500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями - [8]

.

Пропорционально растянутые с помощью удлинителей (3) или (4) и усиленные по мощности ключевым усилителем (5) импульсы подаются на тяговый двигатель (6). Направление его вращения будет определяться тем, по какому из входов (а или б) поступают удлиненные импульсы, а скорость вращения — средним значением их напряжения, определяемым формулой 1.2.

Отличие рулевой машинки заключается в том, что двигатель (6) приводит в действие механизм поворота рулевого устройства и изменяет сопротивление резистора R_ос, связанного с этим устройством. Резистор, в свою очередь, определяет длительность опорных импульсов τ₀, подаваемых на временной различитель.

Обращаю внимание на то, что разностные импульсы на выходе временного различителя теперь будут существовать только в течение короткого промежутка времени, требуемого на поворот рулевого устройства в новое устойчивое положение, при котором длительности канального и опорного импульсов выравниваются. Причем по мере подхода рулевого устройства к новому заданному положению, длительность разностных импульсов, а значит и напряжение U_ср, питающее двигатель, будут уменьшаться.

Поскольку двигателю для вращения даже с минимальной скоростью требуется некоторое пороговое напряжение U_nop, то он остановится при U_ср < U_nop, когда разностный импульс еще не обратиться в нуль.

По этой же причине двигатель не сразу начнет поворачивать рулевое устройство после очередного отклонения ручки управления, а только когда разность τ_к — τ₀ станет такой, что соответствующее ей напряжение U_cp превысит напряжение трогания двигателя.

Это означает, что команда управления рулевым устройством всегда будет выполняться с ошибкой. Ошибку можно уменьшать, с одной стороны, выбирая более качественные исполнительные двигатели с малым напряжением трогания. С другой стороны — повышая коэффициент удлинения разностных импульсов, таким образом, чтобы даже при малой их длительности двигатель получал питающее напряжение значительной величины. Именно так и решается эта задача в практических конструкциях.

Ранее отмечалось, что для приведенных параметров командной посылки коэффициент удлинения (К_у) в канале регулятора хода выбирается равным примерно 40. Это обеспечивает пропорциональное изменение среднего значения напряжения, подаваемого на тяговый двигатель в пределах 0 — U_п при изменении разностного импульса в максимальном интервале Δτ = 0–0,5 мс.

Для канала рулевой машинки значение К_у берут в три-пять раз больше, что обеспечивает подачу на двигатель практически всего питающего напряжения в течение большей части переходного процесса перекладки рулевого устройства. И только на завершающем этапе процесса регулирования, когда длительность разностных импульсов уменьшается примерно до 0,1 мс, питающее напряжение начинает пропорционально зависеть от Δτ и уменьшается, обеспечивая плавный подход рулевого устройства к новому положению равновесия.

Если инерционность двигателя велика или К_у выбран чрезмерно большим, может возникнуть колебательный процесс рулевого устройства вокруг положения равновесия. По этой причине в реальных схемах, как правило, предусматривается возможность регулировки величины коэффициента удлинения. Кроме того, для рулевых машинок следует выбирать малоинерционные двигатели, например с полым ротором из серии ДПР.

Глава 2 ФОРМИРОВАТЕЛИ КОМАНД

Глава посвящена шифраторам — устройствам формирования команд. Основное внимание уделено схемотехнике шифраторов (систем дискретного и пропорционального управления). Каждая схема сопровождается описанием, инструкцией по сборке, настройке и рисунком печатной платы.

2.1. Предварительные замечания

Шифраторы для аппаратуры с частотным кодированием изначально строились на базе генераторов гармонических колебаний [2]. В предыдущей главе отмечалось, что кодовые частоты должны иметь небольшие значения, а это требует применения в колебательных контурах катушек индуктивности значительной величины. В описываемом в [2] генераторе по схеме Колпитца, например для самого низкочастотного канала требуется индуктивность в 0,44 Гн.

Конструктивно ее можно реализовать либо на броневом, либо на кольцевом сердечнике из феррита. Катушка при этом должна содержать 450–500 витков; чтобы их можно было разместить на сердечнике, внешний диаметр кольца должен иметь минимум 16–20 мм. Даже четырехканальный шифратор будет иметь уже значительные размеры.

Кроме того, за счет разброса параметров сердечников невозможно точно реализовать расчетную индуктивность и приходится подбирать число витков для каждой катушки индивидуально, что весьма неудобно при изготовлении. С учетом этих особенностей оказалось более целесообразным выполнять генераторы колебаний прямоугольной формы (меандр) с последующим (при необходимости) сглаживанием фронтов импульсов для сужения ширины спектра. Частотозадающими элементами таких генераторов являются RC-цепи, что существенно снижает их габариты и упрощает подстройку частоты.

Таким образом, все формирователи или шифраторы, как их еще называют, по каким бы схемам они не строились, призваны формировать прямоугольные импульсы, длительность или расстояние между которыми изменяются в процессе управления.