М.И.Зингер

Как сделать приемник и передатчик

Для радиоуправления моделями с одновременной подачей трех команд

Консультация № 21

Уважаемый товарищ!

Прежде чем приступить к постройке радиопередаю­щего устройства для управления моделями, необходимо получить разрешение от Государственной инспекции электросвязи. Ниже приводятся выдержки из Инструк­ции о порядке регистрации и эксплуатации любитель­ских радиостанций, утвержденной Министром связи СССР 25 февраля 1967 г.

П. 5. Постройка (приобретение) и эксплуатация лю­бительских радиостанций может производиться только после получения от Государственной инспекции электро­связи областного (краевого) управления Министерства связи или Министерства связи союзной республики из­вещения о разрешении постройки (приобретения) и экс­плуатации радиопередающего устройства.

П. 6. Для получения разрешения на постройку (при­обретение) и эксплуатацию любительской коротковол-новой или ультракоротковолновой радиостанции кол­лективного или индивидуального пользования организа­ции и отдельные радиолюбители подают через комитеты или радиоклубы ДОСААФ в Государственную инспек­цию электросвязи следующие документы:

а) заявление-анкету с фотокарточкой в 1 экземп­ляре;

б) ходатайство местного комитета ДОСААФ в 1 эк­земпляре.

П. 24. Любительским передатчикам индивидуально­го и коллективного пользования для радиоуправляемых моделей разрешается работать мощностью не более 1 Вт, типом излучения А2 при ширине полосы излучения не более 25 кГц, с передачей команд телеуправления в диапазонах 28 — 28,2 МГц и 144 — 146 МГц и на часто­те 27,12 МГц ±0,05%.

Использование таких передатчиков для проведения радиосвязей КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ.

П. 26. Передатчики для радиоуправляемых моделей разрешается использовать только на территории области (края, республики), где выдано разрешение.

П. 27. При выезде на соревнования в другую область (край, республику) владелец передатчика обязав оформить в местной Государственной инспекции элек­тросвязи временное разрешение на право вывоза пере­датчика с указанием места назначения и срока пребы­вания на соревнованиях. Копия выданного временного-разрешения должна быть выслана в Государственную-инспекцию электросвязи по месту соревнований.

П. 28. За изготовление, хранение и использование радиопередающих устройств без разрешения Государ­ственной инспекции электросвязи владельцы этих уст­ройств, в зависимости от характера совершенного им» нарушения, несут уголовную или административную от­ветственность в соответствии с указами Президиумов Верховных Советов союзных республик «Об ответствен­ности за незаконное изготовление и использование ра­диопередающих устройств».

* * *

В предлагаемой аппаратуре использованы отдельные­узлы хорошо зарекомендовавшей себя системы «Теле-конт», а также разработки автора совместно с М. Васильченко. Аппаратура имеет 9 команд и позволяет не­зависимо управлять тремя исполнительными механиз­мами одновременно. Большее количество одновременно управляемых механизмов применять нецелесообразно.

Рассмотрим принцип действия аппаратуры по струк­турным схемам передатчика и приемника, приведенным на рис. 1. У оператора имеется передающее устройства с пультом управления. Передатчик состоит из задающе­го генератора с усилителем мощности 9 и модулятора 8. Высокочастотные колебания передатчика модулируются по амплитуде низкочастотными сигналами команд, по­ступающими с блока шифраторов. В блоке шифраторов имеется три генератора низкой частоты 1, 2 и 3. При нажатии кнопок подачи команд каждый из генераторов, может генерировать сигнал одной из трех частот, ори­ентировочные значения которых следующие: для пер­вого генератора — 1150, 1750, 2200 Гц; для второго — 3150, 4000, 5200 Гц; для третьего — 6150, 7450, 8750 Гц. Сигналы команд поступают на модулятор передатчик» через электронные ключи 4, 5 и 6, которые пооче­редно, приблизительно на время 0,017 с, открываются импульсами, поступающими с электронного коммутатоpa 7. Таким образом, несущая частота передатчика первые 0,017 с модулируется сигналом первого генера­тора НЧ, следующие 0,017 с — второго, а затем 0,017 с — третьего генератора. Если, например, один или два генератора не включены (команды не подают­ся), то в соответствующие интервалы времени передат­чик излучает только немодулированные высокочастотные колебания. Коммутация электронных ключей про­исходит в течение всего времени работы передатчика Излучаемый антенной передатчика сигнал поступает на вход приемника 10, усиливается и детектирует­ся. В результате выделяются низкочастотные сиг­налы поданных команд. Разделение сигналов команд, производится с помощью резонансных контуров, вклю­ченных на входе селективных реле 11 — 19. Выходы се­лективных реле соединяются с соответствующими испол­нительными механизмами 20 — 28. Ток в исполнительный механизм поступает только в том случае, если на вхо­де селективного реле появляется сигнал с частотой, рав­ной частоте настройки входного контура реле.

