Приёмник выделяет сигнал с частотой биений между принимаемым сигналом и гетеродином. Сигнал биений поступает на частотные детекторы каналов, каждый из которых работает в выделенной ему полосе частот. В зависимости от соотношения частоты биений и частоты настройки детектора на выходе последнего формируется напряжение положительной или отрицательной полярности, которое вращает в соответствующую сторону вал серводвигателя и механически связанного с ним переменного резистора.
Схема приемников радиоуправления
Напряжение, снимаемое с этого резистора, управляет частотой настройки детектора. По достижении точной настройки на частоту биений напряжение на выходе детектора становится нулевым и двигатель останавливается, фиксируя исполнительный механизм в положении, соответствующем положению ручки управления в передатчике.
На рис. 1 показана схема высокочастотной части приемника. В качестве антенны WA1 использован полуволновый вибратор, проложенный в крыле модели. Принятый сигнал поступает на входной колебательный контур L1C3, настроенный на частоту передатчика. На транзисторе VT2 собран усилитель высокой частоты. Коллектор этого транзистора соединён с контуром смесителя L3C13.
Сам смеситель собран на транзисторе VT3, на базу которого подан сигнал гетеродина — кварцевого генератора на транзисторе VT1. Кварцевый резонатор ZQ1 включён в цепь положительной обратной связи между эмиттером транзистора и отводом катушки L2.
Это позволяет резонатору в зависимости от настройки контура L2C7 возбуждаться как на основной частоте, так и на её нечётных гармониках до седьмой включительно. Субгармоники генерируемой частоты в спектре сигнала отсутствуют, что благоприятно сказывается на его чистоте.
Для проведения эксперимента я применил резонатор на частоту 48,395 МГц. При этом все три контура L1C3, L2C7 и L3C13 настроены на одну и ту же частоту 145,185 МГц. Каркасы катушек L1—L3 — пластмассовые диаметром 7 мм. Они намотаны медным посеребрённым проводом диаметром 0,8 мм.
Катушка L1 — 5 витков с отводами от 1,5 витков сверху и снизу, длина намотки — 11 мм. Катушка L2 имеет подстроечник из феррита 400НН от катушек КВ-диапазонов лампового приёмника. В ней — 3,5 витка, отвод от 1.5 витка снизу по схеме, длина намотки — 8 мм. Катушка L3 — 4 витка с отводом от первого витка, считая сверху по схеме. Длина намотки — 10 мм.
Следует учесть, что гетеродин в описываемом приёмнике может работать и на частоте вдвое ниже принимаемой. В этом случае в узле на транзисторе VT3 будет происходить удвоение частоты. При этом нежелательное излучение сигнала гетеродина в эфир станет заметно меньше. Однако в приёмник придётся установить кварцевый резонатор на частоту в два раза ниже, чем в передатчик, что затруднит приобретение нужных резонаторов.
Низкочастотный сигнал биений между принятым сигналом и гетеродином, выделенный на резисторе R9, поступает через фильтр C14R14C15 на усилитель на ОУ DA1. С его выхода усиленный сигнал через разветвитель, выполненный на полевых транзисторах VT4 и VT5, может быть подан на входы четырёх сервоприводов.
Если их меньше, некоторые выходы разветвителя можно оставить свободными или даже не устанавливать относящиеся к этим выходам детали. Принципиальная схема одного сервопривода (остальные такие же) показана на рис. 2.
Он состоит из частотного детектора, выполненного по схеме детектора отношений, и усилителя, обеспечивающего управление серводвигателя М1 выходным сигналом этого детектора.
Центральные частоты каналов управления выбраны равными 11,6, 10, 8,7 и 7,5 кГц с учётом возможности достаточной для нормальной работы перестройки частотного детектора одним варикапом КВ127Г (VD1). Варикап подключён к контуру детектора L1C4 через разделительные конденсаторы С2 и С3.
Управляющее напряжение на него подано с движка переменного резистора R1, механически связанного с валом серводвигателя М1. Катушка L1 намотана проводом ПЭЛ диаметром 0,1 мм и содержит 370×2 витков провода для канала с центральной частотой 11,6 кГц или соответственно 400×2, 430×3 и 460×2 для других каналов.
Намотка — внавал двумя сложенными вместе проводами на пластмассовой оправке диаметром 4 мм, взятой из контуров ПЧ (465 кГц) транзисторных приёмников. Чтобы получить вывод от середины катушки, конец одного провода соединён по окончании намотки с началом другого провода.
Готовая катушка помещена в два горшка из феррита 400НН (диаметр —12мм, высота в сложенном виде — 12 мм) от упомянутых контуров ПЧ. Внутрь её вставлен ферритовый подстроечник диаметром 3 мм от тех же контуров. Перемещая подстроечник, можно изменять индуктивность катушки.
