Реферат: М. Е. Васильченко, А. В. Дьяков радиолюбительская телемеханика

М.Е.ВАСИЛЬЧЕНКО, А.В.ДЬЯКОВ


РАДИОЛЮБИТЕЛЬСКАЯ ТЕЛЕМЕХАНИКА


© Издательство «Радио и связь», 1986


ПРЕДИСЛОВИЕ


Первое издание книги вышло в 1979 г. Во втором издании учтено боль­шое число замечаний и пожеланий читателей. Содержание ее значительно обнов­лено.

История техники знает много примеров радиоуправления подвижными ме­ханизмами, создававшимися для военных целей и нужд народного хозяйства. В наши дни благодаря прогрессу науки и техники отечественная радиотелемеха­ника достигла больших успехов и то, что совсем недавно считали фанта­стикой, сейчас становится явью. В подтверждение этому вспомним успешные действия «Луноходов» по командам с Земли из Центра управления косми­ческими полетами.

Эта книга рассказывает о той области радиотелемеханики, в которой радио­любители могут попробовать свои силы — о радиоуправлении наземными, пла­вающими и летающими объектами. Управление по радио моделями — это сво­его рода малая радиотелемеханика, которая подчиняется всем законам боль­шой радиотелемеханики, но имеет свою специфику.

Основную часть книги составляет описание нескольких вариантов испытан­ной в реальных условиях аппаратуры радиоуправления, разной по сложности в целевому назначению. В описании есть сведения о том, как изготовить и нала­дить аппаратуру. Особое внимание уделено многоканальной аппаратуре пропор­ционального управления.

Все устройства, о которых рассказывает книга, относительно просты по, схеме, изготовлены из доступных деталей, не представляют трудности в нала­живании.

Чем же обусловлено стремление радиолюбителей-моделистов к самостоя­тельному изготовлению аппаратуры?

Выпускаемая промышленностью аппаратура не всегда соответствует возра­стающим требованиям моделистов. Многие радиолюбители стремятся внести свой вклад в разработку аппаратуры и ее совершенствование. В истории мо­делизма много примеров, когда на соревнованиях спортсмены добивались вы­дающихся успехов, управляя моделями посредством самостоятельно изготовлен­ной аппаратуры.

Усложняются правила соревнований по радиоуправлению моделями, растут требования к моделям, появляются новые виды соревнований — все это ставит перед радиолюбителями новые задачи. Например, на повестке дня стоит воп­рос о создании многоканальной аппаратуры дискретно-пропорционального уп­равления, позволяющей быстро путем замены кварцевых резонаторов перестро­иться на новую волну, обеспечив тем самым одновременный запуск нескольких моделей без взаимных помех.

Описанию конкретной аппаратуры в книге предшествует небольшая теоре­тическая часть. В гл. 1 рассказано об основах радиотелемеханики для моделиз­ма и о принципах построения разных систем. Бесподстроечная связь в современ­ных системах радиотелемеханики обеспечена кварцевой стабилизацией частоты автогенератора передатчика и гетеродина приемника. В связи с этим гл. 3 по­священа теории автогенераторов с кварцевой стабилизацией частоты. Завер­шает книгу краткое описание несложных самодельных измерительных приборов и стендов, крайне необходимых моделисту для%регулировки аппаратуры радио­управления при ее изготовлении.


^ 1. РАДИОТЕЛЕМЕХАНИКА ДЛЯ МОДЕЛИЗМА


Системы радиотелемеханики для моделизма допускают ряд упрощений, обусловленных спецификой использования и малым радиусом действия, стрем­лением к конструктивной простоте и другими соображениями, среди которых не­маловажное значение имеет стоимость аппаратуры. В то же время возраста­ющие требования к характеру управления приводят к усложнению аппаратуры.

Системы радиомодельной телемеханики — неавтоматические. Важным звеном системы служит оператор, который зрительно обеспечивает обратную связь уп­равления и передает необходимые команды управления, устраняющие рассогла­сование между требуемым направлением движения модели и реальным направ­лением к моменту передачи команды. Оператор управляет также работой все­возможных исполнительных механизмов на модели. Поскольку в задачу кни­ги входит рассмотрение только радиомодельной телемеханики, то 9 дальнейшем, говоря о тех или иных вариантах систем, будем считать, что оператор при­сутствует в системе и тогда, когда рассказ идет о ее аппаратурной части.

