APARATURA JEDNOKANAŁOWA PSEUDO-PROPORCJONALNA DO STEROWANIA MODELI

Aparaturka ta opracowana została w latach 80-tych na podstawie materiałów zawartych w książkch  J.Wojciechowskiego
"Zdalne kierowanie modeli"
"Jak zbudować kierowany radiem model ..."

Jest to prosta aparatura z nadajnikiem AM (z modulowaną amplitudowo falą nośną) stabilizowanym kwarcem  i  odbiornikiem superreakcyjnym.
Zasięg na ziemi ok. 200m, w powietrzu 500m.  Bardziej wyrafinowany dekoder jest w stanie zapewnić zasięg w powietrzu do 1500m (na ziemi  sygnał z nadajnika odbierałem w odległości 1000m - niestety odbiór nie był stabilny , ale gdyby zastosować przesył cyfrowy z sumą kontrolną to kto wie co mozna by jeszcze wycisnąć).

Na początek opis działania.
Nadajnik wysyła naprzemiennie ciąg impulsów : fala nośna niemodulowana i fala nośna modulowana
przebiegi sygnału
Dla przykładowych przebiegów jak na rysunku mamy:
T1= 0.064s - sygnał niemodulowany (fala nośna)
T2 = 0.114s - sygnał modulowany (ok. 1kHz)
Przy sygnale niemodulowanym silniczek mechanizmu wykonawczego przemieszcza się w jedną stronę , przy sygnale modulowanym w przeciwną stronę. Jak łatwo wywnioskować gdy  T1=T2  silniczek drga wokół położenia neutralnego (pod warunkiem centrowania go niewielką sprężyną). W przypadku gdy T1<T2 lub T2>T1 silniczek drgając przemieszcza się napinając sprężynkę  centrującą ,  a wychylenie będzie proporcjonalne do stosunku czasów T1/T2.
Drgania steru nie są widoczne w locie, pobór prądu także nie jest duży (przy zastosowaniu odpowiedniego silniczka o czym dalej).
Zalecana częstotliwość drgań steru  4-12Hz.

Opis budowy odbiornika


Tak wygląda gotowy odbiornik
(dla porównania wielkości pokazano pudełko od zapałek)


receiver                receiver2
A oto rysunek płyki (o ile coś widać)
plytka
Tak wygląda "prymitywny" serwomechanizm


photo of serwo  servo
Szkic ilustrujący budowę i zasadę działania mechanizmu
serwo
      
Na rysunku poniżej przedstawiam schemat odbiornika.

receiver1 schematic

Wykaz elementów:


C1 - 10u          C2 - 4u7            C3 - 33pF          C4 - 4p7  (dla tranzystora BF197,     stosując BF215  C4=8pF)
C5 - 1n6          C6 - 47n            C7 - 1uF            C8 - 2u2
C9 - 10nF        C10- 6n8           C11- 4u7            C12 - 2u2
C13 - 4n7         C14 - 100nF      C15 - 22uF

R1- 12k        R2 - 6k8            R3 - 7k5          R4 - 9k1       R5 - 330 Om
R6 - 47k       R7 - 3k              R8 - 9k1          R9 - 3k6       R10 - 22k
R11 - 3k6     R12 - 6k5          R13 - 3k3        R14 - 2k       R15,R16 - 330 Om
R17,R18 - 1k3                        R19 - 220 Om                      R20 - 4.7 Om

D1,D2 - BYP401/50

T1 - BF197 , BF215 ,   (także BF 215 , BC108, BC109 )
T2, T3, T4 , T5, T6  - BC108, BC109
T7 - BC178  
T8 - BC313   T9 - BC211

Dł1 - dławik ok. 60-80 zw. DNE 0.05 do 0.1  na rezystorze >200 kOm 0.25W (średnicy 3mm)  lub po prostu na rurce z wkładu po długopisie (z wklejonymi na Distal końcówkami-drucikami  obciętymi z  rezystorów).

