СИСТЕМА РАДИОУПРАВЛЕНИЯ «КАНАТА»

(Окончание. Начало в № 6-2017) ВЫБОР МОЩНОСТИ И ДИАПАЗОНА. Когда-то для изготовления передатчиков радиоуправления моделями без их регистрации была разрешена мощность только в 10 мВт. С этим можно было обеспечить управление автомоделями в помещении. Однако для настоящей соревновательной трассы авто- или судомоделей этого уже было недостаточно, а о применении такой мощности для летающих моделей нечего было и говорить. К счастью, сейчас в диапазоне 28,0 — 28,2 МГц разрешена мощность до 1 Вт. В большинстве случаев такая мощность несколько излишня, поэтому автор выбрал мощность в 50 мВт. Это еще не создает больших проблем со сложностью аппаратуры и мощностью ее источников питания, но уже вполне достаточно для авто- и судомоделей, а в некоторых случаях позволяет проводить некоторые опыты и с летающими моделями. Разумеется, читатели сами могут спроектировать и более мощный передающий модуль, благо в данной системе они могут быть легко заменены, о чем будет подробнее рассказано ниже.

Ну, а теперь переходим к схеме передающего модуля. Его уникальность состоит в том, что он… практически не требует наладки! Обычно радиопередатчики содержат немало колебательных контуров, которые должны быть точно настроены на частоту сигнала. На индуктивность их катушек влияет так много факторов, что «промах» с индуктивностью катушки, сделанной вроде бы точно по журнальному описанию, в 2 — 3 раза, причем неизвестно, в какую сторону — обычное дело. В итоге, настроить такой передатчик для радиолюбителя, не располагающего хотя бы точным генератором ВЧ, становится невозможным.

Однако взгляните на схему предлагаемого модуля. Его первый каскад на транзисторе VT1 представляет собой кварцевый генератор по классической осцилляторной схеме. Вырабатываемая им частота зависит только от частоты кварцевого резонатора. L1 — это просто ненастраиваемый дроссель.

В других схемах передатчиков применение настраиваемых колебательных контуров в выходных каскадах необходимо. Дело в том, что выходные транзисторы в них работают без начального смещения и открываются входным ВЧ сигналом меньше, чем на полпериода. Такая «обрезанная» синусоида и создает высокий уровень гармоник, которые выходная цепь должна отфильтровать. Этот режим наиболее экономичен, но стоит ли переносить нормы проектирования мощных промышленных передатчиков на такую простую и маломощную

конструкцию? Несколько лишних миллиампер потребляемого тока не будут столь уж обременительными даже для недорогого источника питания, да и с мощностью рассевания выходного транзистора, при такой умеренной выходной мощности, проблем тоже еще не будет.

Режим транзистора VT3 усилителя мощности задается резисторами R5-R7. Обратите внимание, что резистор R5 включен не через транзистор модулятора VT2, а напрямую от цепи питания. Таким образом, даже в моменты, когда транзистор модулятора призакроется, напряжение смещения транзистора усилителя мощности VT3 будет поступать на него в полном объеме, обеспечивая неискаженное усиление ВЧ сигнала. Резистор R7 ограничивает усиление каскада, предотвращает возможность его самовозбуждения. Кроме того, вносимая им отрицательная обратная связь опять-таки снижает искажения сигнала. Учитывая умеренную мощность передатчика, уровень его гармоник не достигнет недопустимых значений даже при выполнении нагрузки каскада усилителя апериодической, в виде не настраиваемого дросселя L2.

Антенна передающего модуля — телескопическая, максимально возможной длины. Дело в том, что длина волны диапазонов 27-28 МГц составляет около 10 метров, и, соответственно, резонансная длина антенны должна быть около 2,5 метров. Те счастливчики, которым бы удалось установить на приемник и, особенно, на передатчик полноразмерные антенны, быстро убедились бы, какими фантастическими стали бы возможности аппаратуры. Увы, по конструктивным соображениям для большинства моделистов это — недостижимый идеал, к которому, все же, надо постараться приблизиться, насколько возможно.

Чтобы улучшить работу передатчика с антенной неполной длины, в схему введена удлинительная катушка L4. Должен сразу сказать, что никакие удлинительные катушки или выполнение самой антенны в виде спирали из провода длиной в те самые 2,5 метра, вопреки надеждам многих радиолюбителей, никогда не сделают укороченную антенну столь же эффективно взаимодействующей с окружающим пространством, как полноразмерная. Но электрически согласовать антенну и заметно улучшить ее работу удлинительная катушка способна. Вот эту катушку вам придется настраивать. Но это не составит проблемы, так как даже при ненастроенной катушке сигнал от передающего модуля будет достаточно мощным, и вы уже сможете, ориентируясь на громкость приема или на уровень ВЧ напряжения на антенне, подкрутить подстроечник L4 по максимуму отдачи. Если максимум будет достигаться в каком-либо крайнем положении подстроечника, то придется изменить число витков L4. При хорошей настройке антенная цепь будет работать в условиях резонанса, что также улучшит чистоту выходного сигнала. Конденсатор С9 изолирует антенну от постоянной составляющей выходного напряжения и, таким образом, предотвращает короткое замыкание питания при случайном замыкании антенны с корпусом устройства.

