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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Digitales Funksteuersystem mit Frequenzkodierung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Funksteuerungsausrüstung Die gebräuchlichste Art von Funksteuersystemen für Modelle sind Systeme, die auf dem Prinzip der Frequenzkodierung basieren. In einem solchen System entspricht jeder Befehl einer genau definierten Frequenz des Modulationssignals. Der Encoder eines solchen Systems ist ein Multivibrator, dessen Frequenz über mehrere Befehlstasten oder über einen variablen Widerstand geändert wird. Der Decoder besteht normalerweise aus einer Reihe von RC- oder LC-Filtern (fast wie in einer Farb- und Musikinstallation), die Befehlssignale extrahieren und an elektronische Tasten senden, die Lasten steuern. Das in diesem Artikel beschriebene System basiert auf einem ähnlichen Prinzip (jeder Befehl entspricht einer bestimmten Modulationsfrequenz), die Rolle des Decoders wird jedoch von einer Art vereinfachtem digitalen Frequenzmesser übernommen. Das auf diesem Prinzip aufbauende Kodierungssystem wird in L.1 ausführlich beschrieben. Das schematische Diagramm der Sendekonsole ist in Abbildung 1 dargestellt. Der Sender selbst ist nach einer einstufigen Schaltung auf einem Transistor VT2 aufgebaut. Der in seinem Kollektorkreis enthaltene Schwingkreis L1C6 ist auf die Trägerfrequenz abgestimmt. Die Trägerfrequenz wird durch die Resonanzfrequenz des Q1-Quarzes (in diesem Fall 27,12 MHz) bestimmt. Die Resonanzfrequenz Q1 muss gleich der Trägerfrequenz sein oder die Hälfte davon betragen, im ersten Fall arbeitet der Generator an VT2 auf der Grundharmonischen des Resonators und im zweiten auf seiner zweiten Harmonischen. Beispielsweise können Sie für eine Trägerfrequenz von 27 MHz einen Resonator bei 27 MHz oder bei 13,5 MHz nehmen.
Der Sender ist einstufig, der Transistor VT2 spielt sowohl die Rolle eines Hauptoszillators als auch eines Leistungsverstärkers. Die HF-Wechselspannung vom Kollektor VT2 wird über den Entkopplungskondensator C7 und die Verlängerungsanpassungsspule L2 der Antenne W1 zugeführt, deren Rolle von einem "Schnurrbart" der alten Fernsehteleskopantenne übernommen wird. Die Länge des "Schnurrbarts" im ausgezogenen Zustand beträgt etwa 1 Meter. Der Amplitudenmodulator wird am Transistor VT1 hergestellt. Dieser Transistor ist im Leerlauf der Senderstromversorgung enthalten. Die Vorspannung an seiner Basis wird durch den Widerstand R3 so eingestellt, dass er sich in Abwesenheit einer modulierenden Wechselspannung an der Basis von VT1 in einem fast offenen Zustand befindet. In diesem Fall werden dem Sender ca. 3/4 der Versorgungsspannung zugeführt. Wenn eine Wechselspannung vom Encoder an die Basis VT1 angelegt wird, beginnt sie sich stärker zu öffnen und dann teilweise zu schließen. In diesem Fall ändert sich die Senderspeisespannung entsprechend und damit die Leistung seiner Strahlung. Auf diese Weise wird eine Amplitudenmodulation des in die Antenne eintretenden Hochfrequenzsignals durchgeführt. Der Encoder ist auf einem D1-Chip aufgebaut. Es ist ein Multivibrator, dessen Frequenz von der Kapazität C1 und dem Widerstandswert des zwischen Eingang und Ausgang des Elements D1.1 geschalteten Widerstands abhängt. Mit Hilfe von sieben Abstimmwiderständen R6-R14 und sieben Tastern S1-S7 können Sie sieben verschiedene Frequenzen im Bereich von 500-3000 Hz einstellen. Diese Frequenzen kodieren sieben verschiedene Befehle, die mit der Sendekonsole gesendet werden können. Das Sendepanel wird von einer 9-V-Batterie mit sechs A332-Zellen oder zwei "leeren" Batterien gespeist. Der Empfänger besteht aus einem Empfangspfad auf einem K174XA2-Chip und einem Decoder, der nach einem vereinfachten Frequenzzählerschema aufgebaut ist. Der Empfangspfad ist vollständig von L2 übernommen. Ein schematisches Diagramm des Empfangspfads ist in Abbildung 2 dargestellt. Es ist auf einer multifunktionalen Mikroschaltung A1 - K174XA2 gemäß einem vereinfachten typischen Diagramm aufgebaut.