Рис. 1. Структурные схемы передатчика и приемника: 1,2,3 — генераторы низкой частоты; 4, 5, 6 — электронные ключи; 7 — электронный коммутатор; 8 — модулятор; 9 — задающий; генератор с усилителем мощности; 10 — приемник; И — 19 — се­лективные реле; 20 — 28 — исполнительные механизмы

ПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО. Рассмотрим прин­ципиальную схему передающего устройства (рис. 2). За­дающий генератор (T1, Т2) представляет собой двух­тактный автогенератор, частота которого устанавливает­ся конденсатором С5 в диапазоне 28,0 — 28,2 МГц. Связь задающего генератора с усилителем мощности индук­тивная. Усилитель мощности (ТЗ) собран на транзисторе П609 по схеме с общей базой Модуляция несущей осу­ществляется запиранием транзистора ТЗ командными сигналами звуковой частоты. Для упрощения наладки передатчика возможно исключить выходной контур L3C7, а между конденсатором С19 и антенной включить удли­нительную катушку. Несмотря на проигрыш в к. п. д. и потерю мощности, уровень сигнала в антенне будет до­статочный. В качестве передающей антенны использует­ся штырь длиной 120 мм.

Генераторы низкой частоты (Т6, Т7, Т9, Т10, Т12, Т13) выполнены по схеме мультивибратора с последо­вательным колебательным контуром. Частоты генера­ции мультивибраторов в основном определяются пара­метрами контуров L, , С_Л. В каскадах электронного ключа работают транзисторы Т8, Til, T14. При лосту-плении импульса отрицательной полярности с электрон­ного коммутатора транзистор Т8 открывается и, если подана команда, сигналы звуковой частоты первого ге­нератора поступают на базу транзистора Т4. Элек­тронный коммутатор собран по схеме кольцевого пере­ключателя на трех транзисторах Т15, Т16 и 777. По­очередно один из этих транзисторов оказывается за­крытым на время 0,017 с. Именно в этот момент с его коллектора на базу транзисторов электронного ключа Т8, Т11 или Т14 поступает отпирающий отрицатель­ный импульс. Для одновременной подачи трех команд необходимо замкнуть по одной кнопке на каждом из генераторов низкой частоты. Если все кнопки Kн1 — Кн9 разомкнуты (команды не подаются), транзистор Т4 за­крыт, а Т5 полностью открыт и передатчик излучает не­прерывные колебания высокой частоты. При подаче команд транзистор Т4 открывается отрицательными им­пульсами, поступающими с электронных ключей, а Т5 соответственно закрывается, что приводит к периодичес­кому запиранию усилителя мощности со звуковой час­тотой командного сигнала.

Изготовление передающего устройства. Передающее устройство собрано на трех печатных платах, установ­ленных вместе с источниками питания в одном корпусе. На лицевую панель корпуса выносятся: гнездо для кре­пления штыревой антенны, пульт управления, выключа­тель питания. Кнопки могут быть любого типа, жела­тельно без фиксации. Питаются передатчик и шифра­тор от трех батареи типа 3336Л, соединенных последо­вательно.

Катушки L1 и L3 намотаны на полистироловом кар­касе диаметром 7 — 8 мм. Обмотки содержат 14 витков провода ПЭВ-1 0 0,8 мм с отводом от середины. На мотка однослойная виток к витку. Катушка L2 уклады­вается поверх катушки L1 в средней ее части и содер­жит три витка монтажного провода типа ПМВГ 0 0,35 мм. Дроссель Др1 намотан на корпусе резистора ВС-1 сопротивлением не менее 50 кОм и содержит 150 витков провода ПЭВ-1 00,2 мм. Катушки контуров генераторов низкой частоты выполнены в броневых сер­дечниках типа Б18 из феррита марки 1500НМ. В пер­вом генераторе катушка L_ф содержит 1400 витков, во втором — 1100 и в третьем — 900 витков провода ПЭВ-1 0 0,1 мм. Удлинительная катушка, включае­мая при отсутствии контура L3C7 содержит 16 витков провода ПЭЛ-1 0,8 на каркасе диаметром 7 мм.

