Diskrete Proportionalsteuerung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Funksteuerungsausrüstung

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WAS IST DISKRET PROPORTIONALSTEUERUNG?

Zunächst ganz kurz zum proportionalen Befehl. Wenn sich die Position eines Aktuators am Modell, wie z. B. des Ruders eines Bootes, gemäß dem Gesetz der Änderung der Position des Steuerhebels des Senders ändert, wird davon ausgegangen, dass das Modell einen proportionalen Bedienerbefehl ausführt. Meistens, und das ist natürlich, wird die Abhängigkeit der Position des Aktuators von der Position des Steuerkörpers linear (direkt proportional) gemacht.

In Proportionalgeräten wird in der Regel Pulsweitenmodulation (PWM) verwendet. Die Breite der modulierenden Befehlsimpulse im Sender ändert sich, wenn sich die Position des Steuerhebels ändert. Der Demodulator des Modells erzeugt ein Signal, das den Arbeitskörper des Stellglieds entsprechend der Breite der Modulationsimpulse des empfangenen PWM-Signals bewegt.

In manchen Fällen ist es vorteilhaft (im Hinblick auf Einfachheit und Kosten der Funksteuerungsausrüstung), eine diskrete Proportionalsteuerung zur Steuerung eines bestimmten Modells zu verwenden. So genügen beispielsweise zum Einschalten, Ausschalten und Umkehren (Ändern der Drehrichtung des Rotors) der Elektromotoren des Modells nur diskrete Befehle, zur Steuerung des Lenkmechanismus ist jedoch ein proportionaler Befehl erforderlich. Die Bewegung eines solchen Modells ist viel natürlicher, es ist wendiger und das Fahren ist viel einfacher und angenehmer. Der Encoder des diskret-proportionalen Steuerungssystems ist so ausgelegt, dass er gleichzeitig sowohl diskrete als auch proportionale Befehle erzeugen kann. Auf diesen Encodertyp wird weiter eingegangen.

DISKRETES PROPORTIONALSTEUERUNGSMODUL

Sein Schema ist in Abb. 1. Angenommen, beim Einschalten der Versorgungsspannung befinden sich der Schieber des variablen Widerstands R3 und der bewegliche Kontakt des Schalters SA1 in der mittleren Position. Am invertierenden Ausgang (Pin 2) des DD3-Triggers (Abb. 2, c) erscheint ein hoher Pegel, wodurch nur der an die kombinierten beiden oberen Eingänge des DD1-Elements angelegte Impuls an die Basis von weitergeleitet werden kann Transistor VT4.2.

Reis. 1. Schematische Darstellung eines diskreten Proportionalgebers (zum Vergrößern anklicken)

Nach einiger Zeit beginnen die Impulse des Taktgenerators (er ist auf den Elementen DD1.1 und DD1.2 zusammengesetzt) ​​am Eingang des Acht-Bit-Schieberegisters DD2.1, DD2.2 und am oberen Eingang anzukommen des Elements DD4.2. An den Registerausgängen erscheint abwechselnd Pegel 1. Ein High-Pegel vom Ausgang 3 des DD2.1-Registers (Fig. 2, b) startet den an den Elementen DD1.3, DD1.4 zusammengesetzten One-Shot, einen positiven Impuls erscheint am Ausgang des Inverters DD4.3, der die Basis des Transistors VT1 erreicht (Abb. 2.d). Die Dauer dieses Impulses hängt von der Position des Schiebers des variablen Widerstands R3 ab. Dieser Teil des Ausgangssignals ist der proportionale Befehl.

Reis. 2. Zeitdiagramme des Betriebs des M4-Moduls.

Sobald am Ausgang 4 des Registers DD2.2 ein High-Pegel auftritt, kehren beide Register in ihren ursprünglichen Zustand zurück und am direkten Ausgang des Triggers DD3 wechselt der Pegel von 0 auf 1 (Abb. 2d). Dies bedeutet, dass das DD4.1-Element bereit ist, Taktimpulse zum Ausgang zu überspringen. An den Ausgang gehen fünf Impulse - vom 11. bis zum 15. "Stop" -Befehl (Abb. 2, e). Ab dem 16. Takt wird der gesamte betrachtete Vorgang zur Bildung eines Proportionalimpulses und der Signale des "Stopp"-Befehls erneut wiederholt.

