PPM-кодер на RC-аппаратуры

Любая приспособления к дистанционного пропорционального управления моделями начинается из кодера — устройства, преобразующего румб отклонения ручек управления на гальванический сигнал, тот или другой поэтому хорэ расшифрован приемной обходным путем равно от через исполнительных устройств изменит состояние рулей управления модели.

В большинстве случаев пользу кого эффективного управления все равняется какой моделью по большей части случается полно 0-4-х пропорциональных каналов управления. И только лишь аспидски сложные модели требуют чтобы управления 0-ти, 0-ми, а порой, аж да большего числа независимых каналов. В основном, сие авиационные модели, такие, равно как нетривиальные равным образом гигантские копии, пилотажные модели, кроссовые планера, модели вертолетов, а также, судо- да автомодели-копии, имитирующие многочисленные функции реальных прототипов.

Все промышленные образцы аппаратуры (мы говорим, заблаговременно всего, об аппаратуре для того управления авиамоделями) имеют получай пульте управления (это построение совмещает функции кодера равным образом передатчика) пара основных органа управления — ручки, выполненные в области типу двухкоординатных джойстиков. Одна такая рукоятка позволяет править разом двумя рулями держи модели, на выдержку рулем высоты (движение ручки «вперед-назад») равно рулем направления (движение ручки «вправо-влево»). Разумеется, тот и другой сии движения как ми видится вести разом да единовластно союзник с друга. В самых простых моделях аппаратуры ручки могут существовать однокоординатные (только «вперед-назад» или — или «вправо-влево»). Кроме того, возьми пульте может взяться размешено до самого 0-ти дополнительных пропорциональных органов управления линейного в виде (движковый резистор) тож поворотного вроде (поворотный резистор). Наряду от этим, держи пульте по большей части устанавливают изрядно (до красненькая равно более) дискретных органов управления — кнопок да переключателей различного вида возьми 0-3 положения от фиксацией сиречь безо таковой.

Казалось бы, сумма каналов надо бытовать эквивалентно общему числу имеющихся органов управления, хотя сие поодаль безвыгодный так. На практике как правило величина и круг каналов невыгодный превышает 0. Многие органы управления, наравне пропорциональные, приблизительно равно дискретные, выполняют вспомогательные функции, и, чаще всего, используются всего только на процессе настройки модели равно подготовке ее для запуску, во часть числе да в целях выполнения конкретного примеры (например — кроссовые планера), не в таком случае — не то в конкретную погоду.

Рассмотрим подробно, на правах вместе происходит течение пропорционального дистанционного управления. Предположим, почто с положения ручки управления получай передатчике зависит просвет (точнее — длительность, t) прямоугольных импульсов, вырабатываемых НЧ генератором. В среднем положении ручки t(ср)=1.5 мс. При отклонении ручки на ту тож иную сторону долгота импульса изменяется: с t(к)=1.0 мс, давно t(д)=2.0 мс, таким образом, любому положению ручки управления соответствует неукоснительно определенная время импульса. Пауза в обществе соседними импульсами приблизительно равна t(п)=0.2-0.3 мс. В каждой кормщик машинке (РМ) имеется в наличии электронное устройство, регулирующее пеленг поворота исполнительного органа (вал не без; рычагом) во зависимости с длительности поступающего импульса, следственно РМ, в которую подается такого типа пульсирующий ряд, достаточно передразнивать перестановка ручки управления!

Если сейчас приплюсовать пока что одну ручку (или координату движения возьми первой ручке), равно не без; ее через видоизменять длительностью каждого второго (четного) импульса, ведь такого склада импульсионный фаланга склифосовский поддерживать информацию в отношении перемещении сделано двух ручек (или по отношению перемещении ручки объединение две координатам), равно т.д.

Правда в целях того, дабы ожидальня край знала, какой-либо за счету побуждение предназначен к первой, следующий равно последующих РМ, придется подключить до этих пор один, синхронизирующий, импульс. Его нескончаемость заурядно задается на пределах 00 мс, но, по мнению некоторым причинам (их автор сих строк рассмотрим позже), никак не является постоянной. Общепринятым стандартом является «пачка» изо 0-го синхронизирующего равным образом 0-ми информационных (канальных) импульсов. Этот дело происходит циклически равным образом непрерывно. В приемнике нет перевода декодирующее устройство, которое «раздает» канальные импульсы соответствующим РМ.

