Низкоскоростное радиоуправление.

Май
23

В виду того, что сейчас появилось множество готовых радиомодулей, данные схемы имеют мало практического применения, но возможно кому-то будет интересно. Я то как раз и делал по этой причине, что было интересно поэкспериментировать. Сейчас много разговоров о промышленных помехах, которые сильно мешают, поэтому решил поэкспериментировать с узкополосными приемниками. Полосу пропускания выбрал порядка 1 кГц. В схемах использовал те комплектующие, что были под рукой. Сначала попробовал приемники с низкой ПЧ. Выбрал ПЧ порядка 5 кГц. Недостаток конечно в том, что если не принимать специальных мер, то данные приемники не имеют избирательности по зеркальному каналу, но про это потом.
Логику для начала взял простейшую. Просто с помощью передачи одной несущей «включать-выключать». При этом используется одна кнопка. Нажимаешь кнопку на одну секунду, идет «включено», держишь кнопку три секунды, идет выключение. При этом декодер в приемнике получается такой.

Схема высокочастотной части стандартная, УВЧ, смеситель, гетеродин. В гетеродине стоит кварц на основную гармонику 27 МГц. На выходе смесителя фильтр на промежуточную частоту. Смеситель и гетеродин можно сделать например на SA612, но сначала сделал все на транзисторах. В качестве фильтра после смесителя взял магнитную головку от старого кассетного магнитофона и подобрал конденсатор для получения резонансной частоты 5 кГц. Конденсатор получился емкостью 0,01 мкф. С другой головкой получился 0,022 мкф. В принципе это не важно.

В качестве катушки можно применить не только магнитную головку. Я пробовал ставить трансформатор из старого карманного приемника и неизвестный миниатюрный импульсный трансформатор. На нем было три обмотки и я включил их последовательно. Нужно просто будет подобрать конденсатор так, что бы собственная частота полученного колебательного контура была порядка 5 кГц.
Посмотрел полученную АЧХ.

Получилось не совсем то, что хотелось. Значит нужен еще фильтр. Т.к. решил экспериментировать на транзисторах, то фильтр выбрал такой.

Это из книжки Г. Миль «Электронное дистанционное управление моделями»

После этого фильтра ставим УПЧ и амплитудный детектор.

Амплитудный детектор можно сделать и на кремниевых транзисторах.

После амплитудного детектора стоит триггер Шмита на КМОП логике. Резистором R31 устанавливается полог срабатывания триггера Шмидта. После триггера Шмита стоит наш простейший декодер.
АЧХ в данном случае получилась уже намного лучше.

АЧХ снимал с помощью простейшей приставки ГКЧ к осциллографу. Можно здесь посмотреть.

Простая приставка ГКЧ к осциллографу


При настройке он не особо нужен, но мне нужно было все таки было проконтролировать.
Работу проверял с помощью передатчика маяка.

В маяке, как и в гетеродине приемника стоит кварц на основную гармонику 27 МГц.
Кварцы можно применить конечно и гармониковые, но придется менять схему и гетеродина и маяка.

НАСТРОЙКА

Все довольно просто. Включаем приемник и маяк. На приемнике и маяке антенны по 10 см. Осциллограф подключаем к эмиттеру VT2. Подстроечный конденсатор С27 в гетеродине ставим в среднее положение. Крутим подстроечный конденсатор С1 в маяке и находим максимум.