Конечно, вы можете использовать этот передающий модуль и в диапазоне 26,957 — 27,283 МГц, где сохранено прежнее ограничение мощности в 10 мВт. Для этого достаточно установить кварц на соответствующую частоту, например на стандартную частоту радиоуправления в 27,12 МГц, и снизить мощность передатчика увеличением сопротивления R7.

Пару слов о каскаде модулятора на VT2. Резистор R8 создает отрицательную обратную связь, уменьшающую усиление каскада. Ведь амплитуда сигнала на выходе шифратора системы и так довольно велика. Кроме того, этот резистор делает режим каскада менее зависимым от параметров транзистора, напряжения питания и прочих факторов. Конденсаторы С6 и С7 предотвращают помехи работе модулятора от ВЧ наводок.

О ДЕТАЛЯХ

Все дроссели намотаны проводом диаметром 0,21 мм и содержат по 40 витков. L3 намотан на резисторе МЛТ-0,5 сопротивлением не менее 200 кОм. Такая классическая конструкция дросселей хорошо работает в цепях блокировки, когда надо не просто заградить путь ВЧ наводкам, но и поглотить их энергию, перевести ее в тепло. Однако в качестве нагрузки ВЧ каскадов это создает ненужные потери. Чего стоят одни только металлические колпачки, фактически — короткозамкнутые витки в торцах резистора! К тому же, желательно снизить влияние паразитной емкости дросселя, через которую «утекает» ВЧ напряжение. Поэтому конструкция L1 и L2 иная. Каркасом служит кусочек стержня от гелевой ручки длиной 20 мм. На расстоянии 15 мм друг от друга (это длина обмотки) делаются отверстия, в которых закрепляются концы провода. Намотку начинают с «горячего», т.е. находящегося под ВЧ напряжением конца. Для обоих дросселей он нижний по схеме. Несколько витков делают с шагом около 0,7 мм, затем идет однослойная намотка виток к витку, а оставшиеся витки наматывают у противоположного конца в несколько слоев «внавал». Эксперимент показал, что замена резисторного дросселя на такую конструкцию только в одном каскаде увеличивает выходное напряжение примерно на 14%.

Удлинительная катушка L4 по конструкции аналогична L1 в модуле радиоприемника. Напомним, что она намотана на стандартном 7 мм каркасе с подстроечником 2,8×12 мм и содержит 8,5 витков провода ПЭЛШО 0,23 мм.

Все конденсаторы керамические. В качестве С8 также допустимо применить электролитический конденсатор, включив его плюсом к базе VT2. В качестве VT1 можно применить ВС557В. В качестве VT3 автор перепробовал несколько типов транзисторов, включая даже импортные, специально предназначенные для устройств диапазонов 27-28 МГц. Но старые советские транзисторы серии КТ603 оказались непревзойденными.

Конструкция. К плате модуля припаиваются стенки таким образом, чтобы они выступали над фольгированной стороной платы на 5 мм. Нижняя и верхняя стенки — из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Нижняя стенка показана на рисунке. Она имеет 2 контактные площадки, травлением или резаком изолированные от остальной поверхности. Между ними и основной платой по диагонали припаяны дроссель L3 и конденсатор С8. В 3 отверстия на площадках и фольге общего провода рядом с ними вставляются и припаиваются концы трехжильного провода, соединяющего передающий модуль и шифратор. Резьбовое отверстие — для скобки крепления провода, чтобы он не переламывался возле паек.

В верхней стеклотекстолитовой стенке прорезается отверстие, через которое с достаточным зазором должно проходить основание телескопической антенны. Торцевые стенки паяются из белой жести и имеют уголки под крепежные винты.

Межцентровое расстояние между винтами получается 90 мм. В разрыв провода от шифратора к передающему модулю включен трехконтактный разъем. Этот способ крепления и соединения передающего модуля с пультом должен быть единым и стандартным для всех передающих модулей: радио, индукционного, проектируемого автором инфракрасного или же радиопередающих модулей увеличенной мощности, или на другие диапазоны, которые могут разработать сами читатели. Благодаря этому вы сможете, сняв один модуль, прикрутив двумя винтами другой и пересоединив разъемы, легко перейти на любой способ управления моделью.