В системе командного телеуправления аппаратурную часть называют коман­дной радиолинией. На рис. 1 показана структурная схема командной радиолинии управления моделью. Любая система дистанционного управления независимо от того, для каких целей она предназначена, имеет обязательное звено — ка­нал связи. Известно несколько видов канала связи — проводной, акустический, ультразвуковой, световой, радиоканал. Чтобы управляемый объект выполнил нужную операцию, ему по каналу связи надо передать соответствующую команду. В простейшем случае каждая из команд может быть передана по отдельному каналу связи. Для управления стационарным объектом можно применять многожильный кабель.


^ Рис. 1. Структурная схема командной радиолинии управления моделью

Управление по радио подвижными объектами сводится к передаче команд по одному и тому же каналу связи на одной несущей частоте с помощью командной радиолинии. Существуют различные принципы построения командных радиолиний, предназначенных для управления моделями. Наиболее проста и доступна для самостоятельного изготовления аппаратура телеуправления, в ко­торой использован числоимпульсный принцип распределения команд. В недале­ком прошлом такую аппаратуру применяло большинство моделистов. Затем она морально устарела, и принцип числоимпульсного распределения команд стал вспомогательным в многоканальных системах радиоуправления. Один из при­менявшихся вариантов построения такой системы показан на рис. 2.



Рис. 2. Вариант построения аппаратуры числоимпульсной системы


Первоначально в моделизме широко применяли шаговые искатели все­возможных конструкций. Передатчики и приемники были ламповыми. На пе­редающей стороне командной радиолинии устанавливали радиопередатчик сиг­налов и ключ, посредством которого передавали команды. Передатчик при этом излучал посылки немодулированных колебаний, т. е. работал в импульсном ре­жиме. На приемном конце на выходе приемника было включено чувствительное, быстродействующее реле К1, именуемое в дальнейшем первичное реле. Его кон­такты включали шаговый искатель (ШИ), отыскивающий нужную исполнитель­ную цепь и подключавший ее к источнику тока. Для того чтобы щетка ШИ не была под напряжением во время движения, предусматривали реле времени К2. Оно быстро срабатывало при передаче первого в командной серии импуль­сов, разрывая своими контактами цепь подачи тока к исполнительным меха­низмам. Спустя некоторое время после установки щетки ШИ в нужное поло­жение через контакты реле К2 автоматически подавался ток в исполнительную цепь. При необходимости исполнительные механизмы можно подключить к кон­тактам ШИ, минуя реле К2.


^ Рис. 3. Схема селекторного блока

Существовали и более сложные варианты схем для радиолиний с числоим-пульсным принципом подачи команд. Малое быстродействие и непригодность для пилотажных радиоуправляемых моделей — существенные недостатки такой аппаратуры. Однако этот принцип не следует отвергать совсем. Он может быть реализован как составная часть системы управления моделями с большим чис­лом исполнительных механизмов (таковыми могут быть модели военных судов). Числоимпульеный принцип разделения команд лучше использовать так, чтобы каждой команде соответствовало кон­кретное число импульсов в командном сигнале, посланном с передатчика. В этом случае после приема каждой команды селекторный блок на борту модели должен быстро приходить в ис­ходное состояние.

В отличие от предыдущего, устарев­шего варианта радиолинии теперь широ­ко применяют многоканальные радиоли­нии, также имеющие один высокочастот­ный канал связи, но обеспечивающие одновременную передачу ряда команд. В тех случаях, когда модель должна выподнять множество команд, не связанных с движением, выделяют дополнитель­ный числоимпульсный канал. Основные каналы используют для управления дви­жением модели.

На модели корабля можно установить селекторный блок, схема которого показана на рис. 3. Селекторный блок с одноканальным входом работает так, что после подачи на его вход серии командных импульсов тока к нужному выводу контактного поля ШИ автоматически поступает импульс тока для ис­полнения команды, а затем блок переходит в исходное состояние. Селекторным блоком управляют по выбранному каналу радиолинии. Исполнительную цепь выбирает ШИ. На его вход от первичного реле приемника поступают импульсы тока. Ток в обмотку электромагнита ШИ проходит через контакты реле К1.