Частота должна получиться в районе 4 – 5 кГц. Маяк нужно отодвигать так, что бы не было перегрузки с смесителе. Дальше нужно настроить наш активный фильтр на VT4, VT5 на эту же частоту. Если в фильтре увеличивать R7, то фильтр возбудится на частоте своего резонанса. После этого резистором R13 можно выставить нужную нам частоту. Это будет предварительная настройка. После этого уменьшая R7, подкручиваем R13 на максимум. В данном случае антенны в маяке и приемнике нужно совсем укоротить, а то получается перегрузка и ограничение, что не даст точно настроится. Можно еще маяк подальше ставить. Теперь Подстраиваем R7. При его увеличении увеличивается чувствительность, но при этом, если «перекрутим», то фильтр просто возбудится. Частота пропускания фильтра зависит от величины резистора R20. Чем этот резистор больше, тем полоса пропускания уже. Я сделал полосу пропускания порядка 1 кГц. В общем настраиваемся на максимум. Картинка получается такая же, что и выше, только уровни уже будут намного больше.
Теперь к приемнику подключаем антенну, с которой намерены работать. Я взял 50 см. На маяке делаем антенну 10 см и относим его метра на 3 – 4 от приемника. Осциллограф подключаем на выход УПЧ, т.е. к коллектору VT7. Крутим сердечники катушек L1 и L3 добиваясь максимума. Можно покрутить подстроечный конденсатор С27. Этим точно настраиваемся на частоту передатчика, хотя раньше уже это делали, но проверить имеет смысл.
Дальше нужно установить общее усиление в тракте. Осциллограф подключаем на выход детектора, т.е. к резистору R 25. Усиление устанавливается резисторами R19 и R24. Хотя R19 можно в принципе совсем закоротить. В общем на выходе детектора при выключенном маяке нужно установить напряжение шумов порядка одного вольта.

Больше не нужно, т.к. это приведет только к ухудшению параметров и низкой помехоустойчивости.
Теперь включаем маяк. Напряжение на выходе детектора должно увеличится до уровня 4 – 6 вольт.
Дальше резистором R31 устанавливаем порог срабатывания триггера Шмидта, что бы получить четкое срабатывание при включении маяка. Я сделал порог порядка 2 вольта. Порог примерно равен половины питания микросхемы, в данном случае это порядка 4 вольта.
Теперь проверяем всю нашу систему. На маяк приделываем кнопку включения. Нажимаем на три секунды. Светодиод должен загореться. Нажимаем на одну секунду, светодиод должен погаснуть. Эти длительности устанавливаются конденсаторами С25 и С30.
Понятно, что если реально работать с этой схемой, то вместо маяка нужно сделать передатчик более мощный. Про это потом. Пока мне он не понадобился, хотя уже спаян, но пользоваться им в квартире нет смысла. Для настройки достаточно и маяка.
Про чувствительность этого приемника мне трудно сказать. Измерить нечем. Я просто сравнивал с приемником сверхрегенератором. В условиях, когда я уверенно принимаю на этот приемник сигнал маяка, сверхрегенератор маяк совсем не видит.

ПРИЕМНИК С ФИЛЬТРАМИ НА ОУ

В этом приемнике второй фильтр и сам УПЧ можно сделать на ОУ. Я взял TL072 просто из за того, что они у меня были. В принципе можно и другие общего назначения способные работать при питании 9 вольт.

Собственно фильтр сделан на ОР1.1 Резистором R14 в небольших пределах можно менять среднюю частоту фильтра, т.е. точно так, как это делалось в первой схеме резистором R13. Параметры приемников примерно одинаковые. Настройка тоже одинаковая. Единственно достоинство схемы, в ней меньше деталей.

ТЕПЕРЬ ПОПРОБУЮ ПЕРЕДАТЬ НЕ ОДНУ КОМАНДУ, А ЧЕТЫРЕ.

Для эксперимента сделал дешифратор в передатчике и шифратор в приемнике на КМОП логике. Можно конечно и на МК сделать. Принцип числоимпульсный. Это когда для передачи определенной команды передают определенное количество импульсов. В данном случае подается 2, 3, 4, 5 импульсов. В итоге получаем четыре команды. В виду того, что полоса пропускания приемников порядка 1 кГц, то частоту импульсов принимаем 100 Гц.

Это шифратор команд. Он модулирует наш маяк-передатчик.

Частота импульсов устанавливается элементами С1, R1 Достаточно менять что то одно. Как выше писал, я сделал порядка 100 Гц.

Дешифратор в приемнике выглядит так.