Катушку L1 можно намотать и на кольцевом ферритовом магнитопроводе. Витков потребуется меньше, но процесс будет намного сложнее, а подстройка станет невозможна. Магнитопровод сложите из двух колец с внешним диаметром 10 мм из феррита с магнитной проницаемостью 1000…2000. Для канала 11,6 кГц намотайте проводом ПЭВ диаметром 0,1 мм 72 витка, для 10 кГц — 85 витков, для 8,7 кГц — 95 витков, для 7,5 кГц — 115 витков, сделав отвод от середины каждой катушки.
Конденсатор С7 подавляет сигналы ЗЧ на входе усилителя серводвигателя. Резисторы R2 и R3 разделяют цепи сигнала и управления варикапом, сохраняя при этом симметрию плеч детектора.
При отсутствии входного сигнала или его частоте, равной текущей, определяемой напряжением на движке переменного резистора R1, и частоте настройки контура частотного детектора постоянное напряжение на конденсаторе С7 равно нулю.
Транзисторы VT1—VT8 закрыты, что хорошо с точки зрения экономии энергии источника питания. Серводвигатель М1 выключен. При отклонении входной частоты в ту или иную сторону от резонансной частоты контура на конденсаторе С7 появляется положительное или отрицательное напряжение. Оно тем больше по абсолютному значению, чем больше отклонение частоты. Положительное напряжение открывает транзистор VT1, при этом напряжение на его коллекторе падает.
В результате открываются и транзисторы VT3, VT5, VT7. Транзисторы же VT2, VT4, VT6, VT8 закрываются ещё более надёжно. При отрицательном напряжении на выходе детектора ситуация обратная: транзисторы VT 1, VT3, VT5, VT7 остаются закрытыми, a VT2, VT4, VT6, VT8 открываются. И чем больше по абсолютному значению напряжение на выходе детектора, тем больше оно в соответствующей полярности на серводвигателе, достигая 6В при напряжении 0,2В на конденсаторе С7.
Поскольку вал двигателя, вращаясь, перемещает движок переменного резистора R1, ёмкость варикапа VD1 изменяется и достигает значения, при котором контур детектора точно настроен на частоту биений. Напряжение на конденсаторе С7 снова равно нулю, поэтому двигатель останавливается. В итоге рычаг сервопривода остаётся зафиксированным в положении, заданном ручкой управления в передатчике.
Подстроечные резисторы R1 б и R17 позволяют установить напряжение на эмиттерах транзисторов VT1 и VT2 таким, чтобы транзисторы открывались входным напряжением соответствующей полярности, начиная с нуля. Серводвигатель М1 — F280- 2580 с номинальным напряжением питания 6 В и сопротивлением обмотки 9 Ом.
Согласно справочным данным, его ток потребления — около 700 мА при предельной нагрузке и около 50 мА на холостом ходу. Но при попытке затормозить вал пальцами ток увеличивался всего до 150 мА. Вместе с переменным резистором R1 двигатель М1 установлен на текстолитовой плате размерами 36×38 мм (рис. 3) и закреплён на ней двумя латунными скобами. Использован переменный резистор от блока настройки каналов старого телевизора.
В корпусе резистора пропилен паз длиной 17 мм и шириной 2,5 мм. В теле пластмассового движка-держателя подвижного контакта просверлено отверстие, в котором нарезана резьба М2,5. В отверстие ввёрнут винт М2,5×12, служащий поводком исполнительного механизма. В качестве зубчатого колеса редуктора, связывающего вал двигателя с ходовым винтом переменного резистора, использовано пластмассовое зубчатое колесо от дискового телефонного номеронабирателя.
Диаметр колеса — 22 мм, число зубьев — 45. Оно жёстко насажено на имеющий насечку конец вала ходового винта переменного резистора. Общее замедление (с учётом шага ходового винта) получилось равным 1:175, хотя классическим для сервопривода считается редуктор с замедлением 1:200.
Этого оказалось достаточно для чёткой работы сервопривода. Конструкция движка резистора такова, что в его крайних положениях ходовой винт начинает проскальзывать.
Это предохраняет движок от повреждения, а винт от заклинивания, если мотор сервопривода по достижении крайнего положения не остановился. На рис. 4 изображена схема узла питания приёмника. Он позволяет питать его от одной аккумуляторной батареи напряжением 12 В. Это удобнее, чем применение двух батарей по 6 В. Узел на транзисторах VT1, VT2 и ОУ DA1 делит напряжение батареи на две равные части, создавая “искусственный общий провод” для питания сервоприводов.