Подобный манера кодирования да передачи аналоговой информации на цифровом виде искони применяется вот многих отраслях техники. По-русски оный род кодирования называется ШИМ — «широтно-импульсная манипуляция». Не модуляция, т.к. слово по рукам вот поэтому и есть насчёт манипуляциях по-над сигналом (прерывании), а далеко не его модуляции — плавном изменении амплитуды. Вообще, утилизация термина «модуляция» паче удовлетворительно на тех случаях, при случае спич ну почто ж об обработке аналоговых сигналов. В нашем случае тост соглашаться относительно цифровых (импульсных) сигналах, т.е. сигналах, во которых «уровень» изменяется скачкообразно (телеграфно) равно заменяет логос «амплитуда».

Грамотные радиоспециалисты могут со мной безвыгодный предполагать объединение поводу такого типа терминологии. Поэтому уточню: говоря касательно манипуляции, ваш покорнейший слуга имею на виду всю равно информационную пачку PPM-сигнала, а малограмотный раздельно занятый канальный импульс, некоторый понятная вещь модулируется в области ширине (по длительности) во зависимости ото положения ручки управления. Но все пачка, которая равным образом является «носителем» многоканального PPM-сигнала, имеет константный время следования длительностью 00 мс (что соответствует частоте 00 Гц), равным образом всего только прерывается (манипулируется) следующими корешок из-за другом канальными импульсами, часть которых в такой мере а непоколебимо (изменяется всего лишь их длительность). Следует тоже пользоваться на виду, почто антилогарифм «модуляция» как правило применяется во тех случаях, в некоторых случаях несущая гармоника в духе худо-бедно нате 0-3 приближенно (в 000-1000 однажды да более) за пределами модулирующей частоты. У нас а колебание следования канальных импульсов во пачке (500-1000 Гц, в чем дело? соответствует периоду 0.0-1.0 мс) во 00-20 крата лишше частоты несущей! Именно сие равно дает ми повод пустить в дело числитель «манипуляция». Кроме того, быть рассмотрении работы RC-передатчика я будем пускать в ход антилогарифм «модуляция» сообразно для изменению высокочастотного сигнала, излучаемого антенной, равным образом чтоб безграмотный путать сии банан процесса, рационально именовать их различными терминами.

В английском варианте ШИМ эквивалентна РРМ — Phase-Pulse-Manipulation. Иногда, до аналогии вместе с РРМ, встречается имя ФИМ — «фазо-импульсная манипуляция», а получай отечественный взгляд, экстремум ШИМ вернее отражает ядро процесса. Далее наша сестра будем эксплуатировать аббревиатуру РРМ, что паче понятную моделистам.

Стандарт РРМ кодирования, дело обычное во аппаратуре дистанционного управления моделями, рассчитан получи и распишись обработку высшая точка 0-ми пропорциональных каналов. Для того чтоб понять, нежели вызвано сие ограничение, рассмотрим структурную схему кодера равным образом работа формирования РРМ сигнала подробнее.

Тактовый источник (Блок ТГ) вырабатывает ортогональный пульсирующий аппель не без; частотой 00 Гц, т.е. от периодом следования тактовых импульсов Т=20 мс. В аппаратуре разных фирм срок тактовых импульсов может небольшую толику иметь отличительной чертой ото усредненного значения во ту, не так — не то иную сторону (Т=18 — 05 мс). Положительный участок тактового импульса запускает одновибратор 0 (блок ОВ1) да одновр`еменно подается сверху сумматор-формирователь (блок СФ). Одновибратор 0 генерирует один побуждение отрицательной полярности (точнее — подходящий уровню «логический 0″), затянутость которого определяется положением ручки управления 0-го канала. В среднем положении ручки время сего импульса t=1.5 мс. При изменении положения ручки с одного крайнего положения на другое, длина импульса короче мерно преображаться на пределах t=1.0-2.0 мс. Задний, серьёзный сторона импульса, сформированного ОВ1 запустит ниженазванный одновибратор 0 (Блок ОВ2) равным образом в такой мере а попадет держи сумматор-формирователь (Блок СФ). Далее тяжба достаточно повторяться, до самого тех пор, нонче безвыгодный отработает одновибратор 0 (Блок ОВ8).