Немного о компоновке пульта управления. Его корпус имеет пять отверстий — позиций для установки переменных резисторов. По одной на каждой боковой стенке и 3 сверху. Так что вы можете установить ручки управления в любые из них, смотря по смыслу управления моделью. Так, при управлении моделями гусеничной техники ручки управления правым и левым моторами можно поместить на боковых стенках. При управлении моделями кораблей и автомобилей управление рулем можно поместить сверху, а двигателями — слева. На верхней поверхности корпуса пульта предусмотрено не две, а три позиции — это резерв для расширения возможностей системы. Это уже запланировано, так что делайте корпус таким, чтобы в нем осталось немного свободного места! Ну и конечно же, не забываем о таких обязательных мелочах, как петли для крепления ремня и светодиодный индикатор включения.

ИНДУКЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Радиочастотный канал управления — вещь достаточно сложная, как по схеме, так и в настройке. Для его отладки требуются кое-какие приборы. Нельзя также допустить выхода за пределы диапазона частот, отведенного для систем радиоуправления, чтобы не создать помехи, например, радиолюбителям, работающим на 10-метровом диапазоне. Однако в прошлом веке для управления моделями автомобилей и бронетанковой техники в пределах помещений или небольших площадок нередко использовали более простые беспроводные системы — индукционные. Они не связаны ни с какими радиодиапазонами, так как передача ведется непосредственно командными тонами в диапазоне звуковых частот. Суть системы в том, что по периметру помещения на полу выкладывается петля из провода, подключенного к пульту управления. Внутри нее и может свободно маневрировать модель. «Антенной» же приемной части модели служит вертикально расположенная катушка.

Схема индукционного передатчика приведена на рисунке. Как видите, она очень проста. Вход ее подключается непосредственно к выходу шифратора, а плюсовый провод питания — к источнику питания шифратора напряжением 9 — 12 В. Поскольку в индукционных системах используют петлю в один виток любого одножильного электропровода, то единственный путь увеличить напряженность создаваемого им поля — увеличивать силу тока. Это диктует необходимость применения трансформатора, потребляющего относительно небольшой ток по первичной цепи, питающейся от 9 В источника, но зато дающего во вторичную цепь около 1 А при напряжении около 1 В. Трансформатор намотан на ферритовом сердечнике Ш7х7 от старого телефонного аппарата. Такие сердечники на рабочих частотах нашей системы имеют значительно меньшие потери, чем набранные из пластин трансформаторной стали.

Феррит хрупок, поэтому чтобы разобрать трансформатор, оберните места склейки его половин полосками ваты и пропитайте ее ацетоном, чтобы растворить клей. В середину сердечника внутри катушки также пропихните вату. Поддерживайте ее новыми каплями ацетона по мере его высыхания. Через час можно будет разъять половины сердечника с помощью острого ножа или лезвия. Новая первичная обмотка должна содержать 220 витков провода диаметром 0,23 мм, а вторичная — 27 витков диаметром 0,64 мм.

Транзистор может быть отечественных типов КТ961А или любой из серии КТ815. Он должен быть установлен на небольшой радиатор. На корпусе передающего индукционного модуля устанавливаются клеммы XS1, XS2 для подключения проволочной петли. Резистор R1 подбирается таким, чтобы ток через транзистор составлял 120 — 150 мА. Соответственно и источник питания должен обеспечивать такой ток. Батарейка «Крона» здесь не пойдет, но можно применить две батареи 3336 или два литий-ионных аккумулятора, соединенных последовательно. Возможно также использование сетевого блока питания или батареи из семи — восьми никель-кадмиевых аккумуляторов емкостью не менее 0,7 Ач. Модуль индукционного передатчика делается навесным монтажом и крепится снаружи пульта на его дальней от оператора стенке. Постарайтесь, чтобы его крепление было одинаковым с передатчиком радиоварианта и чтобы эти передающие модули соединялись с шифратором одинаковыми трехконтактными разъемами. Тогда вам будет очень просто перейти с одного варианта управления на другой.

Антенной L3 приемной части служит катушка из 600 витков провода диаметром около 0,14 мм, намотанная на каркасе, внутрь которого вставлен отрезок 8-мм ферритового стержня длиной около 80-мм. Как уже было сказано, она располагается на модели вертикально. Приемник используется тот же, что и в системе управления по радиоканалу, естественно, только его низкочастотная часть. Элементы его высокочастотной части: транзистор VT1, резистор R1, конденсаторы С2-С5, С7, контурная катушка L1 и дроссель L2 на плате приемника не ставятся. Выводы приемной катушки L3 подключаются параллельно конденсатору С9. Налаживания индукционный приемник не требует.

Чувствительность системы получается немалая, однако, к счастью, для бытовой техники не характерно создание интенсивных электромагнитных помех на командных частотах нашей системы.

А. ЛИСОВ