Приемник радиоуправления на базе микросхемы К157ХА2 (28Мгц)
Принципиальная схема приемника радиоуправления.
Приемник предназначен для работы с амплитудно-манипу-лированными сигналами длительностью не менее 0,5 мс. Частота настройки— 28 МГц. Чувствительность при отношении «сигнал/шум», равном 10, не хуже 1 мкВ (10 мкВ без УРЧ). Амплитуда положительных выходных импульсов не менее 200 мВ (Вых.1). Эффективная АРУ обеспечивает изменение этого сигнала в пределах 200—400 мВ при изменении входного в пределах 0,5—2500 мкВ.
Напряжение питания 5—6 В при токе потребления не более 7,5 мА (без УРЧ — 5 мА). Для согласования с цифровой частью аппаратуры (при необходимости) на выходе приемника предусмотрена установка компаратора. Выходной сигнал компаратора (Вых.2) представляет собой отрицательные прямоугольные импульсы стандартной амплитуды, практически равной напряжению питания.
Принципиальная схема устройства приведена на рис. 5.51. УРЧ, гетеродин и смеситель полностью аналогичны предыдущему варианту.
При желании, как и в предыдущей схеме, УРЧ можно из схемы исключить, изъяв детали С1, С2, С4, С5, Rl, R2, R4 и транзистор VT1. В этом случае верхнюю по схеме точку соединения диодов VD1,VD2 необходимо подключить непосредственно к входному контуру (точка соединения С4 и L1). Чувствительность при этом ухудшится до 10 мкВ.
Фильтр нижних частот C9-R3-C6 подавляет побочные продукты преобразования и препятствует просачиванию напряжения гетеродина в последующие каскады. Сигнал с его выхода поступает на микросхему DA1, выполняющую функции усилителя разностной частоты и детектора огибающей.
Первые два транзистора в этой микросхеме образуют предварительный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления. Питание на него подается через эмиттерный повторитель встроенной системы АРУ и может изменятся в диапазоне 2,3—1,4 В в зависимости от амплитуды входного сигнала. Изменяющийся в результате коэффициент усиления обеспечивает в приемнике эффективную АРУ, параметры которой приведены в начале параграфа.
Через конденсатор С17 сигнал поступает на основной усилитель, собранный по дифференциальной схеме. Внешний резистор R8 задает режим работы усилителя по постоянному току. К выводу 4 микросхемы подключается конденсатор С19, определяющий величину отрицательной обратной связи по переменному току в каскаде, а значит и его коэффициент усиления. Продетектированный сигнал снимается с вывода 9 микросхемы. Постоянная составляющая продетектированного сигнала управляет коэффициентом усиления предварительного каскада.
Продетектированный сигнал, прошедший фильтр нижних частот R9-C20 (Вых.1), имеет амплитуду 0,2—0,4 В при синусоидальной огибающей и до 3 В при огибающей в виде коротких прямоугольных импульсов. Последнее обстоятельство обусловлено тем, что эффективность АРУ различна при непрерывной и импульсной огибающих.
Для преобразования выходных сигналов приемника к уровням, необходимым для нормальной работы цифровой части аппаратуры, на транзисторе VT3 собран компаратор напряжения, порог срабатывания которого регулируется подбором номинала резистора R11. Выходной сигнал компаратора (Выход 2) представляет собой прямоугольные импульсы отрицательной полярности.
Устройство можно использовать и для приема аналогового сигнала, например в связной радиостанции или аппаратуре дискретного управления. В этом случае сигнал снимается с Вых.1, а каскад на транзисторе VT3 из схемы исключается.
Детали и конструкция
Печатная плата приемника и размещение на ней деталей изображены на рис. 5.52. На плате предусмотрено место для стабилизатора напряжения на 5 В типа КР1170ЕН5 (DA2), отсутствующего на принципиальной схеме. Его устанавливают, если в других блоках аппаратуры отсутствует стабилизированный источник соответствующего напряжения.
Контурные катушки LI, L2 наматываются на каркасах 5—6 мм и обязательно должны быть заключены в экраны. В противном случае УРЧ будет самовозбуждаться. Катушки одинаковые и содержат по 3 + 6 витков провода диаметром 0,25—0,3 мм. Катушка L3 намотана проводом диаметром 0,15—0,18 мм на резисторе MJIT-0,5 сопротивлением не менее 100 кОм и содержит 24 витка с отводом от середины.
Кварцевые резонаторы в передатчике и приемнике желательно применить одинаковые на 14МГц. В этом случае легко будет добиться их взаимной расстройки, обеспечивающей разностную частоту на выходе смесителя 8—10 кГц. В принципе, можно применить любую пару кварцев при условии, что будет выполнено условие Д/ = [/прд-2/гет| = 8...25кГц. Необходимо только помнить, что разрешенными для передатчика являются частоты (/прД), лежащие в интервалах 28—28,2 МГц и 27,12 МГц ± 0,6 % = 26,96—27,28 МГц. Испытания показали, что наибольший уровень сигнала на выходе микросхемы DA1, при значениях номиналов навесных элементов, указанных на схеме, получается в случае Д/ = 20 кГц.
