500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями - [5]

Канал регулятора хода

На рис. 1.4, а изображены два соседних периода канальных импульсов. Поскольку скорость изменения передаваемой команды невелика по сравнению с частотой следования импульсов, их длительность в соседних периодах отличается незначительно.

Пусть для определенности длительность канального импульса больше опорной (τ_к > τ₀). Так как информация о длительности передаваемой команды содержится в разности Δτ = τ_к — τ₀, в первую очередь ее и необходимо восстановить.

Для этой цели передним фронтом принятого канального импульса запускают местный опорный генератор, работающий в ждущем режиме. Длительность вырабатываемых им импульсов должна быть равной τ₀ = 1,5 мс (рис. 1.4, б). Далее производится вычитание этих импульсов с получением разностных (рис. 1.4, в).

Рис. 1.4.Принцип восстановления командного сигнала:

_{а — канальные импульсы; б — опорные импульсы; в — разностные импульсы; г — напряжение, подаваемое на двигатель}

Очевидно, что при отклонении ручки управления от нейтрального положения до крайнего, длительность разностных импульсов будет меняться в пределах Δτ = 0–0,5 мс. Период их следования (Т_п) по-прежнему равен 20 мс. Непосредственно эти импульсы подавать на двигатель регулятора хода нельзя. Дело в том, что электродвигатель, инерционность ротора которого велика, при питании импульсами напряжения, следующими с частотой 50 Гц, будет играть роль механического фильтра нижних частот. Скорость вращения его ротора будет определяться средним значением напряжения за период следования импульсов, которое можно определить по формуле

U_ср = U_п·τ/T_п (1.1)

Легко подсчитать, что при амплитуде импульсов, равной напряжению питания (например U_п = 12 В), среднее значение напряжения окажется равным U_ср = 1225·0,5/20 = 0,3 В даже при максимальном отклонении ручки управления.

По этой причине разностные импульсы в канале регулятора хода необходимо удлинять до величины т_у, причем с сохранением пропорциональности удлиненных импульсов углу отклонения ручки управления. Другими словами, необходимо обеспечить равенство

τ_у = К_у·Δτ

Если коэффициент удлинения К_у выбрать равным 40, то изменение разностного импульса в пределах Δτ = 0–0,5 мс вызовет изменение удлиненных импульсов в диапазоне τ_у = 0 — 20 мс (рис. 1.4, г). Соответственно среднее значение напряжения, подаваемого на двигатель, определяемое теперь формулой

U_ср = U_п·τ_у/T_п (1.2)

будет меняться от нуля до, примерно, U_п = 12 В. Так работают каналы практически всех регуляторов хода.

Помимо удлинения импульсов, в регуляторе хода еще должна быть решена задача распознавания знака передаваемой команды, определяющего направление вращения исполнительного двигателя.

Канал рулевой машинки

Рассмотрим логику работы рулевой машинки. Пусть ручка управления передними колесами модели и сами передние колеса находятся в нейтральном положении. Длительность канального импульса при этом равна τ_к = τ₀ = 1,5 мс.

Длительность Δτ = 0 (см. рис. 1.4, а, б, в). Двигатель рулевой машинки не вращается.

При отклонении ручки управления от нейтрального положения, длительность канального импульса становится больше τ₀(например τ_к = 1,7 мс). Удлиненный разностный импульс приводит двигатель во вращение. Механизм поворота, помимо колес, вращает и регулятор длительности опорного импульса, вырабатываемого бортовым генератором. Двигатель остановится в тот момент, когда Δτ станет равным нулю. В новом установившемся положении длительность опорного импульса опять будет равна длительности командного (в нашем примере τ_к = τ₀ = 1,7 мс.)

Вывод. Канал рулевой машинки отличается от канала регулятора хода наличием связи между текущим положением рулевого механизма и длительностью опорных импульсов.

Полезно отметить, что длительность разностного импульса теперь зависит от скорости отклонения ручки управления и, в свою очередь, определяет скорость вращения двигателя рулевой машинки на этапе отработки команды. На эту скорость также влияет коэффициент удлинения импульсов К_у, определяющий, в конечном счете, величину напряжения, питающего двигатель рулевой машинки. Аналогично предыдущему случаю, канал должен содержать устройство распознавания знака разностного импульса, несущего информацию о требуемом направлении вращения исполнительного двигателя.

Вывод. Как видно из приведенных рассуждений, у каналов регулятора хода и рулевой машинки отличается логика работы только исполнительных частей, формирование же командного сигнала и способ получения разностных импульсов полностью идентичны. По этой причине в многоканальной аппаратуре выходы каналов делаются универсальными, и к каждому из них имеется возможность подключать либо регулятор хода, либо рулевую машинку.

Формирование командной посылки

Перед рассмотрением структурной схемы необходимо уточнить еще один момент. Поскольку командные сигналы каждого канала представляют собой прямоугольные импульсы, то при их непосредственной последовательной передаче результирующая командная посылка представляла бы один импульс суммарной длины, что исключило бы возможность разделения каналов на приемной стороне. По этой причине необходимо принимать меры по индикации границы между импульсами соседних каналов.