При первом импульсе конденсатор С1 зарядится через диод VD2. ОднЪвре-менно срабатывает реле К2 и через его контакты и диод VD3, минуя обмотку реле КЗ, зарядится конденсатор С2. В интервалах между командными импуль­сами якорь реле К2 остается притянутым, но после передачи серии импульсов конденсатор С1 разрядится через обмотку реле К2, и оно обесточится. Сразу же через обмотку реле КЗ и резистор R1 станет разряжаться конденсатор С2. Реле КЗ сработает на очень короткое время (около 1 с), и к остановившейся щетке ШИ кратковременно подключится напряжение бортовой сети (27 В). Так будет подан сигнал для включения автоматики исполнительных механизмов. За­тем произойдет возврат всех элементов селекторного блока в исходное со­стояние.

Для этой цели в момент выдачи импульса исполнения реле К4, сработав, подготавливает цепь включения реле К5. Оно включается при размыкании кон­тактов реле КЗ. В результате через замкнутые контакты реле К1 напряжение оказывается приложенным к обмотке электромагнита ШИ Теперь контакты КС самохода включат реле К1, которое прервет подачу тока в обиотку электромагнита ШИ. Якорь ШИ, вернувшись в исходное положение, разомкнет контак­ты КС, обмотка реле К1 снова обесточится, и цикл начнет повторяться до тех вор. пока щетка IV не сойдет с широкого токосъема. У шагового искателя ШИ необходимо удалить группы II и III контактов вместе со щетками, а также за­менить плоскую возвратную пружину на спиральную. Тогда на работу ШИ не будет влиять снижение напряжения аккумуляторной батареи, питающей бор­товую сеть модели. Если интервалы в серии командных импульсов велики, то нужно увеличить емкость конденсатора ,С1. Ее определяют при налаживании. Ршм К2 и КЗ должны иметь высокую чувствительность (обычно применяют поляризованное реле РП-4). ч

Как уже было сказано, команды передают по нескольким каналам на од­ной несущей частоте; систему радиосвязи в этом случае называют командной многоканальной радиолинией. Многоканальные радиолинии по способу разде­ления каналов на приемной стороне делятся на радиолинии с частотным, вре­менным и кодовым разделением каналов.

Для управления моделями в большинстве случаев применяют радиолинии с частотным разделением каналов. Здесь напряжение несущей частоты передат­чика модулировано вспомогательными, так называемыми поднесущими частота­ми. Каждому каналу соответствует своя поднесущая частота, которая, в свою очередь, модулируется передаваемым по данному каналу сигналом управления. Команды могут быть как дискретными, так и плавно изменяющимися. Когда аппаратура многоканальной радиолинии предназначена для передачи конкрет­ного числа команд, ее принято называть по их числу, например шестикомандная аппаратура. В приемнике в этом случае после детектора устанавливают ряд се­лективных фильтров, посредством которых модулированные сигналы поднесу­щих частот разделяют по каналам, где они демодулируются. Селективные филь­тры обычно строят на базе LC-фильтров, реже применяют RC-фильтры. В за­рубежной аппаратуре с числом каналов до десяти используют следующие под-несущие частоты: 1080, 1320, 1610, 1970, 2400, 2940, 3580, 4370, 5310, 6500 Гц. В радиолинии с этими поднесущими частотами обычно применяют сверхреге­яеративный приемник. Для восьмиканальной аппаратуры используют поднесу-едие частоты 825, 1110, 1700, 2325, 3000, 3670, 4300, 5700 Гц.

Длительное время в аппаратуре радиоуправления для селекции каналов применялись резонансные реле. Обычно их изготовляли на шесть каналов, но были и десятиканальные. Резонансные реле работают на частотах 200 — 600 Гц. Разница между частотами соседних каналов 20 — 30 Гц. Ширина полосы каж­дого канала находится в пределах 6 — 8 Гц. С применением резонансного реле выпускали аппаратуру РУМ-1. Системы радиоуправления с использованием в приемнике резонансного реле капризны в эксплуатации и нестабильны при изменении температуры. В настоящее время их применяют редко.

Сигналы поднесущих частот в аппаратуре для управления моделями мо­дулируют или по амплитуде, или по частоте. Существуют системы управления, а которых команды различают по признаку разной длительности посылок сиг­налов поднесущих частот. Широкое распространение получила аппаратура, обеспечивающая последовательную передачу команд. В таких командных мно­гоканальных радиолиниях с частотной селекцией сигнала управления число каналов обычно не превышает двенадцати. Существуют радиолинии для одно­временной передачи двух и более команд. Однако если в радиолинии од­новременно передают команды по четырем-пяти каналам, то избавиться от взаимных помех уже нелегко. Известно, что в многоканальной радиолинии с числом каналов n, когда все сигналы одновременно модулируют сигнал несущей частоты, глубина модуляции от каждого должна составить только 100%/n. Это приводит к уменьшению радиуса действия аппаратуры, к слож­ностям при налаживании и эксплуатации.