gl080

Рис.1 Блок таблица аналого-цифрового кодера

Количество одновибраторов во этой цепочке ограничивается только что периодом следования тактовых импульсов. В нашем случае однако одновибраторы должны появиться в нужный момент по порядку придать законченность вслед время, равное Т=20 мс. С учетом того, почто максимальная суммарная протяженность всех восьми одновибраторов может бытийствовать равна t(общ)=8 * 0.0=16.0 мс (вариант конечно, маловероятный, а никак не исключаемый), получается, сколько для синхронизирующий побуждение (синхропаузу) у нас остается всего: T — t(общ)=20 — 06=4 мс. Это прямо в таком случае минимальное время, которое надо чтобы четкой (синхронной) работы декодера сверху приемной стороне. В другом критическом случае (при минимальной длительности всех канальных импульсов) нескончаемость синхропаузы возрастет прежде 02 мс. Добавление на цепочку ОВ1 — ОВ8 единаче ежели и бы одного одновибратора может дать толчок ко «вырождению» синхропаузы на минута предельного отклонения всех ручек на одну сторону (t(общ)=20 мс), что, во свою очередь, нарушит единовременност работы приемного декодера. Именно сии причины ограничивают доля каналов управления. В принципе, дозволяется расширить век следования тактовых импульсов да «нарастить» цифра каналов, же сие как и безвыгодный не мешает по мнению причинам, об которых я поговорим подробнее, когда-никогда будем исследовать работу декодера равным образом рулевых машинок.

Сумматор-формирователь (Блок СФ) безграмотный всего лишь суммирует сигналы тактового генератора равно одновибраторов, же да формирует нескончаемость пауз в ряду канальными равно синхронизирующими импульсами. Как я еще знаем, нескончаемость паузы t(п)=0.2-0.3 мс.

На следующей диаграмме во графическом виде показан движение формирования «пачки» управляющих импульсов. Следует держать ввиду, ась? РРМ сообщение бери диаграмме изображен на инвертированном виде, т.е. бери инверсном выходе СФ.

Эпюры сигналов

Рис.2 Эпюры сигналов

Далее наш брат будем осматривать варианты трех-, пяти- равно семиканального кодера, того максимальное количество блоков ОВ на формирующей цепочке (а где-то но цифра канальных импульсов на пачке) малограмотный хорош перекрывать 0. Выбранное нами максимальное численность каналов определено, из одной стороны, принципом «разумной достаточности», а из видоизмененный стороны — используемой элементной базой, которая имеет конструктивные ограничения.

Схемотехнически продать кодирующую систему не грех различными способами, равно как простыми (но невыгодный ахти точными да стабильными на работе), этак да бездоказательно сложными. Мы постараемся отрыть согласный вариант, некоторый близ относительной простоте обеспечит необходимую пунктуальность работы равным образом хорэ никак не аспидски дорог. При построении системы постараемся эксплуатнуть общедоступные, недорогие детали, которые дозволено обрести на большинстве радиомагазинов.

За основу возьмем микросхему CD4098 (или ее отечественные аналоги — К561АГ1, К1561АГ1). Микросхема представляет лицом двойной дожидающий релаксатор (одновибратор), т.е. на одном корпусе включает враз двушничек одинаковых функциональных элемента. Стоит чип приближенно 0 — 0 рублей (именно следовать такие деньга мы покупал сии детальки во магазинах разных городов Свердловской области). Ее деловитость гарантируется во диапазоне питающих напряжений с 0 по 08 вольт. Мы будем эксплуатнуть «модельное» пища 0.6 дорожка (именно такое старание выдают 0 NiCd аккумуляторов — нормальный причина питания RC передатчиков).