Wenn der Bediener während des Betriebs des Encoders beginnt, die Position des Schiebers des variablen Widerstands R3 zu ändern, ändert sich die Dauer des proportionalen Impulses. Wenn Sie den Schieber des Widerstands R3 gemäß dem Schema nach rechts bewegen, erhöht sich die Dauer. An der äußerst rechten Position des Motors beträgt die Dauer des einzelnen Vibrationssignals 10 ms, im Durchschnitt – 6 ms und ganz links – 2 ms. Der Widerstand R2 begrenzt die minimale Pulsdauer. Wenn Sie die Pulsbreite eines One-Shot ändern, bewegt sich die Flanke des Pulses, nicht seine Vorderseite.

In Position 1 des Schalters SA1 in jeder Gruppe gibt es vier Taktimpulse, was dem "Vorwärts"-Befehl entspricht, in Position 3 in der Gruppe gibt es drei Impulse - dem "Zurück"-Befehl.

MPN-1 wurde als SA1-Schalter im Encoder verwendet; jeder andere kleine für drei Positionen und eine Richtung ist ebenfalls geeignet. Variabler Widerstand RZ-SPO-0,5 Gruppe A.

Zum Einrichten des Moduls wird das Oszilloskop an KT1 angeschlossen, die Modulversorgungsspannung eingeschaltet und die Auswahl des Widerstands R2 (der Schieber des variablen Widerstands R3 muss sich gemäß Diagramm in der linken Position befinden) erzielt eine proportionale Impulsdauer von 2 ms . Bewegen Sie den Schieber des Widerstands R3 in die richtige Position und überprüfen Sie die maximale Impulsdauer. Stellen Sie danach sicher, dass die Anzahl der Impulse in der Gruppe in allen drei Positionen des Schalters SA1 gleich ist.

DISKRETE-PROPORTIONALES DECODERMODUL

Natürlich ist das ständige „Jagen“ des gewünschten Kurses der Yacht, das bei diskreter Steuerung unvermeidlich ist, wie im vorherigen Abschnitt beschrieben, für den Betreiber sehr ermüdend. Daher ist der Wunsch, das Lenkrad proportional zu steuern, ganz natürlich, und diskrete Befehle reichen aus, um die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung zu steuern. Ein solcher Encoder - M4 - wurde von uns bereits in Betracht gezogen, und jetzt werden wir über den Decoder dafür sprechen. Auf Abb. 3 zeigt sein schematisches Diagramm. Betrachten wir den Vorgang der Befehlsdekodierung am Beispiel des „Stopp“-Befehls und eines proportionalen Lenkimpulses.

Reis. 3. Schematische Darstellung eines diskret-proportionalen Decoders (zum Vergrößern anklicken)

Im Anfangszustand (ohne Eingangsimpulse) sind alle Ausgänge der Register DD3.1, DD3.2, DD5.1, DD6.1, DD6.2 auf dem Pegel 0, was dem "Stop"-Befehl entspricht. Da die Position des Lenkrads des Modells der Position des Schiebers des Widerstands R5 entspricht (der Widerstandsschieber ist mechanisch mit der Lenkmaschine verbunden), nehmen wir an, dass sie sich in der mittleren Position befinden - "Lenkrad geradeaus".

Hier erschien am Ausgang des Inverters DD1.1 der erste proportionale Impuls (Abb. 4, a). Es startet den einzelnen Vibrator, der auf den Elementen DD1.2, DD1.3 aufgebaut ist, und geht zum Zähleingang C der Register DD3.1, DD3.2 sowie zum oberen Eingang des DD2.2 Element nach Schema. Da in diesem Moment der Pegel 1 am zweiten Eingang dieses Elements liegt, wird der Impuls das Element nicht passieren. Am Ende des Impulses erscheint am Ausgang 1 des Registers DD1 der Pegel 3.1.