Существуют способы - практически одновременной передачи двух команд без снижения глубины модуляции в каждом канале. Это можно обеспечить передачей быстро чередующихся посылок (с частотой 50 — 100 Гц) в двух каналах при одновременном нажатии двух кнопок. Такие системы чаще всего находят применение в авиамодельном спорте. Для судомодельного и авто­модельного спорта можно пользоваться системами с последовательной пере­дачей команд. Кажый вид моделизма предъявляет свои специфические тре­бования к аппаратуре радиоуправления. Делать эту аппаратуру универсальной нерационально.

Рассмотрим вкратце, что следует считать оптимальным применительно к таким видам спорта, как судомоделизм, автомоделизм, авиамоделизм.

На спортивной радиоуправляемой модели корабля1 исполнительными ме­ханизмами служат ходовые электродвигатели, электродвигатели рулевых ма­шинок и разнообразных подруливающих устройств, а также шкотовых , ле­бедок на- моделях яхт. В зависимости от того, для каких состязаний из­готовляется конкретная модель, определяют требования к аппаратуре радио­управления и принципу передачи команд. Большинство спортсменов применяет простые системы радиоуправления. Для скоростных моделей с ходовым элек­тродвигателем пригодна пятикомандная аппаратура с последовательной не­зависимой -передачей команд: «Вперед», «Стоп», «Задний ход», «Лево руля», «Право руля». Для радиоуправляемых моделей парусных яхт и скоростных моделей с ходовым - двигателем внутреннего сгорания может быть применена четырехкомандная аппаратура с последовательной передачей команд. Для этих же моделей в ряде случаев вполне оправдано применение более сложной мно­гокомандной аппаратуры, обеспечивающей одновременную передачу двух команд, или аппаратуры с одним каналом пропорционального управления рулевым ме­ханизмом и несколькими каналами для разовых команд.

Для плавающих моделей с двигателями внутреннего сгорания применяются системы с двумя каналами пропорционального управления. Для радиоуправ­ления моделью, предназначенной для соревнований по прохождению сложного курса, необходима семикомандная аппаратура с последовательной подачей команд: «Вперед», «Стоп», «Задний ход», «Разворот влево», «Разворот впра­во», «Лево руля», «Право руля». Команды «Разворот влево» или «Разворот вправо» заставляют ходовые винты вращаться в разные стороны в зависи­мости от того, в какую сторону необходимо развернуть модель, или же вклю­чают соответствующие подруливающие устройства. На таких моделях наряду с аппаратурой радиоуправления имеется блок автоматики, управляющий ра­ботой электродвигателей, в частности их реверсом.

На спортивной радиоуправляемой автомодели исполнительными механиз­мами являются один ходовой электродвигатель (реже два) и рулевая машинка (рулевой механизм). Поэтому на такой модели нецелесообразно применять усложненную систему радиоуправления. Например, пятиканальная аппаратура с последовательной передачей команд «Вперед», «Стоп», «Назад», «Налево»Р

«Направо» обеспечивает хорошую управляемость автомоделью на колесах. При некотором усложнении бортовой - автоматики возможно применение аппара­туры с четырьмя и даже с тремя каналами. Правда, иногда необходима мно­гоканальная аппаратура, обеспечивающая одновременную передачу двух команд, или аппаратура с одним каналом пропорционального управления ру­левым механизмом и несколькими каналами для разовых команд. Для управ­ления автомоделями с двигателями внутреннего сгорания применяют системы с двумя каналами пропорционального управления.

Наиболее сложные и жесткие технические требования предъявляют к ап­паратуре радиоуправления пилотажными моделями. Эти модели способны взлетать, набирать высоту, выполнять комплекс сложнейших фигур высшего пи­лотажа и совершать посадку. Находящаяся на модели бортовая аппаратура командной радиолинии управляет рулями высоты и поворота, элеронами, трим­мерами руля высоты, частотой вращения вала двигателя и включением тор­моза. Управление полетом требует от моделиста большого мастерства.

