Принципиальная схема регулятора хода (вариант 7)
Лучшую пропорциональность между входными и выходными импульсами обеспечивает цифровой удлинитель. Вариант регулятора хода с таким удлинителем приведен на рис. 7.20. Ждущий мультивибратор, временной дискриминатор и удлинитель импульсов существенно отличаются от примененных в предыдущих вариантах, поэтому рассмотрим их принцип действия подробнее.
В исходном состоянии на прямом выходе триггера DD1.1 (вывод 1) — уровень логического нуля. Достигается это заземлением асинхронного входа «S1» (вывод 7). Конденсатор С1 разряжен через открытый диод VD1 практически до нуля. На синхронный вход «Л» (вывод 6) подан высокий потенциал, что в соответствии с логикой работы триггера вызывает его опрокидывание по переднему фронту положительного канального импульса тк.
На выходе триггера устанавливается высокий логический уровень, диод VD1 запирается, начинается заряд конденсатора С1 через большое сопротивление резисторов R1 и R2. Напряжение на асинхронном входе «R1» (вывод 4) нарастает. При достижении этим напряжением уровня логической единицы происходит обратное опрокидывание триггера.
Конденсатор быстро разряжается через открывающийся диод VD1. Таким образом, на выходе формируется положительный импульс, длительность которого топ можно регулировать потенциометром R2. Временной различитель реализован на микросхеме DD2. Легко убедиться, что если тк > топ, то разностный импульс Дт положительной полярности образуется на выводе 10 этой микросхемы, а в противном случае — на выводе 4.
Эти выходы подключены к асинхронным входам второго триггера микросхемы DDI.
В первом случае высокий потенциал появится на выводе 15 триггера, диод VD2 запрется и разблокирует базовую цепь транзистора VT4. При наличии положительных импульсов на выводе 7 микросхемы DD4 (их происхождение выясним позже) транзистор будет открываться сам и отпирать выходные ключи VT2, VT6, обеспечивая вращение двигателя.
Во втором случае полностью аналогично будет обеспечено вращение двигателя в противоположную сторону. Полезно обратить внимание на то, что теперь управляющие импульсы поступают в обоих случаях с одного и того же выхода удлинителя импульсов (выводе 7 DD4).
Теперь собственно об удлинителе. Разностные импульсы, при любом соотношении тк и топ, появляются на одном и том же выходе временного различителя (вывод 11 DD3.4). Они имеют отрицательную полярность. Инвертированные вторым элементом микросхемы DD3, эти импульсы (пропорциональные величине переданной команды), поступая на вывод 6 DD3.3, разрешают работу тактового генератора, собранного на этом элементе.
Период тактовых импульсов (Т1) с помощью потенциометра R8 выбирается таким образом, чтобы при максимальной величине команды (Дт = 0,5 мс) на выходе генератора успели сформироваться ровно 15 импульсов (рис. 7.21, а, б). Их полярность отрицательная, поэтому они инвертируются элементом DD3.4, что необходимо для нормальной работы реверсивного счетчика DD4.
Через развязывающий диод VD5 положительные импульсы поступают на счетный вход микросхемы (вывод 15). В течение времени Дт на переключающем входе микросхемы (вывод 10) присутствует высокий потенциал с вывода 3 DD3.2, что обеспечивает счет на увеличение. Счет ведется по переднему фронту тактовых импульсов.
В первый же момент, в соответствии с логикой работы счетчика, на выходе переноса (вывод 7) появляется высокий уровень, сохраняющийся там все время, пока содержимое счетчика не равно нулю (рис. 7.21, в).
Именно этот импульс и управляет выходными транзисторами. Покажем, что его длительность пропорциональна длительности разностного импульса Дт.
Выходной импульс, помимо прочего, подается на вывод 12 второго тактового генератора, собранного на элементе DD3.1, разрешая его работу. Период следования этих импульсов (Т2) устанавливается потенциометром R5 в соответствии с равенством Т2 = 40TJ (рис. 7.21, г). Короткие положительные импульсы с выхода дифференцирующей цепи, соответствующие положительным перепадам (рис. 7.21, д), подаются на счетный вход счетчика.
К моменту прихода первого из них высокий потенциал на переключающем входе (вывод 10) уже отсутствует, и счетчик работает на вычитание. Процесс продолжается до тех пор, пока содержимое счетчика не обратиться в нуль. В этот момент заканчивается положительный импульс на выводе 7 счетчика, и работа второго тактового генератора прекращается.
Из графиков видно, что длительность выходного импульса будет составлять величину, в сорок раз большую длительности Дт. Хотя длительность будет изменяться дискретно, шаг дискретизации настолько мал, что на плавности регулировки скорости вращения двигателя практически не сказывается.
При изменении Дт в пределах 0—0,5 мс, количество импульсов, генерируемых обоими тактовыми генераторами, будет пропорционально изменяться в пределах 0—15 с сохранением коэффициента удлинения выходного импульса (в нашем случае — 40).
Схема выходного ключевого усилителя никаких особенностей не имеет.
Детали и конструкция
Печатная плата изображена на рис. 7.22 и никаких комментариев не требует. Перед монтажом деталей необходимо впаять перемычки П1—П6. Конденсаторы СЮ и С11 устанавливаются непосредственно на двигателе. Требования к деталям такие же, как и в предыдущем варианте. Напомним, что времязадающие конденсаторы CI, С4 и С7 должны быть пленочными.
Настройка
Ждущий мультивибратор настраивается по вышеописанной методике на опорную длительность топ = 1,5 мс. Далее, обеспечив разность Дт = 0,5 мс, потенциометром R8 необходимо добиться, чтобы на выводе 10 DD3.4 вырабатывалось 15 импульсов. Аналогичное количество импульсов, но гораздо большей длительности, устанавливается на выводе 11 DD3.1 с помощью потенциометра R5. При исправных деталях и правильном монтаже остальная часть схемы в проверке не нуждается. Настройки производятся при отключенном двигателе.
Днищенко В. А. 500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями. СПб.: Наука и техника, 2007. — 464 е.: ил.