Сборник бумажных моделей
Глава 6. Управление моделями
Радиоуправление
На рисунке 91 показан запуск радиоуправляемой модели. Рассмотрим основные элементы радиоуправляемого устройства.
Передатчик. Работу над системой лучше начать с изготовления передатчика. Он состоит из генератора несущей частоты, передающей антенны, источника питания и кнопки управления. Наиболее сложен генератор несущей частоты. Но, поскольку величина несущей частоты очень мала, собрать этот генератор можно из самых простых и доступных деталей. Работоспособность такого устройства проверяется на слух.
Принципиальная схема передатчика приведена на рис. 92. Генератор несущей частоты собран на двух транзисторах по схеме индуктивной трехточки. Колебательный контур образован индуктивностью первичной обмотки трансформатора Tl и конденсатора С2. Применение двухтактной схемы генератора позволяет уменьшить число обмоток в трансформаторе Tl, а за счет симметричной схемы устраняется подмагничивание сердечника постоянным током. Благодаря этому можно применить сердечник малых размеров.
Источником питания передатчика служит батарея GBl. Для управления работой передатчика питание на него подают через кнопочный выключатель SBl. Это делает работу передатчика более экономной.
Ко вторичной обмотке трансформатора подключена рамочная передающая антенна. Она имеет один виток диаметром примерно 3 м. Внутри этого круга и будет двигаться модель. Конечно, диапазон передвижения модели покажется вам ограниченным. Но ведь это только начало. Увеличив мощность передатчика, можно увеличить и размеры круга.
А теперь о деталях передатчика. Трансформатор Tl намотан на сердечнике Ш4, набор 6 мм. Хорошо использовать каркас катушки и сердечник от трансформатора, выпускаемого заводом «Чайка». Он снабжен жестяной обоймой, к которой удобно припаять два провода диаметром 0,6 мм для крепления трансформатора на плате генератора.
Первичная обмотка выполнена в два провода для симметрии. Число витков каждой половины обмотки —30. Провод — марки ПЭВ-2 диаметром 0,25 мм. Обе половины обмотки соединяют последовательно. Вторичную обмотку образуют 5 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1 —1,5 мм.
Размещение деталей на плате и их соединение между собой показано на рис. 93.
Конденсаторы Cl и С3 одинаковой емкости —0,05 мкФ. Емкость конденсатора С2 — 0,25 мкФ. Этот параметр может быть уменьшен до 0,1 мкФ, но при этом увеличится несущая частота.
Все конденсаторы должны быть бумажными. Применение керамических нежелательно из-за большого разброса величины их емкости. Резисторы Rl, R3 — 10 кОм; R2, R4 — 470—820 Ом. Резисторы могут быть любого типа, при этом допустимая мощность рассеивания не менее 0,12 Вт. Размеры монтажной платы позволяют применять даже резисторы МЛТ-2.
В генераторе используются одинаковые транзисторы типа МП39— МП42, с любым буквенным индексом. Кнопка управления любой конструкции с контактами на замыкание или переключение.
Передатчик потребляет ток примерно 0,15 А. Поэтому источник питания лучше всего составить из двух соединенных последовательно батарей 3336Л.
Поскольку параметры антенны влияют на частоту передатчика, он должен работать всегда с одной и той же передающей антенной. Для антенны лучше всего использовать мягкий медный изолированный провод сечением не менее 4 мм2.
Соединять антенну с передатчиком желательно не клеммами, а пайкой. Это хотя и менее удобно, но зато позволяет устранить переходное сопротивление контактов и повысить стабильность работы передатчика.
Конструктивно передатчик может быть собран из деталей детского металлического конструктора. На плате размером 90×40 мм с помощью резинового кольца крепят две батареи 3336Л. На другой такой же плате устанавливают кнопку управления. Общий вид собранного передатчика показан на рисунке 94. Правильно смонтированный из исправных деталей передатчик сразу начинает работать. Для его проверки к выводам вторичной обмотки трансформатора вместо антенны подключают динамик — головку прямого излучения.
Если при замыкании кнопки раздается громкий звук, то это значит, что передатчик нормально работает. В противном случае надо проверить правильность соединения половин первичной обмотки и подключения выводов транзисторов.
