Аппаратура радиоуправления на Arduino

Простейшее радиоуправление. Специально для начинающих.

Автор: Матроскин Опубликовано 14.09.2011 Создано при помощи КотоРед.

Решил сделать схемы которые делал в детстве и они у меня не получились иописать свои ошибки. Тогда я никак не мог понять почему я передатчиком посылаю одни команды, а приемником если и принимаю, со совсем что то непохожее. Сейчас я конечно знаю почему у меня так получалось, но в виду излишка свободного времени решил все это сделать в железе как тогда в детстве. Ностальгия наверное.Для начала взял самые простейшие схемы, Тем более форум просто забит вопросами «Как сделать радиоуправление на одну команду».

Когда начинал писать, то думал, что постепенно дойду и до сложных постепенно усложняя приемную и передающую часть., т.к. в каждом конкретном случае возникают проблемы совершенно разные. К примеру вместо сверхрегенератораприменить для радиоуправления простую и дешевую микросхему TDA7000 или TDA7021.

Подход в этом случае будет немного другой, т.к. там будут действовать другие дестабилизирующие факторы. Конечно для профессионалов эта идея покажется смешной, но для начинающих в качестве первой конструкции по моему самое то и поняв общие принципы можно уже с понятием делать на специализированных микросхемах.

На TDA7000(70221) по моему и схема и настройка будет еще проще. В ней, при её простоте заложено довольно  много возможностей для целей радиоуправления.

К сожалению статья моя раздулась до безобразия, а я успел только про примитивные сверхрегенераторы на 27 мгц написать, поэтому я ими и закончил

Понятно подходы выделения полезного сигнала при радиоуправлении различны для разных приемных и передающих систем. У каждой системы есть свои особенности.

Даже если взять тот же сверхрегенератор, но частоту взять раз в десять больше, то одно проблемы отпадут, но появятся новые.

К сожалению в этой статье до этого не дошел, хотя сам передатчик и приемник сверхрегенератор на частоту 225 мгц сделал.

На этих частотах обработка сигнала и его выделение проще, но труднее сама аппаратура, но при этом открываются большие возможности в конструировании малогабаритной аппаратуры радиоуправления на большие расстояния..

Вот даже моя примитивная система на 225 мгц работает в пределах квартиры без всяких антенн. Частоту взял именно эту просто из за того, что вытащил кварц на 25 мгц из старой сетевой карточки и сделал на его основе передатчик. Справа там просто мультивибратор на логике, что бы сигнал передатчика промодулировать.

А это приемник сверхрегенератор на частоту 225 мгц.

Монтаж на пятачках. Считаю, что для макетов идеальный способ. Расположение пятачком делается в процессе монтажа и заранее неизвестно. Прочитать об этом способе можно в книге С.Г. Жутяев «Любительская УКВ радиостанция»

 https://www.cqham.ru/ftp/1-29.djvu

 С этим все. Начинаю со сверхрегенераторами на 27 мгц, а там как получится.

 Понятно, что сначала нужно было сделать простейший маломощный передатчик — маячек для моих экспериментов. Схему сделал для данных целей самую примитивную. Сделал на трех транзисторах. Генератор на 27 мгц и мультивибратор на микросхеме. В дальнейшем этот мультивибратор для однокомандной апппаратуры будет лишний. Его приделал только для настройки. Питание 4,5 вольта.

 Как говорил, схема сверхрегенератора классическая. Катушка такая же, как и в передатчике. Транзистор КТ315Б

Подключил к УНЧ и антенну длиной 15 см. Покрутил R2 и добился шумов суперизации.

Взял книжку книжку Г. Миль «Электронное дистанционное управление моделями» Подцепил осциллограф к точке «1» на схеме и как подозревал картинка моя было и близко на эту не похожа.

 Что я только не крутил, но они форму менять не хотели или их уровень поднимался выше от нулевой линии, что тоже уменьшало чувствительность.

Дроссель в эмиттере у меня был самодельный. Намотано 50 витков провода на резисторе 100 ком. От отчаяния взял и поставил фабричный дроссель ДПМ-01 и произошло чудо. Осциллограмма сразу приняла приличный вид и чувствительность улучшилась.