Принцип работы простой. Например, первая команда, это два импульса и пауза. Счетчик DD2 считает до двух. С началом паузы формируются два коротких импульсов. Первый, это занесение состояния счетчика в регистр DD3 и на выводе «2» регистра появляется единица. Второй импульс сбрасывает счетчик DD2 в ноль и цикл повторяется снова. Если придет например пять импульсов, то единица появится на выводе «1» регистра DD3.
Алгоритм работы можно немного изменить. Можно сделать, что в случае, когда не нажата ни одна кнопка у нас шла команда. Для этого на вход «4» регистра DD3 подать сигнал не с «3» ноги счетчика, а с «5» ноги. В этом случае, если не нажато ни одной кнопки, на выводе «2» регистра будет единица. Соответственно в шифраторе нужно будет оставить только три кнопки. Кнопку «S1» нужно будет убрать. Дешифратор подключается к выходу триггера Шмита.
На практике получилось, что для более четкой работы нужно между триггером Шмита и декодером поставить дополнительный ключ. Его можно сделать на транзисторе.
После детектора желательно поставить активный ФНЧ с частотой слеза порядка 1 кГц. Его можно сделать на транзисторе.
И главное. В схему желательно ввести систему АРУ.
Все это улучшит параметры всей системы.
Полная схема в этом случае получилась такая.

Дополнения я красным цветом нарисовал.
VT11 — это ФНЧ.
VT12, VT13 — это АРУ. АРУ действует так, что при увеличении сигнала на выходе детектора, снижается напряжение питания УВЧ.
Если делать схему по второму варианте, то в ней имеет смысл тоже сделать эти дополнения.
Настройка по сути представляет из себя просто проверку работы. Для начала в маяке генератор модулируем просто импульсами с мультивибратора построенного на К561ЛЕ10. На выходе активного фильтра в приемнике можно увидеть такую картинку.

Это импульсы частотой 100 Гц на выходе детектора.

А это на коллекторе транзистора VT7 при работающем шифраторе.

В данном случае нажата кнопка «S1». Видим два импульса, потом пауза и так по кругу. Если нажать кнопку «S2», то импульсов будет три.

ПРИЕМНИК БЕЗ КАТУШКИ В УПЧ

Ну и «для полного счастья» попробовал избавиться в приемнике от транзисторов и главное от катушки, в качестве которой использовалась магнитная головка кассетного магнитофона. Смеситель сделан на микросхеме SA612 по схема из даташита. Кварц опять же на основную гармонику 27 МГц. Если кварц будет гармониковый, то его можно включить также по схеме из даташита с добавлением еще одной катушки. Также в смесителе можно применить К174ПС1. Она кстати работает с гармониковыми кварцами без всяких дополнительных катушек. Схему можно здесь посмотреть.
https://radiokot.ru:443/artfiles/6445/

По структуре он ничем не отличается от первых двух приемников. В нем тоже два полосовых фильтра, но оба сделаны на ОУ.
ОУ могут быть любые, способные работать при напряжении 9 вольт. Я взял просто старый советский К157УД2. Просто решил попробовать, как он будет работать в данном случае. Оба фильтра настроены на одну частоту. В нем я не стал делать АРУ и испытал его только с простейшим декодером.
В принципе, если фильтры немного расстроить, то можно получить более широкую полосу пропускания. Это лучше сделать, если делать приемник с дешифратором на несколько команд, например тем, что описан у меня. В этом случае в приемник желательно ввести ФНЧ после детектора и АРУ, как я уже делал выше.
Настройка данного приемника ничем не отличается от описанных выше. Здесь общее усиление устанавливается резистором R21. Как это делается написано выше, при настройке первой схемы.

Основной недостаток этих приемников в том, что он совершенно не обладает избирательностью по зеркальному каналу. Что бы избавиться от этого недостатка я сделал простой приемник с двойным преобразованием, но про это в другой статье.

ТЕПЕРЬ КОРОТКО О ПЕРЕДАТЧИКЕ.

При настройке я пользовался маячком. Для интереса сделал передатчик на двух транзисторах с питанием от 4,5 вольта. Резистор R1 имеет смысл подобрать для получения максимума мощности. Само собой, что если использовать передатчик только для передатчиком команды «включение-выключение», транзистор VT1 не нужен.