Приобретение навыков пилотирования моделей идет, как обычно — от про­стого к сложному. Для простых моделей требуется менее сложная аппара­тура. Так, например, для радиоуправляемой авиамодели с управлением ру­лем поворота и частотой вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания вполне достаточно трехкомандной аппаратуры дискретного управ­ления. Среди радиоуправляемых авиамоделей в отдельные группы выделяют пилотажные модели, модели-копии самолетов, модели самолетов с посадкой в круг, модели планеров и модели-копии планеров. Для моделистов, пилоти­рующих сложные многофункциональные модели, нужна многоканальная аппа­ратура с пропорциональным управлением, легкая и компактная, экономичная по электропитанию, надежная в работе и удобная в эксплуатации.



^ Рис. 4. Временные диаграммы, поясняющие метод формирова­ния плавноизменяемой коман­ды:

а — напряжение »а выходе ко-мандодатчика; б — поднесущие частоты; в — излучаемый сигнал


Максимально допустимая мощность передатчика — 1 Вт. Рулевые машинки должны иметь продольные тяги или поворотные рычаги. Время движения ры­чага из нейтрали в крайнее положение и время возврата должно быть в пределах от 0,2 до 0,4 с. Усилие на рычаге рулевой машинки должно быть не менее 400 г.

Предмет особого внимания радиоконструкторов, разрабатывающих и мо­дернизирующих аппаратуру радиоуправления моделями, — многоканальные ра­диолинии с пропорциональным управлением исполнительными механизмами, В этих системах перемещение тяги или отклонение поворотного рычага руле­вой машинки модели пропорционально перемещению или наклону управляю­щего рычага передатчика радиопередающего устройства.

Существует ряд способов преобразования механического отклонения уп-.. равляющего рычага командодатчика в электрические сигналы, которые будут зашифрованы и переданы командной радиолинией, приняты и расшифрованы на борту модели и снова преобразованы в соответствующее механическое от­клонение рычага рулевой машинки.

По своему характеру команды управления могут быть подразделены на разовые (однократные и многократные) и непрерывные (плавно изменяющиеся). Непрерывные команды могут быть знакопеременными, т. е. такими, когда на­ряду с изменением амплитуды сигнала команды может смениться его знак с переходом через нуль. Это команды управления рулями, когда их нужно плавно поворачивать влево и вправо (или вверх и вниз) относительно нейтрального (нулевого) положения. Существует по­нятие коэффициента плавно изменяемой команды Kk, который является величиной относительной:

Кк= К/Кмакс,

где K — длительность передаваемой команды; Kмакс — наибольшая возможная длительность пе­редаваемой команды.

Широкое применение для передачи плавно из­меняемых команд получил метод временных соот­ношений длительности посылки и паузы или дли­тельностей двух биполярных импульсов за время постоянного периода при непрерывной передаче с постоянной частотой повторения [Этот метод раньше имел не вполне удачное наименование «разноплечевого меандра». Меандр, как известно, — это напряжение прямоугольной формы с по­стоянной скважностью, равной 2. — Прим. ред.]. Принцип реа­лизации этого метода в командной радиолинии иллюстрируется рис. 4. Импульсы на выходе ко-мандодатчика имеют постоянный период повторе­ния. На выходе командодатчика осуществляется широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Коман­да определяется соотношением длительностей T1 и T2:



Импульсы с командодатчика преобразуются в шифраторе в частотно-мани-пулируемую поднесущую (ШИМ-ЧМн), показанную на рис. 4,6.

На рис. 4,в изображен вид излучаемого передатчиком сигнала (ШИМ — ЧМн — AM). Приемник выделяет импульсы длительностью ti и т2. Временное соотношение этих импульсов преобразуется в напряжение или ток для управ­ления исполнительным механизмом.



^ Рис. 5. Структура импульсной последо­вательности в каналах с временным уп­лотнением


В основу принципа построения большинства известных многоканальных командных радиолиний с пропорциональным управлением заложен метод вре­менного разделения команд. Однако известны методы построения командных радиолиний с одновременной передачей сигналов пропорционального управления по двум каналам. В радиолиниях для управления моделями такой метод одно­временной двухканальной передачи плавно изменяемых команд применяют весь­ма редко. Однако если быстро чередовать каналы, то команды будут обработа­ны как передаваемые одновременно. Такое чередование обеспечивает простой электронный .коммутатор. В радиолиниях с тональными методами передачи команд нет необходимости в синхронизации, так как каналы разделяются низко­частотными фильтрами.