Das Signal der Antenne W1, deren Rolle eine etwa 0,5 Meter lange dünne Stahlspeiche spielt, gelangt in den Eingangskreis L1C2. Die Schleife ist auf die Trägerfrequenz des Senders abgestimmt. Das ausgewählte Signal wird über die Koppelspule L2 dem symmetrischen Eingang des URF des symmetrischen Mischers der A1-Mikroschaltung zugeführt. Der lokale Oszillator ist ebenfalls Teil der Mikroschaltung. Die Lokaloszillator-Bindungsschaltung unterscheidet sich von der typischen durch das Vorhandensein eines Q1-Quarzresonators in der Rückkopplungsschaltung, der die Lokaloszillatorfrequenz stabilisiert. Am Ausgang des Lokaloszillators ist die L3C4-Schaltung eingeschaltet, abgestimmt auf die Frequenz des Lokaloszillators. In diesem Fall wird im Lokaloszillator ein Quarzresonator mit 26,655 MHz verwendet (unter Berücksichtigung der Zwischenfrequenz von 465 kHz und der Trägerfrequenz von 27,12 MHz). In dieser Schaltung können Sie aber auch Resonatoren für andere Frequenzen unter Berücksichtigung anderer Träger- und Zwischenfrequenzen verwenden, beispielsweise bei einer Trägerfrequenz von 27 MHz (wenn der Resonator im Sender 13,5 MHz beträgt) können Sie den Resonator verwenden im Empfänger bei 13,2 MHz, dann beträgt die Lokaloszillatorfrequenz 26,4 MHz und die Zwischenfrequenz beträgt 600 kHz. Gleichzeitig ist es jedoch erforderlich, die L4C6- und L6C8-Schaltungen von der 465-kHz-ZF auf die 600-kHz-ZF umzubauen. Das Zwischenfrequenzsignal wird an Pin 15 A1 extrahiert und gelangt in die L4C6-Schaltung, abgestimmt auf IF = 465 kHz. In dieser Schaltung gibt es keinen piezokeramischen Filter. Dies wirkt sich einerseits negativ auf die Selektivität des Pfades im Nachbarkanal aus, andererseits wird jedoch durch das Fehlen von Verlusten im Filter eine höhere Empfindlichkeit erreicht und es ist möglich, jede ZF im Bereich von 300-1000 auszuwählen kHz, je nachdem, welche Quarzresonatoren verfügbar sind. Bei Bedarf können Sie jederzeit einen 465-kHz-Piezokeramikfilter in die Schaltung einbauen und den Kondensator C7 durch diesen ersetzen. In jedem Fall ist die Selektivität im Nachbarkanal eines solchen Empfangspfads viel höher als bei herkömmlichen superregenerativen Empfängern, die für Funksteuerungssysteme verwendet werden. Über den Kondensator C7 wird die ausgewählte ZF-Spannung über die Anschlüsse 11 und 12 A1 dem Eingang des ZF-Verstärkers der Mikroschaltung zugeführt. Am Ausgang der ZF (Pin 7) wird die Vordetektorschaltung L6 C8 eingeschaltet, die wie L4 C6 auf eine Zwischenfrequenz (hier 465 kHz) abgestimmt ist. Der Detektor ist nach einer Halbwellenschaltung auf Basis einer VD1-Germaniumdiode aufgebaut. Am Kondensator C100 wird eine niederfrequente Spannung mit einer Amplitude von etwa 10 mV abgegeben und dem Ausgang der Funkstrecke zugeführt. Zusätzlich wird diese Spannung durch die SI-Schaltung R4 integriert, um eine konstante AGC-Spannung zu erhalten, die an Pin 9 des A1-Chips angelegt wird. Der zweite AGC-Kreis (Pin 10) des K174XA2-Chips wird in dieser Schaltung der Einfachheit halber nicht verwendet. Die Reichweite einer zuverlässigen Kommunikation zwischen Sender und Empfangspfad beträgt etwa 300-500 Meter