Такой делитель напряжения хорошо работает при токе нагрузки любой полярности до 1 А. По этой причине он может быть одним на все четыре канала управления. Высокочастотная часть работает от полного напряжения батареи. В приёмнике применены широко распространенные радиодетали. Резисторы — МЛТ, конденсаторы — КМ, КТ, КД, KZG, К50-35. Транзисторы КТ814Г заменимы на КТ816Г, КТ815Г – на КТ817Г. Силовые транзисторы необходимо устанавливать на небольшие алюминиевые радиаторы.
Описанный сервопривод можно использовать и в качестве регулятора хода (управлять силовым электродвигателем модели, подключённым вместо серводвигателя). Для этого из устройства, схема которого приведена на рис. 2, следует удалить варикап VD1 и связанные с ним конденсаторы С2 и СЗ и резисторы R1—R3.
При потребляемом двигателем токе более 1А транзисторы КТ815Г и КТ814Г следует заменить более мощными, например, серий КТ818 и КТ819. Канал управления силовым электродвигателем должен иметь отдельный умощнённый узел питания, подобный тому, схема которого изображена на рис. 4.
Налаживание приёмника следует начинать с узла питания. После подачи на него напряжения 12В следует убедиться в наличии на выходах равных по абсолютному значению напряжений +6 В и -6 В. измеренных относительно точки соединения эмиттеров транзисторов VT1 и VT2. При неравенстве выходных напряжений следует подобрать сопротивление резистора R1 или R2 (в зависимости от знака отклонения).
При подключении двигателя к одному и другому выходам напряжения на них должны оставаться неизменными. Чтобы избавиться от изменений напряжения при подключении нагрузки, следует уменьшить сопротивление резистора R4. Настройку сервопривода начните с проверки режимов транзисторов.
При отсутствии сигнала на входе частотного детектора все транзисторы должны быть закрыты (напряжение относительно цепи “Общ.” на коллекторе транзистора VT1 составляет +6 В, на коллекторе транзистора VT2 6 В, на коллекторах транзисторов VT3 и VT4 — 0 В). Точнее, они должны находиться на грани открывания, чего следует добиться подстроечными резисторами R16 и R17.
Установите движок переменного резистора R1 в среднее положение. От лабораторного генератора подайте на вход частотного детектора сигнал, частота которого равна центральной частоте проверяемого канала (например, 11,6 кГц), а амплитуда — 0,2 В. Перемещая подстроечник катушки L1, добейтесь появления постоянного напряжения на конденсаторе С7 (измерять высокоомным вольтметром или осциллографом), а затем линейного спада его до нуля.
Можно настроить контур и подборкой ёмкости конденсатора С4. Не подключая двигатель, проверьте изменение постоянного напряжения на конденсаторе С7 при отклонении частоты генератора на 100…300 Гц в обе стороны от центральной. Напряжение на конденсаторе должно изменяться от +0.2В до -0,2В. При этом на коллекторе транзистора VT3 напряжение должно изменяться от 0 до почти +6 В, а на коллекторе транзистора VT4 — от 0 почти до -6 В.
После присоединения электродвигателя он должен при изменении частоты входного сигнала перемещать движок переменного резистора R1 в положения, зависящие от текущего значения частоты. Если движок переменного резистора достиг одного из крайних положений, а двигатель не остановился, причиной может быть слишком большое отклонение частоты генератора от центральной. Проверьте это уменьшением расстройки.
Другая причина — неправильная фаза механической обратной связи. Измените её взаимной переменой мест подключения выводов двигателя. При желании с помощью подстроечных резисторов R16 и R17 можно организовать “мёртвую зону” нужной ширины, в которой сервопривод на изменение частоты реагировать не будет.
Настройку ВЧ-части приёмника начните с проверки отсутствия замыканий в целях питания. После этого напряжение питания можно подать. Проверьте наличие напряжения гетеродина — синусоиды на базе транзистора VT3 с частотой третьей гармоники использованного кварцевого резонатора (или с частотами других гармоник, если решено использовать их). Подстроечником катушки L2 добейтесь максимума этого сигнала. При этом стабильность частоты гетеродина будет наилучшей.
На антенный вход приемника подайте от генератора сигналов напряжение с частотой, приблизительно равной частоте гетеродина, отклонившись от неё не более чем на ±15 кГц. Подстроечными конденсаторами добейтесь максимальной амплитуды сигнала с частотой биений на резисторе R9.
Настройте входной сигнал точно на частоту одного из каналов управления (например, на частоту гетеродина плюс 11,6 кГц) и проверьте наличие сигнала с частотой биений на каждом из четырёх выходов разветвителя.
Максимальный размах неискаженного сигнала на любом выходе должен быть не менее 0,4 В. Коэффициент передачи усилителя на ОУ DA1 можно изменить подборкой сопротивления резисторов R11 и R13. Подключив к одному из выходов сервопривод, убедитесь в полной работоспособности приёмника.