Nach einer Zeit von 5T (Fig. 4, b) am Ausgang des Einzelvibrators (Ausgang des Elements DD1.3) erscheint der Pegel 1, und das Register DD3.1 wird in seinen ursprünglichen Zustand versetzt.

Reis. 4. Zeitdiagramme des Betriebs des M16-Moduls.

Dann erscheinen am Ausgang des Inverters DD1.1 die Signale des "Stop" -Befehls, von denen der erste den One-Shot DD1.2, DD1.3 erneut startet. Befehlsimpulse bewirken das abwechselnde Auftreten von Pegel 1 an den Ausgängen der Register DD3.1, DD3.2. Pegel 1 vom Ausgang 3 des Registers DD3.1 (Fig. 4, c) bewirkt das Erscheinen eines hohen Pegels am Ausgang 1 der Register DD5.1, DD6.1, wodurch dem Kanalimpuls gestattet wird, das Element DD2.2 zu passieren. 5. Nach einer Zeit von 4T entlang der Flanke des Signals des ersten Einzelvibrators (Fig. 3.1, b) werden die Register DD3.2, DDXNUMX auf ihren ursprünglichen Zustand gesetzt.

Der positive proportionale Impuls, der am Ausgang des DD2.2-Elements erschien, startet diesmal den zweiten One-Shot, der auf den Elementen DD4.2 und DD4.3 zusammengesetzt ist. Die Dauer seines Impulses hängt von der Kapazität des Kondensators C3 und dem Widerstandswert der Widerstände R3, R5 ab. Wenn wir davon ausgehen, dass der Impuls dieses einzelnen Vibrators genau gleich lang ist wie der proportionale Eingangsimpuls, dann wirken gegenphasige, aber in Amplitude und Dauer identische Impulse auf die äußersten Anschlüsse des Widerstands R4 (Abb. 4, e, f ). Daher erscheint am Ausgang – an Klemme 55 des Moduls – eine konstante Spannung, die gleich der halben Versorgungsspannung ist, d. h. es gibt kein Fehlanpassungssignal.

Wenn die Dauer unterschiedlich ist, erscheint an Pin 55 ein Fehlanpassungssignal der einen oder anderen Polarität, je nachdem, ob der proportionale Eingangsimpuls länger oder kürzer ist. Der Servomotor dreht sich in diese Richtung, bis der Schieber des Widerstands R5 eine Position einnimmt, bei der das Fehlersignal gleich Null wird.

Am Ende des proportionalen Impulses erzeugt der auf den Elementen DD2.3 und DD2.4 montierte Knoten einen kurzen Impuls (Abb. 4, g), der das Register DD5.1 ​​​​in seinen ursprünglichen Zustand (Pegel) versetzt 0 an Ausgang 1). Das bedeutet, dass das Element DD2.2 geschlossen ist. Nach einer Zeit, in der 5T DD3.1 registriert, kehrt DD3.2 in seinen ursprünglichen Zustand zurück.

Dann kommt die zweite Gruppe des "Stop"-Befehls an den Eingang des Moduls und der gesamte Vorgang wird wiederholt.

Es wird vorgeschlagen, den Prozess der Decodierung der Befehle "Vorwärts" und "Zurück" sowohl ohne Störung als auch mit ihnen unabhängig zu betrachten. In diesem Fall sollte berücksichtigt werden, dass die Steuerspannung des ersten Befehls nach der vierten Gruppe an Klemme 53 des Moduls und der zweiten - 54 erscheint.

Abschließend stellen wir fest, dass die Signale der Befehle "Stop", "Vorwärts" und "Zurück" gleichzeitig als Synchronisationsimpulse von proportionalen Impulsen dienen.

Widerstände R3, R4 im SDR-1-Modul. Als Widerstand R4 in der Lenkmaschine wird ein Widerstand aus der Supronar-Ausrüstung verwendet.

Literatur

1. A. A. Proskurin. "Modulare Funksteuerungsausrüstung". FOSAAF-Hrsg. 1988

Veröffentlichung: N. Bolschakow, rf.atnn.ru

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