Диоды смесителя VD1,VD2 типа КД514 можно заменить на КД503А с некоторой потерей чувствительности (примерно в полтора раза). Полевой двухзатворный транзистор BF964 заменяется на отечественные КП306, КП350, КП327 с любой буквой. С изменением рисунка печатной платы можно установить и любой другой УРЧ по одной из схем, широко представленных в радиолюбительской литературе. Если не требуется дальность действия аппаратуры больше 20—30 м, УРЧ из схемы можно исключить так, как это говорилось выше.
Транзисторы VT2,VT3 могут быть типа КТ315 или КТ3102 с любыми буквенными индексами.
Электролитические конденсаторы — любого типа на напряжение, не менее 6,3 В. Остальные конденсаторы использовались импортные дисковые, керамические. Их можно заменить на отечественные, например КМ-6, но при этом может потребоваться увеличение установочных размеров на печатной плате.
Все резисторы — MJIT-0,125 или им аналогичные. Микросхема К157ХА2 может быть заменена на К237ХА2 с изменением рисунка печатной платы.
Антенна приемника — отрезок провода длиной 15—30 см.
Настройка
После проверки правильности монтажа временно впаять вместо резистора R6 подстроечный на 10 кОм. Подключить питание той величины в диапазоне 5—6 В, при которой приемник будет эксплуатироваться, и убедиться, что гетеродин возбуждается. Для этого, контролируя осциллографом напряжение на среднем выводе катушки L3, вращением оси подключенного подстроеч-ного резистора получить на экране высокочастотные колебания частоты 14 МГц.
Переключить осциллограф на 14 вывод микросхемы DA1. Отключить временно АРУ, закоротив вывод 6 микросхемы на корпус. Подключив к входу приемника через конденсатор емкостью не менее 0,01 мкФ генератор стандартных сигналов, установить на его выходе немодулированное напряжение амплитудой 100 мкВ и частотой 28 МГц. Изменяя частоту генератора в небольших окрестностях около 28 МГц, добиться на экране колебаний разностной частоты 8—10 кГц. Сердечниками катушек LI, L2 настроить контура в резонанс по максимуму амплитуды наблюдаемых колебаний.
Коэффициент усиления настраиваемой части схемы существенно зависит от амплитуды гетеродинного напряжения, подаваемого на смеситель. Для ее оптимизации необходимо изменять амплитуду гетеродинного напряжения с помощью подстроечного резистора, добиваясь максимума наблюдаемых на экране осциллографа колебаний. Затем измерить сопротивление подстроечного резистора и на его место впаять постоянный, соответствующего номинала. Правильно настроенный приемник должен обеспечивать на выводе 14 напряжение разностной частоты 12—15 мВ при входном напряжении с генератора стандартных сигналов, равном 10 мкВ.
Далее следует убрать перемычку, блокировавшую работу схемы АРУ и переключить осциллограф на Вых.1 схемы. Отключить временно базу транзистора VT3 от этой точки. На генераторе стандартных сигналов включить режим амплитудной модуляции и установить ее глубину равной 90 %. Уровень выходного сигнала — 100 мкВ. На экране осциллографа должно наблюдаться синусоидальное колебание частотой 1 кГц и амплитудой 300—400 мВ.
На наблюдаемую кривую может быть наложено колебание разностной частоты 8—10 кГц, амплитуда которого не должна составлять более 10 % от основного колебания (рис. 5.53). Уменьшая уровень входного сигнала и подстраивая, при необходимости, входные контуры, убедиться, что чувствительность приемника не хуже 1 мкВ. Припаять базу транзистора VT3 на место.
При использовании на выходе приемника компаратора, его настройка сводится к подбору величины резистора R11. Лучше всего временно заменить его подстроечным, величиной 15 кОм. Перед включением схемы установить максимальное значение сопротивления этого резистора (в противном случае может выйти из строя транзистор) и после включения приемника, контролируя осциллографом сигнал на Вых.2, уменьшать величину сопротивления до тех пор, пока у наблюдаемых на экране импульсов прямоугольной формы длительность отрицательной части периода не станет в два раза меньше длительности положительной части. Уровень сигнала с выхода генератора при этом должен быть установлен 3—5 мкВ. Измерив величину получившегося сопротивления подстроечника, впаять в схему постоянный резистор ближайшего номинала.
Еще лучше настраивать приемник по сигналам передатчика, с которым предполагается совместная работа. Передатчик, включенный в режиме амплитудной манипуляции прямоугольными импульсами, расположить на расстоянии 2—3 м от приемника. Подстраивая частоту передатчика с помощью катушки индуктивности, включенной последовательно с кварцем, добиться на выводе 14 микросхемы прямоугольных импульсов с синусоидальным заполнением.
В пределах прямоугольного импульса длительностью 0,5 мс должно умещаться от 5 (минимум) до 10 периодов синусоидального заполнения. Если с помощью упомянутой катушки не удается уложиться в рекомендуемый диапазон, можно дополнительно попробовать изменить частоту гетеродина в приемнике, подбирая величину конденсатора СЮ. Максимума амплитуды наблюдаемых синусоидальных импульсов необходимо добиваться аналогично тому, как это рекомендовано при настройке с помощью ГСС.
Днищенко В. А. 500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями. СПб.: Наука и техника, 2007. — 464 е.: ил.