^ Рис. 6. Структура импульсной последова­тельности в каналах с синхронизацией паузой

Для передачи плавно изменяемых команд можно применить изменение ча­стоты тональной посылки в определенных пределах в обе стороны от среднего значения, соответствующего нулевому значению команды. На среднюю частоту настраивают низкочастотный дискриминатор приемника. Выходное напряжение меняется от отрицательных до положительных значений пропорционально изме­нению частоты и отклонению рычага командодатчика. Усилитель постоянного то­ка усиливает эти перепады до значений, необходимых для работы электродви­гателя рулевой машинки. Для того чтобы ее рычаг остановился в положении, пропорциональном постоянному напряжению на его входе, с выходной осью рулевой машинки связывают переменный резистор, включенный потенциометром. С него снимают напряжение, нейтрализующее действие входного напряжения при достижении рычагом требуемого положения, в результате чего он остано­вится. Отклонение рычага рулевой машинки будет тем точнее, чем больше ко­эффициент усиления усилителя рулевой машинки. Упомянутый метод применя­ют редко, так как приемная аппаратура при этом получается более тяжелой, имеет больший объем, регулировка ее сложнее, чем при других методах постро­ения многоканальных линий с пропорциональным управлением.



^ Рис. 7. Структура импульсной последова­тельности в каналах с синхронизацией маркерным импульсом


В настоящее время в многоканальных радиолиниях пропорционального уп­равления широко применяют метод импульсной передачи команд при времен­ном разделении каналов. При этом в шифраторах и дешифраторах широко ис­пользуют мультивибраторы, одновибраторы, дифференцирующие и интегрирую­щие цепи и т. п. В этих системах отклонение рычага рулевой машинки пропор­ционально длительности передаваемого импульса.

В импульсных системах каждому каналу отводится отрезок времени, а все эти отрезки периодически повторяются (рис. 5). Такое распределение каналов именуется многоканальной системой с временным уплотнением. При передаче команд в этой системе необходимо сохранять последовательность каналов, для чего синхронизируют их передачу. Существует много способов синхронизации, но в аппаратуре для радиоуправления моделями используют лишь те, которые имеют наиболее простые схемно-конструктивные решения.

Зарубежная фирма «Симпроп эЛектроник» в аппаратуре «Супер Альфа 2007/5» для синхронизации использует паузу, расположенную между концом импульса последнего и началом импульса первого каналов (рис. 6). В дешиф­раторе приемника этой аппаратуры имеется узел, который при прохождении па­узы с длительностью больше максимальной длительности одного канала уста­новит счетчик каналов в исходное (нулевое) состояние, подготовив его для сче­та новой серии импульсов.

В аппаратуре «Вариопроп», выпускаемой фирмой «Граупнер Грундиг», ис­пользован другой способ синхронизации: в качестве маркера серии применяют импульс большой длительности (рис. 7). В этой системе синхронизирующие узлы помехоустойчивы. Они практически не реагируют на импульсную помеху, так как у нее в большинстве случаев длительность мала, а у синхронизирую­щего, (маркерного) импульса длительность значительно больше.



^ Рис. 8. Структура импульсной последова­тельности в каналах с синхронизацией маркерным пакетом импульсов


В аппаратуре ТХ/РХ-14 (этой же фирмы) серия импульсов синхронизирует­ся тремя импульсами малой длительности, образующими своеобразный пакет импульсов (рис. 8). В дешифраторе приемника имеется счетчик, который под­считывает импульсы и только после этого включит счетчик каналов. Такой спо­соб синхронизации надежно защищает дешифратор от помех, так как очень мала вероятность того, что помеха будет иметь вид такого пакета импульсов малой длительности.