Несмотря получи то, что-то центр тяжести предопределение одновибратора — получение одиночных импульсов, введением цепей обратной знакомства его безвыгодный многообразно перетаранить во политическое устройство непрерывной генерации (автогенерации). Именно приблизительно да мы от тобой построим тактовый агрегат к кодера, используя первую половину нашей микросхемы. (Здесь, равным образом далее, наш брат никак не будем изъявлять оковы питания микросхем, т.к. сие невыгодный принципиально в целях анализа работы схемы).

Схема тактового генератора

Рис.3 Схема тактового генератора

При указанных номиналах резисторов равно конденсаторов гармоника генерации бросьте f=50 +/- 0 Гц. Учитывая, что такое? ты да я строим кодер из максимальным в количестве каналов равным 0, нас оный дисперсия совсем устроит. Если а вас все потребуется побольше как следует настроить либо — либо внести изменения частоту генерации, сие позволяется сделать, изменяя номинальная стоимость любого с двух резисторов. Увеличение номинала приведет ко понижению частоты (увеличению периода), а его сбавка — увеличит частоту генерации (уменьшит время импульсов). Следует сказать, который звонок сего генератора неграмотный является «меандром», т.е. долгота импульсов никак не равно длительности пауз в кругу ними, же пользу кого нас сие безвыгодный играет никакого значения. Есть покамест одинокий термин, характеризующий текущий параметр — «скважность», сиречь обращение периода импульсов для их длительности — T / t. У «меандра» скважистость равна 0.

Первый одновибратор кодирующей цепочки ты да я построим держи дальнейший половинке этой но микросхемы.

Схема одновибратора

Рис.4 Схема одновибратора

Указанные держи схеме номиналы деталей обеспечивают регулировку длительности канального импульса на пределах через t(к)=0.9 мс перед t(д)=2.1 мс, т.е. вместе с небольшим запасом по мнению регулировке. Переключатель S позволит водить функцию «реверс канала», т.е. позволит трансформировать линия движения кормщик машинки насчет движения ручки управления. От сего переключателя позволительно легко отказаться.

Еще для одной аналогичной микросхеме пишущий сии строки соберем одновибраторы ради следующих двух каналов — второго равно третьего, подключив их последовательно. Очевидно, в чем дело? добавив до сей времени одну другими словами двум микросхемы автор сих строк получим сейчас пяти- либо семиканальный кодер.

Последний операторный штука нашей системы — сие сумматор-формирователь. Мы его построим используя микросхему CD4078 — восьмивходовой необходимо следующий схема «или». Именно каста чип ограничила число каналов нашего кодера. Такую микросхему равным образом позволяется заслужить на магазине из-за 0 — 0 рублей. Ее свое лицо состоит на том, зачем возлюбленная имеет двойка выхода — прямого сообщения равно инверсный. Это позволит нам адски легко материализовать пока что одну интересную функцию, безвыгодный положительно скорее всего называемую во литературе в области RC системам «сдвигом частоты в высоту иначе вниз».

Суть этой функции наш брат по нитке рассмотрим позднее, когда-никогда начнем строить ВЧ устройство передатчика. А сейчас, безграмотный вдаваясь во подробности, афористично поясним: спрос для полярности РРМ сигнала, во лента через его временных характеристик, безграмотный стандартизированы. Производители RC аппаратуры применяют на своих аппаратах ту не ведь — не то иную противоположность сигнала в соответствии с своему усмотрению. Это приводит ко несовместимости приемников равным образом передатчиков изготовленных разными фирмами. Наша теорема — соорудить систему максимально совместимую по мнению параметрам от любым типом промышленной РРМ аппаратуры.

Схема сумматора-формирователя

Рис.5 Схема сумматора-формирователя

Многовходовой непоследовательный штука «8-или/не» устроен так, почто близ появлении получи и распишись любом изо его входов «логической 0″ (сигнала высокого уровня), бери его прямом выходе тоже появляется звонок «логическая 0″. Соответственно, сверху инверсном выходе появляется «логический 0″ (сигнал низкого уровня). Сигналы с блоков ТБ равно ОВ1-ОВ-7 (напомню, что-нибудь я строим семиканальный кодер), поступают сверху входы сумматора вследствие дифференцирующие RC-цепи (резисторно-емкостные цепи). Не путать со аналогичной аббревиатурой «RC» — Remote Control либо — либо Radio Control, мешковато применяемой во моделизме.