 Стал экспериментировать с самодельными дросселями. Во всяком случае на 27 мгц наиболее близким к этому оказался намотанный на ферритовом кольце дроссель диаметром 10 мм. Витков 35. Тип феррита не знаю. Взял случайный. Дальше эксперименты прекратил, но понял, что дроссель в сверхрегенераторе очень важная часть и никогда его не нужно как иногда рекомендуют мотать просто на резисторе.

Настала пока делать однокомандную управление. В теории все просто выглядит. Когда несущей нет, то сверхрегенератор сильно шумит. Этот шум нудно выпрямить и использовать как команду. Если подать просто несущую, т.е. включить передатчик без модуляции, то эти шумы пропадают. После детектора получается ноль, а это равносильно подаче команды. Эта система привлекает тем, что когда передатчик отключен, то на выходе приемника нет ложных команд. Шумит он и шумит.

Вот и у Г. Миля об этом написано.

Такая привлекательная простая схема. Жалко, что на практике она очень нестабильно работает. Так и у меня в те годы получилось и решил я её добить. Может кому пригодится. Дело в том, что на выходе сверхрегенератора присутствует переменное напряжение суперизации, как видели оно порядка единиц вольт, хотя и частота у него намного больше напряжения шумов, но величина шумов всего лишь несколько милливольт и эффективно отделить их очень затруднительно. Конечно идеальный случай поставить НЧ трансформатор илиФНЧ на LС элементах, но лень мотать тысячи витков. Хотя в давние времена люди были не такие ленивые и мотали такое.

Здесь нужно заметить, что если сверхрегенератор использовать для приема голоса, то сильное подавление частоты суперизации можно не делать. Просто не нужно будет подавать на УНЧ сильный сигнал, что бы не загонять его в режим отсечки этим напряжением суперизации. В нашем случае это напряжение нужно убрать как можно сильнее. На выходе сверхрегенератора стоит примитивный фильтр НЧ на R5, С7 но все, на что он способен, так получить на его выходе вот такое с амплитудой порядка 0,2 вольта, а шумов при таком на экране осциллографа еще и не видим, хотя они там точно есть. Амплитуда этих шумов совсем мала. Это картинка в точке «2»

Если присмотреться, то наши шумы чуть видны в верхней части этих импульсов.

При таком безобразии приемник будет реагировать не на шумы, а на эти импульсы.

Т.к. ни LCфильтр мне не хочется, ни трансформатор ставить, то остается единственны путь, это поставить активный RС фильтр с частотой среза в несколько килогерц.

Взял опять на транзисторе. После фильтра поставил усилитель с маленьким выходным сопротивлением и получил основной блок для дальнейших экспериментов.

Если теперь посмотреть сигнал в точке «3» при отсутствии несущей, то видим только шум сверхрегенератора приличной амплитуды. Он то и является в нашем случае сигналом команды.

Кстати макет базового блока так выглядит. Виден монтаж на пятачках. Конструкция довольно жесткая. Можно спокойно её бросать и ничего с ней не будет. Все сделано на выводах деталей обрезанных до размера 1 – 2 мм

Единственно желательно сердечник катушки закрепить.

Теперь имея базовый блок делаем для начала простейшее однокомандное управление.

Принцип простой. Шумы уже выделили. Теперь их усилим, продетектируем, подадим на триггер Шмита и дальше на силовой ключ. Если передатчик не включен, то светодиод горит. При включении передатчика шумы пропадают и светодиод гаснет. Если нужно другая логика, то нужно добавить еще один ключ или вместо светодиода поставить реле, но это уже нюансы.

Это макет однокомандного управления так выглядит.

Передатчик для него до безобразия просто выглядит. Просто генератор на кварце 9 мгц работающий на третьей механической гармонике. Его просто включают или выключают.

В принципе можно сделать и без кварца. Для увеличения мощности в генераторе поставил два транзистора КТ315 в параллель, что тоже необязательно. Можно один или что то мощнее, например КТ603 или КТ3117

А это полная схема. Вверху базовый блок, снизу дешифратор команды.