^ Рис. 9. Диаграммы передаваемого сиг­нала в системе «Двсороп»:

а — в шифраторе при передаче плавноиз-меняемой команды; б — в эфире только плавноизменяемая команда; в — в шифра­торе при одновременной передаче плавно-изменяемой и дискретной команды; г — в эфире плавноизменяемая и дискретная команды одновременно


В импульсных многоканальных командных радиолиниях возможны следую­щие виды модуляции для передачи команд: амплитудно-импульсная (АИМ); широтно-импульсная (ШИМ); фазоимпульсная (ФИМ); кодоимпульсная (КИМ). Из перечисленных видов модуляции наибольшее распространение в аппаратуре радиоуправления моделями для передачи пропорциональных команд управления получила ШИМ. Значение плавно изменяемой команды передается путем изме­нения длительности импульсов при постоянной их амплитуде. Модуляция может быть односторонней или двусторонней. В первом случае длительность изменяют перемещением фронта или спада импульса по времени, а во втором — одновре­менно смещают и фронт и спад.

Остальные виды модуляции в аппаратуре радиоуправления моделями прак­тически не применяют, поскольку АИМ не обладает помехоустойчивостью, а ФИМ и КИМ хотя и имеют высокую помехоустойчивость, но сложны в реали­зации. Следует отметить, что при временном разделении каналов можно добить­ся полного исключения взаимовлияния каналов.

Существуют смешанные (частотно-временные) варианты построения радио­линий с пропорциональным управлением. Такие варианты могут быть реализо­ваны для небольшого числа каналов (не более четырех). Эти же комбинирован­ные методы находят применение при построении систем с дискретно-пропорцио­нальным управлением («Диспроп»), в которых по одному или двум каналам пе­редают плавно изменяемые команды пропорционального управления и одновре­менно по этим же или дополнительным каналам передают дискретные (разо­вые) команды, выделяемые в дешифраторе модели раздельно для управления различными исполнительными механизмами.

На рис. 9 показаны диаграммы, поясняющие метод передачи команд в ап­паратуре «Диспроп», разработанной моделистом В. Дьячихиным. Эта аппарату­ра имеет один канал пропорционального управления и несколько (4 — 6) каналов для передачи дискретных команд. Для формирования и передачи плавно изменяемой команды используется ШИМ одного импульса, который передается с постоянной частотой повторения. Соотношение длительностей импульса и па­узы определяет значение и знак плавно изменяемой команды (например, «впра­во» или-«влево»). Дискретные команды передают путем модуляции звуковой частотой высокочастотных колебаний во время передачи импульсов плавно из­меняемых команд. Каждому дискретному каналу соответствует свое фиксиро­ванное значение звуковой частоты (свой тон).

Глубокая модуляция (метод ключевания) несущей высокой частоты низко­частотной поднесущей определяет эффект дробления общего высокочастотного импульса на более короткие импульсы, следующие с звуковой частотой. Период Т должен быть таким, чтобы за время самого короткого импульса плавно изме­няемой команды уместилось не менее десяти периодов поднесущей звуковой ча­стоты дискретной команды.

О том, как схемно и конструктивно решаются задачи в аппаратуре радио­управления моделями при тех или иных принципах построения современной командной радиолинии и методе передачи команд, рассказано в последующих главах.

Какими соображениями нужно руководствоваться при выборе готовой ап­паратуры или при самостоятельном ее изготовлении? Какими должны быть ре­жим работы и мощность излучения передатчика? Каким техническим требо­ваниям должны удовлетворять передающая и приемная части аппаратуры?

Эти и другие вопросы встают перед моделистами, работающими над радио­электронной оснасткой управляемой модели.

Прежде всего перед самостоятельной постройкой или приобретением аппа­ратуры заводского изготовления следует получить в Государственной Инспекции Электросвязи разрешение на право пользования передатчиком для управления моделями. На любительском передатчике индивидуального и коллективного поль­зования для радиоуправляемых моделей разрешается работать с мощностью из­лучения не более 1 Вт, типом излучения А-2 (амплитудномодулированные коле­бания) с шириной полосы излучаемых частот не более 25 кГц для передачи команд телеуправления в диапазонах 28 — 28,2 и 144 — 146 МГц и на частоте 27,12 МГц±0,6%.

^ Использование таких передатчиков для проведения радиосвязи категори­чески запрещается!

Следует заметить, что применение для целей радиоуправления передатчи­ков с мощностью излучения менее 10 мВт, приобретаемых в торговой сети, не требует разрешения, о котором шла речь выше. К числу таких передатчиков, например, относится передатчик командного радиокомплекса «Импульс». Изме-

вение схемного решения этих передатчиков я увеличение их мощности катего­рически запрещено.