Конденсаторы СЗ, С4 и С7, С19 типа КД, КДК или КТК. Для настройки контура задающего генерато­ра применяется конденсатор С5 типа КПК- Конденса­тор С18 типа ЭМ, «Тесла» или К50-6. Все остальные конденсаторы могут быть любого типа (К.СО, КЛС, БМ, МБМ), но в контурах.генераторов низкой частоты следует применять конденсаторы с отклонением емкости от номинального значения не более ±10%. Применяе­мые резисторы типа МЛТ-0,25, МЛТ-0,5 или УЛМ.

Рис. 2. Принципиальная схема передающего устройства

Рис. 3. Монтажная плата передатчика

На плате № 1 монтируется генератор высокой часто­ты, усилитель мощности и модулятор. Чертеж платы приведен на рис. 3. Электронный кольцевой переключа­тель смонтирован на плате № 2 (рис. 4). На плате №3 (рис. 5) устанавливаются три генератора низкой часто­ты и три электронных ключа.

Ферритовые броневые сердечники можно заменить на карбонильные типа СБ-28а. При этом число витков в катушках необходимо увеличить соответственно до 3000, 2300 и 1900 витков. Транзисторы типа П609 мож­но заменить на два параллельно включенных транзи­стора П403 или П416. При этом мощность передатчи­ка значительно снизится.

Рис. 4. Монтажная плата кольцевого переключателя

Рис. 5. Монтажная плата блока шифраторов

Регулировка передающего устройства. Тщательно проверив монтаж, качество паек, отсутствие коротких замыканий, включают питание и измеряют общий потребляемый ток. Его величина должна быть не более 80 — 100 мА. Миллиамперметр (авометр) включается в общий провод между выключателем и источником пи­тания. При исправных деталях задающий генератор сразу начинает работать. Установку частоты задающе­го генератора и настройку усилителя мощности следу­ет производить с помощью волномера или по шкале связного приемника, имеющего указанный диапазон. Установив конденсатором С5 нужную частоту, настраи­вают выходной контур L3 С7 по максимальным показа­ниям волномера. Настройка производится с подключен­ной антенной. Ко входу волномера подключают отрезок (10 см) монтажного провода и относят его от передат­чика на такое расстояние, чтобы прибор волномера на зашкаливал. При наличии лампового вольтметра к ос­нованию антенны подключают выносной высокочастот­ный детекторный пробник и настраивают выходной контур L3 С7 по наибольшим показаниям вольтметра. Окон­чательная настройка контура производится после уста­новки передатчика в кожух. При отсутствии выходного контура настройка передатчика сводится к установке ча­стоты задающего генератора. Для проверки работоспо­собности модулятора кратковременно закорачивают кол­лектор с эмиттером у транзистора Т4. При этом общий потребляемый ток передатчика уменьшится до 20-30мА. Для проверки нормальной работы электронного пере­ключателя к плате №2 подключают питание и замеря­ют общий ток потребления, который не должен превы­шать 25мА. Авометром измеряют напряжение между эмиттером и коллектором каждого транзистора. Это напряжение должно быть равно примерно одной трети питающего напряжения, т. е. 3 — 4 вольта. Правильно собранный кольцевой переключатель никакой регулиров­ки не требует.

Для регулировки блока шифраторов к плате № 3 подключают питание и замеряют общий ток потребле­ния. Его значение должно быть не более 15мА. При­мерные величины токов отдельных каскадов и места включения измерительного прибора указаны па рис. 2. Для проверки генерации в генераторах низкой частоты к эмиттерной нагрузке транзисторов T7, T10, Т13, подключается осциллограф, с помощью которого исследуются форма и частота колебаний. При отсутст­вии осциллографа автометром замеряют напряжение на резисторе R14. Без команды напряжение равно нулю, при подаче команды — возрастает до 1 В. Аналогично проверяется работа второго и третьего генератора на всех командах. Измерить частоту модуляции можно с помощью частотомера или осциллографа со звуковым генератором по фигурам Лиссажу. Напряжение с выхо­да генератора НЧ передающего устройства подается на вход вертикального усилителя осциллографа, а напря­жение от звукового генератора — на вход горизокталь-ного усилителя (развертка осциллографа выключается). Изменяя частоту звукового генератора, добиваются, чтобы на экране осциллографа появилась неподвижная замкнутая фигура, близкая по форме к окружности. Это соответствует равенству частот звукового генератора и модуляции. Нужная частота модуляции устанав­ливается подбором соответствующих конденсаторов С_ф . Если измерительных приборов нет, то ча­стоты генераторов при различных командах оста­вляют такими, какими они получились при установке указанных на схеме рис. 2 конденсаторов, а сопряже­ние настроек шифраторов передатчика и дешифрато­ров приемника производят при настройке входных кон­туров селективных реле по сигналам команд работаю­щего передатчика. После проверки отдельных узлов передающего устройства они соединяются друг с другом в соответствии с принципиальной схемой и производит­ся проверка работы всего передатчика. При нормальной работе подача трех команд одновременно вызывает уменьшение общего тока потребления на 30 — 40%.