Деталей получилось довольно много, но это компенсируется простотой и наглядностью настройки, где каждый каскад выполняет одну определенную функцию.

 Теперь, как и задумал элементарные принципы передачи нескольких команд. Я взял две команды, хотя по этому принципу можно сделать порядка четырех.

Принцип частотного разделения каналов. Принцип широко известен. Правда для разделения каналов в аналоговых системах обычно применяют избирательные LС фильтры, но это не для ленивых, а коты как известно здорово ленивые.

 Вот здесь схема с катушками из книги Г. Миля.

Поэтому фильтры решил взять активные на RС. Схем много перепробовал, но не понравились. Больше понравился фильтр Мюллера Фогта. О нем тоже в книге Г. Миля написано.

Базовый блок прежний, только после него вместо усилителя и триггера Шмита пришлось поставить усилитель-ограничитель, т.к. случались ложные срабатывания когда передатчик расположен близко от приемника. Было одновременное срабатывание двух соседних  каналов. Когда поставил ограничитель и ограничил величину сигнала поступающих на фильтры, этот дефект пропал.

И наконец полная схема вместе с фильтрами и выходными ключами. Частоты я брал случайные. Первая получилась 1200 гц, вторая 750 гц. Желательно, что бы они не делились на целое число и не создавали в тракте гармоники, т.е. выбор 1200 гц и 600 гц был бы совсем не удачен в данном случае.

Само собой схемы фильтров можно взять и другие, но мне эти понравились.

 А это внешний вид макета.

Теперь к передатчику можно переходить. Схема стандартная. Задающий генератор на кварце 9 мгц. Кварц работает на третьей механической гармонике. Дальше идет апериодический буферный каскад в котором происходит также модуляция. Подобная схема модуляции позволяет сделать большую скорость передачи, хотя требует дополнительного каскада. Выходной каскад самый примитивный. Если в нем предусмотреть цепи согласования с антенной, то параметры его конечно улучшаться. Так же можно в оконечном каскаде поставить и более мощный транзистор, хотя бы КТ603, но у меня не было этих целей. Я начал антенну согласовывать, но бросил, т.к. дальности для моих экспериментов и так хватало, а так при желании мощность его можно существенно увеличить особо не раздувая габаритов.

Модулятор по сути два мультивибратора работающих на разных частотах.

На схеме все понятно. Включаем или один мультивибратор или другой.

Там резистор R17можно подобрать для увеличения мощности, но я не стал. Мне большая мощность не нужна была для экспериментов.

А это макет передатчика с которым я экспериментировал. Система само собой полностью работоспособная. Там видна спиральная антенна и удлиняющая катушка. Окончательно я её не настроил, т.к. большой дальности не преследовал на данном этапе своих экспериментов.

Все!

Силы мои иссякли, да и по опыту знаю, что чем длиннее статья, тем меньше охотников дочитать её до конца. Хотел сделать еще дистанционный аналоговый термометр, но выдохся. Просто на входе модуляции передатчика поставить генератор управляемый напряжением, а в качестве дешифратора приемника поставить преобразователь частота-напряжение. Такие ставили в аналоговых частотомерах.

 В заключение хочу сказать, что конечно вместо примитивных шифраторов и дешифраторов на транзисторах здесь можно поставить более совершенные шифраторы и дешифраторы на логике или на МК в которых предусмотреть дополнительно свою систему зашиты достоверности информации дополнительно к этой, хотя не вижу смысла делать такое к таким примитивным передатчикам и приемникам.

Файлы:11.png

Все вопросы в Форум.

—>

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Эксперименты с простым радиоуправлением на доступных деталях.Простая, 6-ти командная RC.«Поехали кататься!» или машинка на радиоуправленииРадиоуправление Самолетом на MRF49XAРадиoуправление на чипе СС1101Радиоуправлениe на модулях ZETA10 командное радиоуправление на MRF49XAРадиоуправляемые ворота.