Необходимую стабильность несущей частоты передатчика обеспечивают кварцевой стабилизацией задающего генератора. В ряде случаев после всесто­ронней проверки стабильности частоты при изменениях напряжения питания и температуры воздуха может быть применена - параметрическая стабилизация, ес­ли рабочая частота выбрана в середине диапазона, выделенного для радиоуп­равления.


^ Рис. 10. Внешний вид пе­редатчика в корпусе пуль­тового типа

Для радиоуправления моделями автомобилей и кораблей вполне приемлема мощность передатчика 0,15 — 0,5 Вт. Для управления авиамоделями желательно эту мощность выбирать близкой к 1 Вт, так как требуется повышенная надеж­ность канала радиоуправления.

Передатчики для пропорционального управления имеют ряд особенностей. Для управления, как правило, применяют два рычага, которые перемещаются в одной или двух плоскостях. Для электропитания используют батареи герме­тичных никель-кадмиевых аккумуляторов. Корпус такого передатчика чаще всего напоминает пульт управления, подобный изображенному на рис. 10. Пе­редатчик вешают на шею на ремне. Телескопическую штыревую антенну рас­полагают в положение, близкое к вертикальному.

При частотном (тональном) методе разделения команд предпочтителен ре­жим работы передатчика, когда в паузах между командами он излучает коле­бания несущей частоты, которые могут быть модулированы нерабочим тоном. Этот режим позволяет повысить помехоустойчивость системы радиоуправления. В промышленной и самодельной аппаратуре радиоуправления применяют обычно передатчики, частота задающих генераторов которых стабилизирована кварцевыми резонаторами. Бортовая часть системы радиоуправления моделями содержит приемник сигналов, дешифратор команд и комплект рулевых маши­нок или других исполнительных механизмов.

На транзисторах, микросхемах и миниатюрных радиодеталях возможно со­здание малогабаритных и экономичных супергетеродинных радиоприемников. В простой любительской аппаратуре для радиоуправляемых моделей зачастую при­меняют сверхрегенеративные приемники, особенно в аппаратуре дискретного уп­равления. Популярность последних обу­словлена высокой чувствительностью, не­обходимой для уверенного приема сиг­налов управления на небольшую антенну, помехоустойчивостью, необходимой при размещении приемника в непосредствен­ной близости от источников искровых радиопомех, простотой схемы, легко­стью налаживания, малым потреблением электроэнергии, четкостью работы в ус­ловиях изменяющейся напряженности поля сигнала в месте приема. Такие не­достатки сверхрегенеративного приемника, как широкая полоса пропускания, большой уровень шумов и нелинейные искажения, не играют большой роли при приеме команд управления моделями. Широкая полоса приемника cнижaeт требования к стабильности частоты передат­чика, что позволяет обойтись без Кварцевой стабилизации частоты задающего ге-нерятора передатчика.

Применяя высокочастотные транзисторы, можно построить сверхрегенера-тивные приемники, надежно работающие в диапазоне частот от 20 до 250 МГц. Все это, однако, не ставит под сомнение целесообразность применения прием­ников супергетеродинного типа, поскольку они имеют ряд преимуществ перед сверхрегенеративными. Нужно только иметь в виду, что для целей телеуправ­ления супергетеродинный приемник Должен обязательно иметь гетеродин с квар­цевой стабилизацией частоты.

Выделяют (дешифруют) команды в приемном устройстве аппаратуры, рабо­тающей разовыми командами, чаще всего частотно-избирательными электронны­ми реле с низкочастотными резонансными контурами. Системы с резонансными реле ненадежны, и в последнее время их применяют крайне редко.

В многоканальной аппаратуре пропорционального управления в основном используют кварцованные супергетеродинные приемники. Ширина полосы частот усилителя ПЧ от 6,5 до 7 кГц. Промежуточная частота может быть в пределах 455 — 468 кГц. Частоту тетеродина в диапазоне 27 МГц выбирают ниже часто­ты передатчика из-за того, что этот диапазон близок к радиолюбительскому ди­апазону 28 МГц, и если частота гетеродина выше частоты передатчика, то появ­ляется вероятность приема по зеркальному каналу мощных радиолюбительских станций.

Для ослабления приема зеркальных частот применяют также полосовые фильтры на входе приемника. Важно, чтобы автоматическая регулировка yci-ления (АРУ) работала эффективно, так как в процессе управления моделью расстояние между передатчиком и приемником может изменяться в сотни раз, в результате чего колебания напряженности поля в месте прие