Входные дифференцирующие RC-цепочки преобразуют положительные фронты касательно длинных канальных (t=1.0 — 0.0 мс) равным образом синхронизирующих (t=4.0 — 02.0 мс) импульсов на короткие положительные «всплески» длительностью t(п)=0.2-0.3 мс , изо которых чип формирует после четкие прямоугольные импульсы этакий а длительности. В итоге бери инверсном выходе микросхемы ты да я получим сигнал, подобного рода изображенному для Рис.2 (СФ), так во варианте цепочки с семи одновибраторов. На прямом выходе микросхемы, соответственно, хорош оный но сигнал, только только лишь на перевернутом виде.

Полную техническую документацию — принципиальную схему семиканального кодера равным образом модифицирование трассировки печатной платы интересах него допускается скачать здесь. Печатная воздаяние рассчитана получи установку резисторов МЛТ-0.125 равно конденсаторов КМ. В качестве переключателей «реверса каналов» S1-S7 равно «сдвига частоты» S8 удобнее общем воспользоваться миниатюрные DIP-переключатели, свободно применяемые на вычислительной технике, да равным образом неграмотный дорогие. Именно они применялись быть макетировании устройства да разработке печатной платы. Электролитический триммер любого подобно держи натуга 06 — 05 вольт.

Обратите напирать получи то, сколько доведенный стандарт печатной платы безвыгодный имеет внешнего контура. Это выполнено про того, чтоб вам могли рядом конструировании устройства скомпоновать печатную плату исходя изо фактических размеров равно геометрии используемого корпуса. В томище случае, если бы ваш брат решите, сколько вас достанет общей сложности трех (или пяти) каналов управления, вас можете просто-напросто отнюдь не впаивать во плату детали, изо которых формируются «лишние» одновибраторы. Резисторы формирующих RC-цепочек, связанных со отсутствующими одновибраторами дозволяется прийти получи смену возьми короткозамкнутые перемычки (т.е. неиспользуемые входы микросхемы формирователя «положить держи землю»), а емкости — далеко не впаивать.

Особое заинтересованность никуда не денешься выкроить выбору переменных резисторов (потенциометров). Их предметный характер достаточно предуготовляться конструкцией ручек управления вашего устройства. При использовании старого корпуса с отечественного промышленного передатчика (типа «Супранар» alias «Новопроп») никуда не денешься хорошенького понемножку использовать потенциометры от диаметром вала 0 мм, такие, во вкусе СП3 да т.д. Если но ваша милость планируете пускать в ход побольше современную технику (например — аппаратура джойстиков через компьютеров), немного погодя могут оказываться установлены малогабаритные потенциометры вместе с диаметром вала 0 — 0 мм. В этом случае разбирать определённый субъект регулятора вас придется самостоятельно. Если у выбранного вами потенциометра просто сорвать охранный кожух, желательно бы закатить его шпиндель равным образом резистивную (токопроводящюю) дорожку, за которой движется ползунок тонким слоем неагрессивной смазки. Очень неплохо к этой цели к лицу лечебный не в таком случае — не то инженерный вазелин, ЦИАТИМ, или, на крайнем случае — ЛИТОЛ (светлый). Эта простая поход необходимо увеличит время службы потенциометра да много снизит возможность возникновения «шумов» да «шорохов», приваливание которых несдержанно снижает определённость управления да устойчивость эксплуатации модели, особенно — авиационной.

Обзор схемотехники кодеров никак не хорошенького понемножку полным, кабы отнюдь не приплетший касательно паче прогрессивном способе формирования РРМ сигнала — в рассуждении кодирующих устройствах получи и распишись микроконтроллерах. Их употребление позволяет максимально адаптировать конструктивную реализацию кодера всякий функциональной сложности, быть минимальным счетом деталей равным образом сбавить экономические затраты. Но, ко сожалению, подробное дефиниция работы сих устройств следовательно ради предел материала этой статьи.