Рис. 6. Принципиальная схема приемника

ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО. Приемник модели (рис. 6) собран по сверхрегенеративной схеме. Сверх­регенеративные приемники просты в изготовлении, име­ют высокую чувствительность и экономичны по питанию. На транзисторе T1 собран скерхрегенеративный детек­тор. Большое усиление в этом каскаде достигается за счет того, что сверхрегенеративный детектор работает на пороге генерации, а неизбежно возникающие собст­венные колебания периодически срываются. Входной контур LI, C1 настроен на частоту передатчика. Связь антенны с входным контуром емкостная. Кон­денсатор С2 между эмиттером и коллектором транзи­стора T1 создает положительную обратную связь. Воз­никающая генерация на частоте настройки входного контура периодически гасится с частотой 50 — 60 кГц. Частота гашения определяется величинами резистора R3 и конденсатора С5. На резисторе R3 выделяются напряжение сигналов команд и частоты гашения. Бла­годаря фильтру Др2, С7 частота гашения на вход уси­лителя низкой частоты не проходит. Усилитель низкой частоты выполнен на транзисторах Т2 и ТЗ. Глубокая отрицательная обратная связь через резистор R7 обес­печивает требуемую стабильность работы усилителя и устраняет необходимость регулировки режимов транзи­сторов. С выхода эмиттерного повторителя (Т4) сигна­лы принятых команд поступают на вход блока деши­фраторов. На рис. 6 к выходу приемника подключен один дешифратор. Остальные дешифраторы имеют аналогичную схему и подключаются параллельно к точкам «в» и «г». Дешифратор представляет собой селектив­ное реле с резонансным контуром в цепи базы транзи­стора Т5 и усилитель постоянного тока на транзисторе Т6. В эмиттерную цепь включается исполнительный ме­ханизм. При отсутствии сигнала транзистор Т5 закрыт, на резисторе R12 отсутствует падение напряжения, тран­зистор Т6 также закрыт и через исполнительный меха­низм ток не проходит. Такое же положение имеет место, когда на вход дешифратора приходит сигнал с частотой, отличающейся от частоты настройки его входного кон­тура. При совпадении частоты сигнала и частоты на­стройки контура дешифратора величина переменного напряжения на входе транзистора Т5 резко возрастает. После усиления это напряжение через конденсатор С13 поступает на диод Д1. Отрицательным потенциалом транзистор Т5 полностью открывается, что приводит к отпиранию транзистора Т6. Через обмотку исполнитель­ного механизма проходит ток.

Изготовление приемного устройства. Приемное уст­ройство собрано на трех платах. На плате № 4 (рис. 7) монтируется сверхрегенеративный детектор, усилитель низкой частоты с эмиттерным повторителем и селектив­ное реле на один канал. На платах № 5 и № 6 (рис. 8) монтируются два одинаковых блока селективных реле по четыре на каждой плате. Селективные реле различа­ются только значением емкости входного контура С_ф. В зависимости от конструкции модели печатные платы могут соединяться в единый узел, либо располагаться отдельно.

Рис. 7. Монтажная плата приемника

Катушка L1 намотана на полистироловом каркасе диаметром 7 — 8 мм. Внутри каркаса перемещается сер­дечник из карбонильного железа диаметром 4 мм. Об­мотка выполняется виток к витку в один слой прово­дом ПЭВ-1 0 0,8 мм и содержит 8 витков. Дроссель Др1 намотан на корпусе резистора МЛТ-2 сопротивле­нием более 50 кОм проводом ПЭВ-1 0 0,2 мм и со­держит 85 витков. Дроссель Др2 выполнен на кольце­вом ферритовом сердечнике К.7 X 4 х 1,5 1000 НМ и со­держит 400 витков провода ПЭШО 0 0,09 мм. Дроссель ДрЗ наматывают на ферритовом сердечнике диаметром 2 мм и длиной 15 мм (например, подстроечный сердечник выходных или гетеродинных контуров любого современного приемника). По краям сердечни­ка крепятся две картонные щечки и между ними внавал укладывается 1500 витков провода ПЭВ-1 0 0,1 мм. Катушки входных контуров селективных реле Lф вы­полняются в броневых сердечниках Б14 из феррита марки 1500НМ и содержат по 1000 витков провода ПЭВ-1 0 0,07 мм. В случае отсутствия указанных сердечников можно использовать карбонильные броне­вые сердечники СБ-23-17а, увеличив число витков до 1500. В качестве приемной антенны используют отре­зок монтажного провода длиной 0,6 — 0,8 м. Приемник, питается от аккумулятора 7Д-01 или батареи «Крона». Блок дешифраторов питается от двух батарей типа 3336Л, соединенных параллельно.

