На сигнальный вход подают отрицательные импульсы, а резистор R3 подбирают так, чтобы длительность отрицательного импульса на выходе элемента DD1.3 была равна 2 мс.

Если дешифратор предназначен для включения электродвигателя на определенное время, то вместо резисторов R5, R11 устанавливают перемычки. На дешифратор подают импульсы длительностью 2,3 мс (на выходе элемента DD3.2 появится разностный импульс длительностью 0,3 мс) и подбирают резистор R10 так, чтобы длительность импульсов на выходе элемента DD3.4 была 12...15 мс. Затем уменьшают длительность входных импульсов до 1,7 мс (разностный импульс 0,3 нс) и подбирают резистор R4 так, чтобы на выходе элемента DD2.4 были импульсы длительностью 12...15 мс.

Если дешифратор используют для управления частотой вращения электродвигателя. то на Вход упр. также необходимо подать напряжение 2,2 В, а длительность выходных импульсов должна быть 2,8 мс. Резистор R11 подбирают так, чтобы конденсатор С4 заряжался до напряжения 2,5 В. Резистор R10 подбирают таким, чтобы длительность импульсов на выходе элемента DD3.4 была около 15 мс. Резисторы R4, R5 подбирают так же, как R10, R11, но на вход дешифратора необходимо подать импульсы длительностью 1,2 мс.

Распределитель может работать с приемником любого типа. Информационные импульсы на выходе приемника должны быть отрицательными с амплитудой более 1 В. Выход приемника должен быть закрытым или иметь выходной сигнал в уровнях ТТЛ.

Литература

1. Радио 7, 1987 г., с.42-44

Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Аппаратура радиоуправления.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Электровелосипед ADO A20 06.05.2021 Популярный производитель электрических велосипедов ADO представила модель ADO A20, которая поставляется с усовершенствованным электродвигателем, а также аккумуляторной батареей емкостью 10,4 Ач. Велосипед ADO A20 предлагает три режима работы и запас хода около 80 км. На начальной стадии его можно будет приобрести по цене 639 евро (769 долларов), однако затем цена поднимется до 1200 долларов. Мощность электродвигателя увеличена до 350 Вт, что позволяет ADO A20 развивать максимальную скорость 35 км/ч. Велосипед комплектуется качественной 7-скоростной трещоткой Shimano, держателем для телефона с возможностью его зарядки, воздушным насосом, передней вилкой с амортизатором, а также ЖК-дисплеем на руле. Электрический велосипед ADO A20 оснащен высокоэффективным съемным аккумулятором. Заряжать его можно двумя способами: быстрая зарядка позволяет зарядить его за 4-6 часов. Для изготовления рамы этого велосипеда используется алюминиевый сплав, который на 40% легче углеродистой стали.

Другие интересные новости:

▪ Бензин из сахара

▪ Разработан простой способ создания гибких алмазов

▪ Физкультура не всем помогает

▪ Беспилотник в стиле олуши

▪ Гигантские бури на полюсе Юпитера

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Справочник электрика. Подборка статей

▪ статья Не я первый, не я последний. Крылатое выражение

▪ статья Сколько людей работает в самом большом офисе? Подробный ответ

▪ статья Базелла белая. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Приставка к мультиметру для измерения температуры. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Быстрый компаратор сетевого напряжения на КМОП микросхеме. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026