В настоящее время пропорциональное телеуправление завоевывает все большую популярность среди радиолюбителей. Основное преимущество такой системы перед дискретной заключается в том, что она позволяет более гибко управлять исполнительными механизмами (например, плавно изменять частоту вращения вала электродвигателя, поворачивать исполнительное звено на любой заданный угол). В описанной ниже системе пропорционального телеуправления, основой которой служат шифратор и дешифратор, использован широтно-импульсный метод кодирования. Информация при передаче команд заключена в длительности импульсов и пауз, вырабатываемых шифратором. Устройство позволяет управлять одновременно и независимо двумя сервомеханизмами. Один из них управляется изменением длительности импульсов, а другой — пауз. Подобный метод кодирования был описан в [1].
Рассмотрим сначала работу шифратора, принципиальная схема которого изображена на рис. 1. Он представляет собой симметричный мультивибратор на элементах DD1.1, DD1.2 и зарядно-разрядных конденсаторах С1, С2. Транзисторы VT1 и VT2 выполняют роль генераторов тока зарядки конденсаторов. Это позволяет в значительной степени избавиться от влияния помех, создаваемых микросхемами в момент их переключения, и повысить стабильность работы мультивибратора. Перемещением движков переменных резисторов R4, R8 можно изменять время зарядки конденсаторов С1, С2. Орган управления шифратором представляет собой традиционный рычаг [2] с двумя степенями свободы («джойстик»). Рычаг шарнирно связан с движками резисторов R4, R8. При изменении положения движка резистора R4 меняется длительность импульсов высокого уровня — команда 1, а R8 — низкого (пауз) — команда 2. Таким образом, на выходе шифратор формирует импульсную последовательность с изменяющейся длительностью импульсов обоих уровней, т. е. с переменными скважностью и частотой следования. Поступающую с бортового приемника импульсную последовательность подают на вход дешифратора (рис. 2). Он состоит из двух каналов, почти одинаковых по схеме. Верхний по схеме канал обрабатывает команду 1, нижний — 2. Селектор, состоящий из элементов DD1.1, DD1.2, С1, R1, преобразует входную последовательность так, что на входах каналов (точки 1 и 2) обе команды оказываются представленными в виде импульсов низкого уровня.
На элементах DD2.3, DD3.1, DD3.2 и DD4.1 собрано устройство, сравнивающее по длительности информационные и образцовые импульсы низкого уровня, поступающие на его входы (точки 3, 4). Образцовые импульсы формирует одновибратор на элементах DD1.3, DD1.4 и транзисторе VT1. Одновибратор запускается отрицательным перепадом информационного импульса. Длительность образцовых импульсов зависит от положения движка резистора R7 механической обратной связи (ОС). На транзисторе VT1 собран генератор тока зарядки конденсатора СЗ. На выходах сравнивающего устройства (точки 5, 6 и 7) формируются сигналы, соответствующие результату сравнения. Возможны три характерных случая: информационный импульс длиннее образцового, информационный импульс короче образцового, информационный и образцовый импульсы равны.
В первом случае в точке 6 появятся разностные импульсы низкого уровня; их длительность пропорциональна разности длительностей образцового и информационного импульсов. В точке 5 будет поддерживаться уровень 1, поэтому в точке 7 появятся те же импульсы, но высокого уровня. Во втором случае разностные импульсы появятся в точке 5, а уровень 1 — в точке 6, в точке 7 будут такие же импульсы, как и в первом случае. В третьем случае уровень 1 будет присутствовать в точках 5 и 6, поэтому в точке 7 будет уровень 0. Если отсутствуют информационные импульсы (шифратор выключен), выходные сигналы устройства сравнения соответствуют третьему случаю. На элементах DD4.3, DD4.4 собран RS-триггер блокировки плеч транзисторного усилителя мощности в сервомеханизме 1. Например, в первом из трех указанных выше случаев первый же разностный импульс переключит триггер в нулевое состояние (на выходе элемента DD4.3 — сигнал 0, а на выходе DD4.4 — сигнал Т), при этом верхнее по схеме плечо канала, в которое входят элементы DD6.1, DD6.3, окажется блокированным — на выходе А будет сигнал 0. Это означает, что соответствующее плечо усилителя сервомеханизма 1 будет закрыто. Сигнал 1 на нижнем по схеме входе элемента DD6.2 (вывод 6) разрешает прохождение импульсов высокого уровня с выхода элемента DD4.1 (точка 7) на выход Б канала.
На диоде VD1, резисторе R8, конденсаторе С4 и элементе DD6.2 выполнен" расширитель импульсов. Он служит для увеличения длительности разностных импульсов до исчезновения пауз между ними. Это необходимо для того, чтобы поддерживать постоянно открытыми транзисторы работающего плеча усилителя в сервомеханизме 1 (плеча, подключенного к выходу Б). Сервомеханизм 1 состоит из транзисторного усилителя мощности, нагруженного электродвигателем, редуктора (оптимальное отношение передачи 200:1) и датчика положения исполнительного звена. Роль этого датчика, замыкающего цепь механической ОС, выполняет переменный резистор R7 одновибратора. При обработке сервомеханизмом принятой команды сопротивление резистора изменяется так, что разность значений длительности информационного и образцового импульсов уменьшается, постоянный ток на выходе Б превращается в последовательность коротких единичных импульсов. Когда разность становится равной нулю, длительность импульсов на выходе Б также уменьшается до нуля, электродвигатель останавливается в положении, определяемом углом поворота управляющего рычага в шифраторе.
Нижний по схеме канал дешифратора предназначен для пропорционального изменения частоты вращения вала электродвигателя сервомеханизма 2. Реверсом двигателя управляет электромагнитное реле, входящее в состав этого механизма. Схемное отличие этого канала от описанного выше обусловлено разницей в их назначении. Реверсирующее реле служит нагрузкой транзисторного усилителя мощности сервомеханизма. Сигнал управления усилителем снят непосредственно с выхода триггера блокировки плеч (выход В). Аналогичный усилитель, нагруженный электродвигателем, подключен к выходу Г. Выполняемые двигателем функции не требуют введения механической ОС. При налаживании системы телеуправления ручка управления на шифраторе должна быть в среднем положении. Подстроенными резисторами R3, R7 (см. рис. 1) добиваются заданного положения исполнительного звена сервомеханизма 1 и отсутствия вращения вала электродвигателя сервомеханизма 2. Если сервомеханизм 1 совершает колебания относительно заданного положения, то в этом случае следует уменьшить сопротивление резистора R8 в дешифраторе. Может случиться, что при включении системы и среднем положении рычага управления электродвигатель сервомеханизма 1 запускается, поворачивает исполнительное звено до упора и в дальнейшем не реагирует на изменение положения управляющего рычага. Это означает, что нарушена фазировка подключения сервомеханизма. В этом случае необходимо поменять местами выходы А и Б канала, либо выводы электродвигателя.
Питают микросхемы устройства от стабилизатора напряжения, а сервомеханизмы — нестабилизированным напряжением, на которое рассчитаны электродвигатели.. Реверсирующее реле должно быть с двумя группами переключающихся контактов. При обесточенном реле вал двигателя должен вращаться в одну сторону, а после срабатывания — в другую.
С. ГЛАВАТСКИХ, г. Москва
ЛИТЕРАТУРА:
1. Плотников В. Пропорциональное телеуправление.— Радио, 1977, №№ 8—10.
2. Бормотов М. Цветосинтезатор.— Радио, 1982, № 11.
РАДИО № 4, 1990 г.