L1- 11zw DNE0.4 na karkasie   średnicy 7 mm z rdzeniem ferrytowym M5  (dla pasma 27.12 MHz)    

An - antena dł. 40-80 cm w izolacji  PCV

Zasilanie 4.8V  (2x2.4V z odczepem w  środku)  :  np.  4 akumulatorki CdNi    4*225mAh  (lub wieksze) , także 6V (4 ogniwa alkaliczne typu AA)

UWAGI : 
1) W prototypie nie zastosowano C15 , a C10 podłączono do + zamiast do masy (co nie przeszkadało w działaniu układu).
2) Obecnie pasmo 27.12MHz jest praktycznie zajete przez urządzenia CB ,  pozostało dla modelarzy co prawda kilka kanałów (26.995, 27.045, 27.095, 27.145, 27.195 MHz) , ale z uwagi na słabą selektywność odbiornika należy się liczyć z zakłóceniami ze strony urządzeń CB ,   dlatego zalecane obecnie pasmo  dla  urządzeń  modelarskich AM  to 40MHz (dokładnie  40.665  , 40.675,  40.685,  40.695MHz ).
Dokładniej o dozwolonych w POLSCE częstotliwościach można poczytać na http://www.abc.com.pl/serwis/du/2002/1162.htm
(Rok 2002 Dz.U. 138 , poz 1162 Aneks nr 8)  oraz  http://www.abc.com.pl/googlesearch2.htm?q=1162 .

Krótki opis działania.

Tranzystor T1 pracuje w typowym ukłądzie superreakcyjnym. T2 i T3 tworzą wzmacniacz m.cz. zaś T4 filtr aktywny dolnoprzepustowy. T5 jest detektorem sygnału  m.cz., T6-T9  tworzą wzmacniacz sterujący silniczkiem.
Do pierwszych prób i strojenia w miejsce silniczka, można użyć wskaźnika z dwóch diodek LED (patrz rysunek) co zaoszczędzi nam akumulatory.

Strojenie:
Etap I. Podłączamy słuchawki do pkt. X i do masy , powinien być słyszalny szum superreakcji , jeśli nie to zmieniamy pojemność C4 , ewentualnie R2, można też wymienić T1 na inny typ.  Przy dobrze dobranym kondensatorze szum powinien wyraźnie spadać po objęciu dłonią anteny  (w izolacji PCV).
Włączamy nadajnik i rdzeniem cewki L1 stroimy detektor superreakcyny do usłyszenia sygnału z nadajnika.

Etap II.  Wyłączyć nadajnik. Odłączyć słuchawki i podłączyć do wyjścia MW diody LED.  Dobrać rezystor R9 tak by jedna z diodek z rzadka pobłyskiwała , a po złapaniu ręką anteny przestawała pobłyskiwać. Teraz włączamy nadajnik i diody powinny błyskać w takt syganału z nadajnik (poruszając drążkiem sprawdzamy efekt), następnie sprawdzamy działanie mechanizmu silniczkowego.

UWAGI: Pasmo odbiornika jest szerokie (ok. 200kHz) więc należy uważać aby w pobliżu nie było urządzeń nadawczych na zbliżonej częstotliwości, które mogłyby zakłócić naszą aparaturę.

Jeśli odbiornikbędzie użyty w modelu latającym , pomiędzy elementy należy poupychać kawałeczki gąbki  dla amortyzacji.


Opis konstrukcji nadajnika

Jako nadajnik najprościej wykorzystać gotowy stary nadajnik od aparatury AM dobudowując moduł m.cz. (może to być nadajnik  nieproporcjonalny  np. PILOT2).
Zaletę takiego rozwiązania jest brak konieczności strojenia aparatury.
Poniżej przedstawiono  schemat  aparatury łącznie z torem w.cz. która po poprawnym zestrojeniu zapewnia poziom zakłóceń nie gorszy od aparatur fabrycznych
(osiągnięto to przez zastosowanie podwójnego filtru "PI" na wyjściu  stopnia mocy).

Schemat nadajnika
Transmitter
Wykaz elementów:
R1 - 8k2            R2- 6k5             R3,R4 - 4k7         R5-8k2         R6-33 Om
R7-9k1              R8,R9 - 91k         R10  - 4k7         R11 - 6k5       R12  -  22k
R13 - 4k7          R14- 82 Om        R15 - 33 Om        R16 - 24 Om    R17 - 1k*(dobrać do miliamperomierza)

C1 - 100uF        C2,C3 - 4u7/16V    C4,C5 - 4n7       C6 - 1n     C7-2n2    C8-33n
C9 - 33p              C10 - 1n     C11 - 1n      C12,C16-150p       C13,C15-120p      C14-200p      
L1A- 12zw DNE0.4 na karkasie   średnicy 7 mm z rdzeniem ferrytowym M5  (dla pasma 27.12 MHz)     
L1B-ok.2.5 zwoja na L1A
L2,L3 - 0.8uH

C17 - 33n

Q1 - kwarc 27.145 MHz (lub inny na dozwolony kanał)


Uruchomienie nadajnika
Nie należy używać mierników prądu lub napięcia z elektroniką - będą one fałszywie wskazywać, najlepsze są prymitywne mierniki elektromagnetyczne.
Podłączyć  równolegle do  C10  miliwoltomierz. Bazę tranzystora T9 zewrzeć z emiterem.  Pomiędzy jego kolektor a emiter włączyć miliamperomierz 200mA.
Podłączyć żaróweczkę 6V/100mA równolegle do C16 (odłączyć L4 i antenę). Kręcąc rdzeniem  L1 dostroić się na minimum napięcia. A potem lekko  pokręcić  rdzeniem  w  stronę  "łagodniejszego"  zbocza wzrostu prądu (szybkość wzrostu prądu nie jest symetryczna przy kręceniu rdzeniem w prawo lub w lewo). Rdzeniami  L2 i L3 nastroić filtr 2*PI na  minimalny pobór prądu przez  T8 i maksymalne świecenie żarówki (należy zestroić kompromisowo be te dwa warunki się wykluczają). Następnie odłączamy żaróweczkę podłączamy antenę i L4. Striomy L4 na max. wychylenie wskazówki miernika pola elektromagnetycznego wykonanego wg poniższego schematu (im dalej oddalimy się z miernikiem w czasie strojenia tym lepiej).

hf_measure

Oczywiście wstępnie należy miernik także dostroić do sygnału.

O ile zechcemy bawić się dalej, potrzebne będzie miernik mocy wyjściowej który należy wykonać wg jednego ze schematów poniżej.

Miernik mocy w.cz.  (schemat drugi ma dokładniejszy pomiar małych mocy).
Żaróweczkę i fototranzystor należy wkleić do nieprzeźroczystej rurki. Można użyć innych żaróweczek ale należy pamiętać aby ich opór łącznie z rezystorem
równoległym (nie może być spiralny) był ok. 50-60 Om.
power measure

Decydując się na układ nr 2 należy dobrać napięcie G2 tak by miliamperomierz pokazał niewielki prąd (bez dostarczania mocy w.cz.), teraz nawet niewielka moc wyjściowa w.cz. spowoduje drgnięcie wskazówki. 

Skalowanie układu nr 1 prowadzimy za pomocą żródła prądu stałego o regulowanym napięciu
Mierzymy napięcie i natężenie prądu w żaróce. Moc wyjściowa P=U*I.  Zapisujemy  wskazania  miliamperomierza. 
W czasie pomiaru w.cz. postępujemy odwrotnie - na podstawie  prądu miliamperomierza odczytujemy moc w.cz.
UWAGA: w układzie nr 2  skalowanie nie jest takie banalne.
Do pomiaru mocy w.cz. i do strojenia filtru 2*PI  podłaczamy  miernik mocy równolegle do C16  (cewkę L4 i antenę odłączamy).