Магнитная антенна приемника. Рассматриваемая система радиоуправления работает на низких частотах. В качестве приемной антенны на этих частотах можно использовать только магнитную антенну. Небольшая по размерам на этих частотах, она обладает высокой чувствительностью, которую можно повысить в несколько раз, если настроить ее с помощью резонансного контура на частоту передатчика. Для этого параллельно обмотке магнитной антенны подключают конденсатор Cl. Этот резонансный контур настраивают на несущую частоту передатчика подбором индуктивности катушки Ll. Изменяют как число витков, так и положение катушки на стержне антенны.
Соотношение величин Ll и Cl определяет полосу пропускания резонансного контура. Чем больше емкость контура, тем шире его полоса пропускания, тем больше можно принимать команд. Однако при этом уменьшается чувствительность приемника, и наоборот. Наш приемник рассчитан на передачу только одной команды, поэтому емкость контурного конденсатора выгодно уменьшить до 0,03 — 0,01 мкФ.
Ферритовый сердечник антенны должен иметь диаметр 8 мм и длину 80—90 мм. Каркас катушки склейте из двух слоев чертежной бумаги силикатным клеем. Сразу же после склейки снимите его со стержня и высушите в теплом месте. Готовый каркас должен быть плотным, крепким и легко перемещаться по ферритовому стержню с минимальным зазором.
Катушка наматывается проводом ПЭВ-2 диаметром 0,15—0,17 мм в пять слоев. Длина каждого слоя 20 мм. Между слоями прокладывайте слой писчей бумаги. Общее число витков примерно 1200—1400.
Настройку контура магнитной антенны надо выполнять тщательно. Качество настройки определяет чувствительность системы и, следовательно, дальность ее действия. Для настройки соберите схему, показанную на рисунке 91. Антенну передатчика уложите двумя петлями: одна диаметром 3 м, другая — 10 см. В центр маленькой петли перпендикулярно ее плоскости поставьте ферритовый стержень с надетой на него катушкой. Катушка должна располагаться на нижнем конце стержня. Параллельно контурному конденсатору включите вольтметр переменного тока со шкалой примерно на 3 В и входным сопротивлением не менее 4 кОм/В. Большее значение предпочтительней. Первое включение производите с отключенным контурным конденсатором. Если все сделано правильно, стрелка прибора должна отклониться. При подключении контурного конденсатора стрелка прибора уйдет к нулю. Начинайте осторожно сматывать витки с катушки и сминать их в плотный комок. Сматывайте до тех пор, пока прибор снова не начнет давать показания. Как только стрелка прибора отклонится от нуля, проверьте правильность настройки. Для этого, не трогая с места ферритовый стержень, начните приподнимать по нему катушку. Если показания прибора уменьшатся, это значит, что до резонанса вы еще не дошли. Продолжайте осторожно сматывать обмотку. Снимите витков пять, не больше. Показания прибора должны расти. Как только они начнут падать, остановитесь. Вы прошли момент резонанса. Уберите (срежьте) лишний смятый провод. Закрепите конец на катушке. Попытайтесь добиться максимума, не меняя положения ферритового стержня, а только перемещая по нему катушку. Самое лучшее, если вы сумеете добиться резонанса в тот момент, когда середина катушки находится от конца стержня на расстоянии примерно 20 мм.
Для того чтобы закрепить каркас на стержне, его вставляют с отрезком резиновой нити сечением 1 × 1 мм и длиной 60 мм. Когда нить отпускают, она сжимается и прочно фиксирует каркас.
Настроенную антенну укрепляют в корпусе модели. Стержень ее должен быть расположен вертикально и по возможности дальше от батарей питания и электродвигателей. Контурный конденсатор устанавливается на плате приемника. Провода, идущие от катушки к контурному конденсатору, желательно скрутить между собой.
Приемник. Приемник собирается по схеме прямого усиления на пяти транзисторах и двух полупроводниковых диодах. Его принципиальная схема приведена на рис. 95. Сигнал с контура антенны через конденсатор С2 поступает на базу транзистора VI. Он включен по схеме с общим коллектором для того, чтобы повысить входное сопротивление усилителя несущей частоты. Второй каскад этого усилителя собран на транзисторе V2 по схеме с общим эмиттером. Усиленный сигнал снимается с его коллектора и через конденсатор С3 подается на диодный детектор.