in Sichtlinie. Über Wasser nimmt die Kommunikationsreichweite immer noch zu. Bei so starken Störquellen wie Kollektormotoren, die ohne LC-Filter angeschlossen sind, verringert sich die Sichtweite je nach Störpegel auf 100–200 Meter. Es empfiehlt sich, die Funkempfangspfadplatine mit einem Messing- oder Blechschirm zu umgeben. Die Versorgungsspannung des Empfangspfades beträgt 6-9 V. Als Stromquelle können Sie eine Krona-Batterie oder eine Batterie aus Scheibenbatterien oder separaten galvanischen Zellen vom Typ A316 verwenden. Die gleiche Batterie wird zur Stromversorgung des Digitalteils des Decoders verwendet. Das Schaltbild des Digitaldecoders ist in Bild 3 dargestellt.
Die Wechselspannung vom Ausgang des Empfangspfads wird dem Begrenzungsverstärker am Operationsverstärker A1 zugeführt. Die Spannung wird in beliebige Wellenformen umgewandelt und dann dem Schmidt-Trigger an den Elementen 01.3 und D1.4 zugeführt, die diesem Signal die endgültige Form rechteckiger MOS-Logikimpulse verleihen. Der Schmidt-Trigger wird gesteuert, er funktioniert, wenn eine logische Null an Pin 9 D1.4 ankommt, und wird immun gegen Eingangsimpulse, wenn eine Einheit an diesem Pin ankommt. Durch Ändern des Pegels an Pin 9 D1.4 können Sie somit den Durchgang von Impulsen zum Eingang des Zählers D3 steuern. Mit dem Zähler D3 wird die Anzahl der während der Messzeit am Eingang des Decoders empfangenen Impulse gezählt. Das Messzeitintervall wird über einen Multivibrator an D1.1 und D1.2 und einen Zähler D2 eingestellt. Angenommen, im Anfangszustand ist Element D1.4 offen und Impulse werden vom Zähler D3 gezählt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Ausgang von D2 eine logische Null. Der Zähleingang D3 empfängt ständig Impulse vom Multivibrator an D1.1 und D1.2. Sobald D2 bis 32 zählt, erscheint an seinem Ausgang eine Einheit. Diese Einheit wird gleichzeitig dem Ausgang D1.4 und dem Ausgang 6 des Registers D4 zugeführt. Der Impulsfluss zum Eingang D3 stoppt und der Code von den Ausgängen des Zählers D3 wird in den Speicher des Registers D4 übertragen. Dies dauert einen halben Impulszyklus am Ausgang des Multivibrators, während der Ausgang von D1.1 logisch Null ist. Dann ändert sich der Zustand dieses Ausgangs auf Eins. Dies führt dazu, dass beide Dioden VD1 und VD2 geschlossen sind. An der Stelle ihrer Verbindung mit R8 entsteht ein einzelner Impuls, der beide Zähler D2 und D3 auf Null setzt. Danach öffnet D1.4 und eine neue Periode zum Zählen der Eingangsimpulse beginnt. Somit speichert das D4-Register zu jedem Zeitpunkt den Ergebniscode der letzten Messung der Eingangsfrequenz. Wenn sich die Frequenz nicht ändert, bleibt dieser Code, der regelmäßig aktualisiert wird, gleich. Wenn sich die Frequenz ändert, ändert sich nach einer Zeit von 32 Impulsperioden am Ausgang des Multivibrators an D1.3 und D1.4 auch der im Register gespeicherte Code. Der D5-Decoder wird verwendet, um diesen Code in eine zugänglichere Dezimalform umzuwandeln. Zur Bestimmung der Frequenz werden nur die letzten drei höchstwertigen Ziffern des Zählers D3 verwendet, während sich herausstellt, dass die ersten sieben Eingangsimpulse in keiner Weise berücksichtigt werden. Eine solche "Aufrauhung" der Frequenzmessung erfolgt bewusst, um Fehler durch Temperaturverstimmung der Encoder- und Decoder-Multivibratoren, sowie durch alle Arten von Störungen und Interferenzen auszuschließen. Der Decoder wird aus der gleichen Quelle wie der Empfangspfad mit einer Spannung von 6 ... 