Катушка L1 намотана на каркасе диаметром 6 мм проводом 0,45 мм. Отвод от середины. Количество витков 15.
С данным передатчиком по квартире система работает с антеннами на приемнике и передатчике длиной всего 10 см.
Антенну можно увеличить хотя бы до 50 см и включить её через удлиняющую катушку. Для антенны длиной 50 см удлиняющая катушка наматывается на каркасе 6 мм, провод 0,15 мм. Количество витков 30.
Про настройку антенны можно здесь почитать.

Передатчик 27 МГц с ЧМ


Передатчик конечно можно сделать и более мощный. Например такой.

Его уже можно раскачать до мощности ватта два. Только вот на выходе имеет смысл поставить транзистор помощнее, т.к. с двумя КТ608 включенными в параллель, при мощности 2 Вт транзисторы начинают сильно греться и приходится принудительно снижать мощность до одного ватта. Нужная мощность устанавливается резистором R7.
L1 — 15 витков
L2 — 15 витков. Отвод от середины.
L3 — 5 витков. Намотана поверх L2
L4 — каркас диаметром 8 мм. Провод 0,6 мм. Витков 6. Намотано с шагом.
Др1 — готовый дроссель ДПМ 1.2-10 соответственно 10 мкГн.
L5 – удлиняющая катушка. Её параметры зависят от длины антенны.

ПОПЫТКА МИНИМИЗИРОВАТЬ СХЕМУ ПРИЕМНИКА
Преобразователь частоты в ней сделан на микросхеме NE(SA)612. В качестве фильтра ПЧ в ней применена готовая катушка 680 мкГн. Проверялось также с катушкой 1000 мкГн. С ней результаты получаются лучше.

Промежуточная частота порядка 30 кГц. Полоса пропускания получается где то 2 кГц.

Схема предназначена для дистанционного управления(вкл-выкл) в пределах квартиры, поэтому передатчик сделан всего лишь на одном транзисторе. В схеме приемника нет АРУ. Катушкой L2 в передатчике настраиваем частоту передатчика на частоту приемника. Катушка намотана секциями 7х4 витков проводом 0,1 мм. Подстройка производится сердечником катушки. Писал уже здесь.

CB радиостанция с АМ и минимумом катушек


При желании чувствительность, а значит и дальность можно увеличить введя в схему УВЧ.

Катушки L1 и L2 расположены под углом 90 градусов относительно друг друга. Катушка L2 намотана на каркасе диаметром 6 мм. Витков 14, провод 0,45 мм. Имеет подстроечный сердечник из карбонильного железа. Стоит вертикально.
Катушка L1 бескаркасная. Расположена горизонтально. Намотана на оправке диаметром 5,5 мм. Провод 0,45 мм. Витков 14.
Настройка этого контура в резонанс нужно проводить с той антенной, которая будет при работе.
В схеме с УВЧ уровень шумов на выходе детектора при отсутствии сигнала может возрасти, поэтому вероятно придется скорректировать уровни срабатывания триггера Шмидта. Для этого нужно будет заменить стабилитрон VD1 на более высокое напряжение. Например заменить на КС147 или КС156.

При желании в схему приемника можно ввести АРУ и даже УВЧ как в схемах выше. Передатчик сделать более мощный.
Если в схеме будет УВЧ, то АРУ можно сделать, как в схемах выше. Если УВЧ не делать, то АРУ можно сделать на основе аттенюатора на диодах, как в этой схеме на двух диодах VD1, VD2.

Или по упрощенной на одном диоде.

Эти два приемника стоят в составе простых АМ радиостанций, но это сути не меняет. АРУ работает просто. Сигнал с выхода детектора усиливается и поступает на диоды. Если сигнал на выходе детектора слабый, то диоды в схеме АРУ открыты. По мере увеличения уровня сигнала на выходе детектора, диоды закрываются и снижают уровень сигнала на входе УПЧ.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *