Схема селекторного блока
Существовали и более сложные варианты схем для радиолиний с числоим-пульсным принципом подачи команд. Малое быстродействие и непригодность для пилотажных радиоуправляемых моделей — существенные недостатки такой аппаратуры. Однако этот принцип не следует отвергать совсем. Он может быть реализован как составная часть системы управления моделями с большим числом исполнительных механизмов (таковыми могут быть модели военных судов). Числоимпульеный принцип разделения команд лучше использовать так, чтобы каждой команде соответствовало конкретное число импульсов в командном сигнале, посланном с передатчика. В этом случае после приема каждой команды селекторный блок на борту модели должен быстро приходить в исходное состояние.
В отличие от предыдущего, устаревшего варианта радиолинии теперь широко применяют многоканальные радиолинии, также имеющие один высокочастотный канал связи, но обеспечивающие одновременную передачу ряда команд. В тех случаях, когда модель должна выподнять множество команд, не связанных с движением, выделяют дополнительный числоимпульсный канал. Основные каналы используют для управления движением модели.
На модели корабля можно установить селекторный блок, схема которого показана на рис. 3. Селекторный блок с одноканальным входом работает так, что после подачи на его вход серии командных импульсов тока к нужному выводу контактного поля ШИ автоматически поступает импульс тока для исполнения команды, а затем блок переходит в исходное состояние. Селекторным блоком управляют по выбранному каналу радиолинии. Исполнительную цепь выбирает ШИ. На его вход от первичного реле приемника поступают импульсы тока. Ток в обмотку электромагнита ШИ проходит через контакты реле К1.
При первом импульсе конденсатор С1 зарядится через диод VD2. ОднЪвре-менно срабатывает реле К2 и через его контакты и диод VD3, минуя обмотку реле КЗ, зарядится конденсатор С2. В интервалах между командными импульсами якорь реле К2 остается притянутым, но после передачи серии импульсов конденсатор С1 разрядится через обмотку реле К2, и оно обесточится.
Сразу же через обмотку реле КЗ и резистор R1 станет разряжаться конденсатор С2. Реле КЗ сработает на очень короткое время (около 1 с), и к остановившейся щетке ШИ кратковременно подключится напряжение бортовой сети (27 В). Так будет подан сигнал для включения автоматики исполнительных механизмов. Затем произойдет возврат всех элементов селекторного блока в исходное состояние.
Для этой цели в момент выдачи импульса исполнения реле К4, сработав, подготавливает цепь включения реле К5. Оно включается при размыкании контактов реле КЗ. В результате через замкнутые контакты реле К1 напряжение оказывается приложенным к обмотке электромагнита ШИ Теперь контакты КС самохода включат реле К1, которое прервет подачу тока в обиотку электромагнита ШИ. Якорь ШИ, вернувшись в исходное положение, разомкнет контакты КС, обмотка реле К1 снова обесточится, и цикл начнет повторяться до тех вор. пока щетка IV не сойдет с широкого токосъема. У шагового искателя ШИ необходимо удалить группы II и III контактов вместе со щетками, а также заменить плоскую возвратную пружину на спиральную. Тогда на работу ШИ не будет влиять снижение напряжения аккумуляторной батареи, питающей бортовую сеть модели. Если интервалы в серии командных импульсов велики, то нужно увеличить емкость конденсатора ,С1. Ее определяют при налаживании. Ршм К2 и КЗ должны иметь высокую чувствительность (обычно применяют поляризованное реле РП-4). ч
Как уже было сказано, команды передают по нескольким каналам на одной несущей частоте; систему радиосвязи в этом случае называют командной многоканальной радиолинией. Многоканальные радиолинии по способу разделения каналов на приемной стороне делятся на радиолинии с частотным, временным и кодовым разделением каналов.
Для управления моделями в большинстве случаев применяют радиолинии с частотным разделением каналов. Здесь напряжение несущей частоты передатчика модулировано вспомогательными, так называемыми поднесущими частотами.
Каждому каналу соответствует своя поднесущая частота, которая, в свою очередь, модулируется передаваемым по данному каналу сигналом управления. Команды могут быть как дискретными, так и плавно изменяющимися. Когда аппаратура многоканальной радиолинии предназначена для передачи конкретного числа команд, ее принято называть по их числу, например шестикомандная аппаратура. В приемнике в этом случае после детектора устанавливают ряд селективных фильтров, посредством которых модулированные сигналы поднесущих частот разделяют по каналам, где они демодулируются. Селективные фильтры обычно строят на базе LC-фильтров, реже применяют RC-фильтры. В зарубежной аппаратуре с числом каналов до десяти используют следующие под-несущие частоты: 1080, 1320, 1610, 1970, 2400, 2940, 3580, 4370, 5310, 6500 Гц. В радиолинии с этими поднесущими частотами обычно применяют сверхрегеяеративный приемник. Для восьмиканальной аппаратуры используют поднесу-едие частоты 825, 1110, 1700, 2325, 3000, 3670, 4300, 5700 Гц.
Длительное время в аппаратуре радиоуправления для селекции каналов применялись резонансные реле. Обычно их изготовляли на шесть каналов, но были и десятиканальные. Резонансные реле работают на частотах 200 — 600 Гц. Разница между частотами соседних каналов 20 — 30 Гц. Ширина полосы каждого канала находится в пределах 6 — 8 Гц. С применением резонансного реле выпускали аппаратуру РУМ-1. Системы радиоуправления с использованием в приемнике резонансного реле капризны в эксплуатации и нестабильны при изменении температуры. В настоящее время их применяют редко.
Сигналы поднесущих частот в аппаратуре для управления моделями модулируют или по амплитуде, или по частоте. Существуют системы управления, а которых команды различают по признаку разной длительности посылок сигналов поднесущих частот. Широкое распространение получила аппаратура, обеспечивающая последовательную передачу команд. В таких командных многоканальных радиолиниях с частотной селекцией сигнала управления число каналов обычно не превышает двенадцати.
Существуют радиолинии для одновременной передачи двух и более команд. Однако если в радиолинии одновременно передают команды по четырем-пяти каналам, то избавиться от взаимных помех уже нелегко. Известно, что в многоканальной радиолинии с числом каналов n, когда все сигналы одновременно модулируют сигнал несущей частоты, глубина модуляции от каждого должна составить только 100%/n. Это приводит к уменьшению радиуса действия аппаратуры, к сложностям при налаживании и эксплуатации.
Существуют способы - практически одновременной передачи двух команд без снижения глубины модуляции в каждом канале. Это можно обеспечить передачей быстро чередующихся посылок (с частотой 50 — 100 Гц) в двух каналах при одновременном нажатии двух кнопок. Такие системы чаще всего находят применение в авиамодельном спорте. Для судомодельного и автомодельного спорта можно пользоваться системами с последовательной передачей команд. Кажый вид моделизма предъявляет свои специфические требования к аппаратуре радиоуправления. Делать эту аппаратуру универсальной нерационально.
Рассмотрим вкратце, что следует считать оптимальным применительно к таким видам спорта, как судомоделизм, автомоделизм, авиамоделизм.
На спортивной радиоуправляемой модели корабля1 исполнительными механизмами служат ходовые электродвигатели, электродвигатели рулевых машинок и разнообразных подруливающих устройств, а также шкотовых , лебедок на- моделях яхт. В зависимости от того, для каких состязаний изготовляется конкретная модель, определяют требования к аппаратуре радиоуправления и принципу передачи команд. Большинство спортсменов применяет простые системы радиоуправления. Для скоростных моделей с ходовым электродвигателем пригодна пятикомандная аппаратура с последовательной независимой -передачей команд: «Вперед», «Стоп», «Задний ход», «Лево руля», «Право руля». Для радиоуправляемых моделей парусных яхт и скоростных моделей с ходовым - двигателем внутреннего сгорания может быть применена четырехкомандная аппаратура с последовательной передачей команд.
Для этих же моделей в ряде случаев вполне оправдано применение более сложной многокомандной аппаратуры, обеспечивающей одновременную передачу двух команд, или аппаратуры с одним каналом пропорционального управления рулевым механизмом и несколькими каналами для разовых команд.
Для плавающих моделей с двигателями внутреннего сгорания применяются системы с двумя каналами пропорционального управления. Для радиоуправления моделью, предназначенной для соревнований по прохождению сложного курса, необходима семикомандная аппаратура с последовательной подачей команд: «Вперед», «Стоп», «Задний ход», «Разворот влево», «Разворот вправо», «Лево руля», «Право руля». Команды «Разворот влево» или «Разворот вправо» заставляют ходовые винты вращаться в разные стороны в зависимости от того, в какую сторону необходимо развернуть модель, или же включают соответствующие подруливающие устройства. На таких моделях наряду с аппаратурой радиоуправления имеется блок автоматики, управляющий работой электродвигателей, в частности их реверсом.
На спортивной радиоуправляемой автомодели исполнительными механизмами являются один ходовой электродвигатель (реже два) и рулевая машинка (рулевой механизм). Поэтому на такой модели нецелесообразно применять усложненную систему радиоуправления. Например, пятиканальная аппаратура с последовательной передачей команд «Вперед», «Стоп», «Назад», «Налево»Р
«Направо» обеспечивает хорошую управляемость автомоделью на колесах. При некотором усложнении бортовой - автоматики возможно применение аппаратуры с четырьмя и даже с тремя каналами. Правда, иногда необходима многоканальная аппаратура, обеспечивающая одновременную передачу двух команд, или аппаратура с одним каналом пропорционального управления рулевым механизмом и несколькими каналами для разовых команд. Для управления автомоделями с двигателями внутреннего сгорания применяют системы с двумя каналами пропорционального управления.
Наиболее сложные и жесткие технические требования предъявляют к аппаратуре радиоуправления пилотажными моделями.
Эти модели способны взлетать, набирать высоту, выполнять комплекс сложнейших фигур высшего пилотажа и совершать посадку. Находящаяся на модели бортовая аппаратура командной радиолинии управляет рулями высоты и поворота, элеронами, триммерами руля высоты, частотой вращения вала двигателя и включением тормоза. Управление полетом требует от моделиста большого мастерства.
Приобретение навыков пилотирования моделей идет, как обычно — от простого к сложному. Для простых моделей требуется менее сложная аппаратура. Так, например, для радиоуправляемой авиамодели с управлением рулем поворота и частотой вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания вполне достаточно трехкомандной аппаратуры дискретного управления. Среди радиоуправляемых авиамоделей в отдельные группы выделяют пилотажные модели, модели-копии самолетов, модели самолетов с посадкой в круг, модели планеров и модели-копии планеров. Для моделистов, пилотирующих сложные многофункциональные модели, нужна многоканальная аппаратура с пропорциональным управлением, легкая и компактная, экономичная по электропитанию, надежная в работе и удобная в эксплуатации.
Рис. 4. Временные диаграммы, поясняющие метод формирования плавноизменяемой команды:
а — напряжение »а выходе ко-мандодатчика; б — поднесущие частоты; в — излучаемый сигнал
Максимально допустимая мощность передатчика — 1 Вт. Рулевые машинки должны иметь продольные тяги или поворотные рычаги. Время движения рычага из нейтрали в крайнее положение и время возврата должно быть в пределах от 0,2 до 0,4 с. Усилие на рычаге рулевой машинки должно быть не менее 400 г.
Предмет особого внимания радиоконструкторов, разрабатывающих и модернизирующих аппаратуру радиоуправления моделями, — многоканальные радиолинии с пропорциональным управлением исполнительными механизмами, В этих системах перемещение тяги или отклонение поворотного рычага рулевой машинки модели пропорционально перемещению или наклону управляющего рычага передатчика радиопередающего устройства.
Существует ряд способов преобразования механического отклонения уп-.. равляющего рычага командодатчика в электрические сигналы, которые будут зашифрованы и переданы командной радиолинией, приняты и расшифрованы на борту модели и снова преобразованы в соответствующее механическое отклонение рычага рулевой машинки.
По своему характеру команды управления могут быть подразделены на разовые (однократные и многократные) и непрерывные (плавно изменяющиеся). Непрерывные команды могут быть знакопеременными, т. е. такими, когда наряду с изменением амплитуды сигнала команды может смениться его знак с переходом через нуль. Это команды управления рулями, когда их нужно плавно поворачивать влево и вправо (или вверх и вниз) относительно нейтрального (нулевого) положения. Существует понятие коэффициента плавно изменяемой команды Kk, который является величиной относительной:
Кк = К/Кмакс,
где K — длительность передаваемой команды; Kмакс — наибольшая возможная длительность передаваемой команды.
Широкое применение для передачи плавно изменяемых команд получил метод временных соотношений длительности посылки и паузы или длительностей двух биполярных импульсов за время постоянного периода при непрерывной передаче с постоянной частотой повторения [Этот метод раньше имел не вполне удачное наименование «разноплечевого меандра». Меандр, как известно, — это напряжение прямоугольной формы с постоянной скважностью, равной 2. — Прим. ред.]. Принцип реализации этого метода в командной радиолинии иллюстрируется рис. 4. Импульсы на выходе ко-мандодатчика имеют постоянный период повторения. На выходе командодатчика осуществляется широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Команда определяется соотношением длительностей T1 и T2:
Импульсы с командодатчика преобразуются в шифраторе в частотно-мани-пулируемую поднесущую (ШИМ-ЧМн), показанную на рис. 4,6.
На рис. 4,в изображен вид излучаемого передатчиком сигнала (ШИМ — ЧМн — AM). Приемник выделяет импульсы длительностью ti и т2.
Временное соотношение этих импульсов преобразуется в напряжение или ток для управления исполнительным механизмом.
Рис. 5. Структура импульсной последовательности в каналах с временным уплотнением
В основу принципа построения большинства известных многоканальных командных радиолиний с пропорциональным управлением заложен метод временного разделения команд. Однако известны методы построения командных радиолиний с одновременной передачей сигналов пропорционального управления по двум каналам. В радиолиниях для управления моделями такой метод одновременной двухканальной передачи плавно изменяемых команд применяют весьма редко. Однако если быстро чередовать каналы, то команды будут обработаны как передаваемые одновременно. Такое чередование обеспечивает простой электронный .коммутатор. В радиолиниях с тональными методами передачи команд нет необходимости в синхронизации, так как каналы разделяются низкочастотными фильтрами.