9 V versorgt. Die Induktivität L1 dient der Reduzierung von Störeinflüssen durch Aktoren. Betätigungsvorrichtungen müssen durch Transistorschalter gesteuert werden, die dafür ausgelegt sind, Logikeinheiten mit MOS-Logik an ihre Eingänge zu liefern. Alle Teile (außer Transistorschalter) sind auf drei Leiterplatten montiert. Auf einer Platine alle Details der Sendekonsole (außer Antenne, Tasten und Stromquelle), auf der zweiten Platine - der Funkempfangsweg und auf der dritten - der Decoder. Die Montage erfolgt auf einseitigen Leiterplatten. Die Decoderplatine ist kompakt ausgeführt, und aufgrund der Unmöglichkeit, dünne Schienen anzubringen, wird ein erheblicher Teil der Verbindungen darauf mit dünnen Befestigungsdrähten hergestellt. Die Sendekonsole verwendet Trimmwiderstände vom Typ RP-1-63 oder ähnliche. Die Tasten bestehen aus einer Baugruppe von P2-K-Schaltern mit sieben Modulen, bei denen die abhängige Befestigungsplatte entfernt ist (damit die Tasten nicht in der gedrückten Position einrasten). Der K176LE5-Chip kann durch K176LA7, K561LE5, K561LA7 ersetzt werden. Der KT608-Transistor kann durch KT603, KT630 ersetzt werden. Transistor KT815 - auf KT817, KT801. Wie ein Quarzresonator ausgewählt wird, ist oben beschrieben. Zum Wickeln der Spulen L1 und L2 des Senders werden Rahmen mit Abstimmkernen aus den Schaltkreisen der Farbdecoder von 3USST-Fernsehern verwendet, jedoch ohne Bildschirme. Spule L1 enthält 12 Windungen und L2 - 22 Windungen, sie ist mit PEV 0,31-Draht gewickelt.Die Konturspulen des Empfangspfads sind auf die gleichen Rahmen gewickelt, jedoch mit Schirmen. Bildschirme sind im Schaltplan durch gepunktete Linien gekennzeichnet. Die Spulen L1 und L3 enthalten jeweils 9 Windungen. L2 enthält 3 Windungen, die über L1 gewickelt sind. Draht – PEV 0,31. Die Spulen L4 und L6, bezogen auf eine Zwischenfrequenz von 465 kHz, enthalten 120 Windungen PEV 0,12-Draht, rund auf rund in zwei Lagen gewickelt. Spule L5 ist über L4 gewickelt, sie enthält 10 Windungen PEV 0,12. Im Decoder kann der Operationsverstärker K554UD2A durch K554UD2B oder K140UD6, K140UD7 ersetzt werden. Chip K176LE5 kann durch K561LE5 ersetzt werden. K176IE1-Zähler haben keinen direkten Ersatz, aber bei Bedarf kann jeder K176IE1-Chip durch K561IE10 ersetzt werden, indem beide Zähler des K561IE10-Chips in Reihe geschaltet werden, sodass Ausgänge mit den Gewichtungsfaktoren 16 und 32 vorhanden sind. Das K561IR9-Register kann durch K176IR9 ersetzt werden, oder indem die Verkabelung auf K176IRZ oder auf dem K561IE11-Chip geändert wird und es nur im voreingestellten Modus eingeschaltet wird, aber um Informationen zu schreiben, muss die Schaltung durch eine RC-Schaltung ergänzt werden, die einen kurzen Schreibimpuls erzeugt an seinem Ausgang 1. Der Decoder K176ID1 kann bei entsprechender