Рис. 8. Монтажная плата блока дешифраторов

Регулировка приемного устройства. Убедившись в правильности монтажа, к плате приемника подключа­ют источник питания и миллиамперметр. Общий ток по­требления не должен превышать 5 — 6мА. Если ток пре­вышает указанную величину, то следует проверить токи покаскадно. Величина тока каждого транзистора указа­на на схеме рис. 6. с точностью ±20%. Ток первого кас­када регулируется резистором R1. Не измеряя токов, режимы транзисторов можно проверить, измеряя по­стоянное напряжение на резисторах R6 — l—l,3 В, R9 — 1,5-М, 7В, R10 — 5-5,5В. Для проверки работы сверхгенератора необходимо подключить на выход при­емника (точки «в» и «г») высокоомные телефоны. При нормальной работе сверхгенератора в телефонах появит­ся характерный шум. Если имеется генератор стандарт­ных сигналов, то он подключается к приемнику вместе» антенны и входной контур настраивается на частоту пе­редатчика вращением сердечника катушки L1.

При оптимальной настройке шумы в наушниках пол­ностью исчезают. Чувствительность приемника опреде­ляется минимальным напряжением, поступающим от генератора, при котором происходит подавление шу­мов. Если генератора стандартных сигналов нет, то вместо него используют передатчик. Установив пере­датчик с антенной на расстоянии 3 — 4 м от приемника, включают питание. Передатчик излучает непрерывные высокочастотные колебания (команды не подаются).

Длинной отверткой из изоляционного материала вра­щают сердечник катушки L1 до тех пор, пока полно­стью не исчезнет шум в наушниках. Если подать ка­кую-либо команду, то в наушниках будет слышен то­нальный сигнал. Теперь можно приступить к регули­ровке блока дешифраторов. К блоку дешифраторов под­ключают питание и в цепь коллектора транзистора Т5 включают миллиамперметр. Если есть звуковой генера­тор, то сигнал от него подают на вход блока дешифра­торов и, установив необходимую частоту (начиная с самой низкой), подбирают емкость соответствующего резонансного контура по максимальному значению то­ка. Если звукового генератора нет, то используют на­строенный передатчик. Блок дешифраторов подключают к выходу приемника через переменный резистор 10ОкОм, установив его в среднее положение. На передатчике, расположенном в трех-четырех метрах, включают команду № 1 и фиксируют кнопку. Подключив на­ушники к выходу приемника, убеждаются в прохожде­нии команды. Подбором емкости С_Ф1 добиваются мак­симального тока через транзистор Т5 (10 — 20мА). Уве­личивая сопротивление переменного резистора, умень­шают показания миллиамперметра приблизительно в два . раза и более тщательно подбирают емкость С_л1. За­тем переходят к команде № 2 и т. д. Когда блок де­шифраторов полностью настроен, заменяют переменный резистор перемычкой, подключают все исполнительные механизмы и производят проверку всех команд. При этом необходимо следить, чтобы при подаче одной команды не срабатывали два исполнительных механиз­ма. Если это случится, то соответствующий шифратор следует чуть-чуть расстроить, изменив немного его ча­стоту, и заново подстроить дешифратор.

Ориентировочные значения емкостей конденсаторов резонансных контуров при L_ф = 0,1 Г будут следующие: для частоты настройки 1150Гц — 0,2 мкФ, 1750Гц — 0,09 мкФ, 2200Гц — 0,05 мкФ, 3150Гц — 0,025 мкФ, 4000Гц — 0,016 мкФ, 5200Гц — 0,01 мкФ, 6150Гц — 6700 пФ, 7450 Гц — 4600 пФ, 8750 Гц — 3300 пФ.

В качестве исполнительных механизмов можно ис­пользовать микроэлектродвигатель от детских игрушек типа «Рига» и переделанные электромагнитные реле на базе РП-2, в которых контактная система заменяется металлической тягой, жестко связанной с якорем. Ка­тушка реле перематывается проводом ПЭВ-1 0 0,25 мм до заполнения. Хорошо сделанное реле при напря­жении питания 4,5В потребляет ток 150мА и развива­ет усилие на конце тяги 90 — 100 граммов. Конструкция таких реле приведена в книге. Ю. Отряшенкова «Азбука радиоуправления моделями».