Детектор собран на диодах Ѵ3, Ѵ4 по схеме удвоения напряжения. Нагрузка детектора состоит из резистора R6, конденсатора С5 и входного сопротивления транзистора Ѵ5, включенного последовательно с резистором R7.
Продетектированный сигнал с нагрузки детектора через резистор R7 подается на двухкаскадный усилитель видеоимпульсов. Его первый каскад собран на транзисторе Ѵ5, а второй на составном транзисторе V6, Ѵ7. Нагрузкой первого каскада служит резистор R8, второго — электродвигатель Ml. Связь между каскадами непосредственная» Когда сигнала с передатчика нет, транзистор V5 закрыт. Ток, протекающий по резистору R8, поступает на базу составного транзистора V6, Ѵ7. Он открыт. Через электродвигатель Ml протекает ток, и модель движется.
При приеме сигнала передатчика выходное напряжение с детектора открывает транзистор Ѵ5. Напряжение на его коллекторе падает почти до нуля. Составной транзистор V6, Ѵ7 закрывается. Ток в его коллекторной цепи падает до нуля. Электродвигатель Ml останавливается.
Монтаж схемы приемника лучше всего выполнять на гетинаксовой плате размером 30×40 мм. Монтажная схема платы приведена на рис. 96. Она рассчитана на применение резисторов УЛМ-0,12 и конденсаторов К50-6. Малые размеры платы позволяют разместить приемник в корпусе модели.
Выходной мощный транзистор V7 типа КТ814Г укрепите на радиаторе— дюралевой пластинке размером 20×40 мм и толщиной 3 мм. Для того чтобы снизить помехи от электродвигателя Ml, транзистор V7 разместите рядом с ним, а с приемником соедините его проводами, перевитыми между собой.
Номиналы резисторов и конденсаторов: Rl—330 кОм, R2—82 кОм, R3—1,5 кОм, R4—3,0 кОм, R5—1,0 кОм, R6—10 кОм, R7 —1,8 кОм, R8—10 кОм, Cl—0,01—0,03 мкФ, С2—1 MKΦ×10 В, СЗ—1 MKΦ×10 В, С4 — 2 MKΦ×10 В, С5 —1 MKΦ×10 В.
Транзисторы приемника VI, V2 и V5 малогабаритные типа ГТ115Д. Коллекторный ток транзистора Ѵ6 может достигать 30 мА, поэтому допустимый ток через него должен быть больше. В данном случае применяется транзистор КТ345В. Чтобы уменьшить размеры монтажной платы приемника, диоды Ѵ3 и Ѵ4 лучше всего взять типа Д522Б (или с другими буквенными индексами).
Поскольку ток, потребляемый приемником от источника 9 В невелик, можно в качестве источника GB2 использовать «Крону». Батарею питания GBl электродвигателей следует набрать из трех или четырех элементов типа 343. Можно, конечно, поставить и элементы 373, но они тяжелее и больше по размерам.
Сдвоенный выключатель Sl используйте любого типа.
Правильно смонтированный из исправных деталей приемник сразу начинает работать. После сборки приемника к нему надо подключить магнитную антенну и проверить ее настройку. Как это сделать? Вольтметр постоянного тока подключите к конденсатору С5. Перемещая катушку контура антенны по сердечнику, добейтесь максимальных показаний вольтметра. Чтобы не допустить ошибки при измерениях за счет нелинейных искажений в приемнике, показания вольтметра не должны превышать 0,5 В.
Если систему радиоуправления вы собираете в кружке, то для настройки ее удобнее и нагляднее применять осциллограф.
После проверки приемника подайте на модель питание. Модель начинает двигаться как обычная игрушка с электродвигателем. Остановить ее движение внутри кольца антенны можно подачей сигнала передатчика. Выключите передатчик — модель снова придет в движение.
Гораздо интереснее поставить аппаратуру на гусеничную модель, каждая гусеница которой приводится в движение отдельным электродвигателем. В этом случае второй электродвигатель включите так, как это показано на рисунке 95 пунктиром. Подавая сигнал управления от передатчика, вы заставите модель поворачиваться, правда, только в одну сторону — в сторону остановленной гусеницы.