Einbindung durch einen Demultiplexer K561ID1 oder K561KP2 ersetzt werden. Die Entstördrossel L1 ist auf einen Ferritring mit einem Durchmesser von 17-23 mm gewickelt, enthält 300 Windungen PEV 0,12 Draht. Die Einstellung muss von der Sendekonsole aus gestartet werden (Abbildung 1). Wählen Sie durch Trennen eines der Anschlüsse des Widerstands R4 den Widerstand R3 so, dass die Spannung am Emitter des Transistors VT1 ungefähr 3/4 der Versorgungsspannung entspricht. Beginnen Sie dann mit der Einrichtung des Senders. Schließen Sie eine vollständig ausgezogene Antenne daran an. Um die Strahlung des Senders zu steuern, ist es zweckmäßig, ein Oszilloskop vom Typ C1-65A zu verwenden, an dessen Eingang anstelle eines Kabels mit Sonden eine Schüttspule aus einem Wickeldraht mit einem Durchmesser von 0,5-1 angeschlossen wird mm. Die Spule sollte einen Durchmesser von ca. 50-70 mm haben, die Windungszahl 3-5. Verbinden Sie ein Ende der Spule mit dem Masseanschluss des Oszilloskops und stecken Sie das andere Ende in das mittlere Loch seines Eingangsanschlusses. Platzieren Sie den Sender zusammen mit der Antenne in einem Abstand von ca. 0,5 Metern von der Oszilloskopspule und "fangen" Sie das Signal des Senders mit dem Oszilloskop ein. Durch sukzessives Einstellen der Spulen L1 und L2 sowie des Kondensators C6 erreichen Sie auf dem Bildschirm des Oszilloskops das Erscheinen des korrekten Sinussignals der Grundfrequenz (irrtümlicherweise können Sie den Sender auf eine Harmonische abstimmen) der höchsten Amplitude. Schließen Sie dann R4 wieder an und prüfen Sie auf AM-Modulation. Drücken Sie eine der Tasten S1-S7 und stellen Sie den entsprechenden Trimmer auf die maximale Widerstandsposition. Die Impulsfrequenz an Pin 10 D1 sollte etwa 500 Hz betragen, stellen Sie diese Frequenz ein, indem Sie den Wert von C1 auswählen. Stellen Sie den Empfangspfad nach allgemein anerkannter Methode ein (Abstimmung der ZF-Schaltungen, Abstimmung der Eingangs- und Überlagerungsschaltungen). Stellen Sie den Decoder (Bild 3) mit dem daran angeschlossenen abgestimmten Empfangspfad und entsprechend dem Sendersignal ein. Schalten Sie den Sender ein, er sendet ein amplitudenmoduliertes Signal aus, das den Empfangspfad empfängt. Erzielen Sie durch Auswahl des Wertes von R1 das Erscheinen der korrekten Rechteckimpulse am Ausgang D1.4 (auf Null an Pin 9 D1.4). Als nächstes (Abbildung 1) drücken Sie die Taste des ersten Befehls S1 und stellen Sie den Schieber des Widerstands R6 auf eine Position nahe der Position des maximalen Widerstands und schließen Sie die Taste S1 mit einem Jumper. Wählen Sie nun (Abbildung 3) einen solchen Widerstand R9 aus, bei dem an Pin 14 D5 einer vorhanden sein wird. Öffnen Sie als nächstes S1 und schließen Sie nacheinander die anderen Tasten, stellen Sie ihre Widerstände so ein, dass die entsprechenden Ausgänge des Decoder-Decoders Einsen sind. Damit ist die Einrichtung des Funksteuerungssystems abgeschlossen. Literatur 1. Kozhanovsky S D. Frequenzcodierungssystem, Radiodesigner 11-99. S. 28-29.
Autor: Karavshi V.; Veröffentlichung: N. Bolschakow, rf.atnn.ru
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