Комбинированный многоканальный шифратор

Принципиальная схема

Принципиальная схема двухканального варианта шифратора приведена на рис. 2.49. За основу взята схема, рассмотренная в разделе 2.3.5, которая дополнена логическими элементами, улучшающими форму вырабатываемых канальных импульсов. Изменена также и схема формирователя выходных импульсов. Увеличение количества каналов производится простым добавлением одинаковых формирующих секций.

Тактовый генератор собран на элементах DD1.4, DD1.3 по традиционной схеме. Период следования импульсов регулируется подстроечным резистором R1. Дифференцирующая цепочка C1,R3 совместно с диодом VD1 формирует короткий положительный импульс начала командной посылки. В этот же момент времени отрицательный перепад напряжения на выводе 10 DD1.3 запускает формирователь первого канального импульса, собранный на транзисторе VT1 и инверторах DD1.1, DD1.2.

Принцип действия

В исходном состоянии транзистор VT1 открыт за счет подачи положительного смещения в базу через резисторы R5, R6 (рис. 2.50, а). Конденсатор С4 заряжен практически до напряжения питания, так как оба крайних вывода потенциометра подключены к плюсу источника (на выводе 10 DD1.3 в исходном состоянии уровень логической единицы), а нижняя обкладка конденсатора находится под небольшим потенциалом на базе открытого транзистора.

Положительной при этом является верхняя по схеме обкладка конденсатора. В момент отрицательного перепада напряжения на выводе 10 DD1.3 нижний по схеме вывод потенциометра R4 оказывается подключенным к корпусу. Начинается перезаряд конденсатора С4 по цепи: «плюс» источника питания — резисторы R5, R6— конденсатор С4— нижняя часть потенциометра R4 — корпус.

Напряжение на базе VT1 скачком смещается в область отрицательных значений на величину, определяемую положением движка потенциометра R4, связанного с ручкой управления скоростью движения модели (рис. 2.50, а). Транзистор запирается, и на его коллекторе формируется положительный импульс напряжения, а на выходах инверторов DD1.2, DD1.3 — отрицательные импульсы (рис. 2.50, б).

Длительность формируемого импульса определяется временем перезаряда конденсатора, которое зависит как от величины скачка напряжения на базе, так и от постоянной времени цепи перезаряда, определяемой емкостью конденсатора С4 и суммарным сопротивлением резисторов R5, R6 (сопротивлением нижней части потенциометра R4 на их фоне можно пренебречь). Так как перезаряд происходит практически от удвоенного напряжения питания, а рабочим является начальный участок экспоненты, напряжение на базе меняется по линейному закону (рис. 2.50, а), что обеспечивает пропорциональность длительности импульсов положению движка потенциометра R4.

Импульс заканчивается при достижении напряжением на базе порога открывания транзистора. Инверторы на выходе формирователя обеспечивают требуемую полярность и высокую крутизну фронтов вырабатываемых импульсов. По окончании отрицательного импульса на выводе 10 DD1.3, длительность которого, кстати, обязательно должна быть больше максимально возможной длительности канального импульса, происходит быстрый заряд конденсатора С4 через резистор R4 до исходного значения.

Зависимость длительности импульсов формирователя от двух величин (номиналов сопротивлений R4 и R6) существенно облегчает установку исходной длительности и требуемого диапазона ее изменения (при настройке).

Формирователь второго канального импульса реализован на транзисторе VT2 р-п-р структуры и инверторах DD2.1 и DD2.2 по аналогичной схеме, с той лишь разницей, что все импульсы и перепады напряжений имеют противоположную полярность, что приводит к необходимости двойного инвертирования коллекторных импульсов перед подачей на дифференцирующую цепочку. При увеличении количества каналов следующая пара формирователей подключается к выводу 3 DD2.1. Входом при этом должен являться нижний по схеме вывод резистора, аналогичного в этой паре потенциометру R4.

Короткие положительные импульсы с выходов диодов VD1— VD3, соответствующие границам между канальными импульсами, суммируются на резисторе R14 и поступают на вход формирующего устройства, собранного на элементах DD2.3, DD2.4 и интегрирующей цепочке R15, С9. В исходном состоянии напряжение на выводе 10 DD2.3 равно нулю. Каждый из входных импульсов инвертируется элементом DD2.4 и быстро разряжает до нуля конденсатор С9, вызывая скачкообразное нарастание выходного напряжения на выводе 10 до уровня логической единицы.

Затем начинается заряд С9 через большое сопротивление R15. При достижении напряжением на конденсаторе уровня логической единицы, элемент DD2.3 опять опрокидывается, формируя тем самым на своем выходе положительный прямоугольный импульс, длительность которого определяется постоянной времени заряда конденсатора С9. Конденсатор СЮ необходим для «заваливания» фронтов выходных импульсов с целью сужения их спектра.

Детали и конструкция

Печатная плата приведена на рис. 2.51. Помимо рассматриваемого шифратора, на ней размещен также вариант ЧМ-передат-чика из раздела 3.6.2. Печатная плата выполнена из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1—1,5 мм.

Ручки управления произвольной конструкции пропускаются в прямоугольные прорези платы и крепятся на осях потенциометров R4 и R9. В простейшем случае они могут быть вырезаны из двухстороннего стеклотекстолита толщиной 2,5—Змм и припаяны к осям. Сами потенциометры припаиваются к плате горизонтально своими выводами и выступами, имеющимися на корпусе.

В схеме шифратора все постоянные резисторы — типа МЛТ-0,125 или им аналогичные. Подстроечные резисторы R1, R6, R11 могут быть типа СГ13-386 или РП1-63Мг. Переменные R4 и R9 — типа СПЗ-16а. Можно применить и СП4-1, но это повлечет изменение установочных размеров и способа крепления к плате. Транзисторы КТ315 и КТ361 можно заменить соответственно на КТ3102 и КТ3107 с любым буквенным индексом.

Конденсатор С8 — любой малогабаритный электролитический. С2, С4, С6, С9 — обязательно пленочные, например К73-17. Остальные конденсаторы — керамические КМ-6 или им аналогичные. Диоды КД522Б можно заменить на любые кремниевые малогабаритные.

Настройка

Движки подстроечных и переменных резисторов следует установить в среднее положение. После подключения источника питания необходимо убедиться в наличии +3 В на выходе стабилизатора DA1. Подключив осциллограф к выводу 10 DD1.3, проконтролировать наличие положительных импульсов. Потенциометром R1 установить период следования Т„ = 10 мс (при количестве каналов более двух— Тп = 20 мс. Для этого может потребоваться увеличение емкости С2).

Переключить осциллограф к базе VT1 и установить потенциометром R4 амплитуду отрицательной «пилы» (рис. 2.50, а) равной 1 В. Зафиксировать ручку управления на оси потенциометра. Потенциометром R6 установить длительность отрицательных импульсов на выводе 3 DD1.1 тк1 = 1,5 мс (рис. 2.50, б). Отклоняя ручку управления в крайние положения (±30°) убедиться, что Дт = ±0,5 мс. Если Дт < ±0,5 мс, уменьшить амплитуду пилы на базе VT1 с помощью R4, зафиксировав новое положение ручки управления как нейтральное, и вновь установить потенциометром R6 ij = 1,5мс. Если Дт > ±0,5 мс, то амплитуду пилы увеличить. Манипуляции повторять до тех пор, пока в нейтральном положении длительность импульсов станет равной 1,5 мс, а в крайних положениях приращение составит 0,5 мс.

Аналогично устанавливаются границы импульсов на всех остальных формирователях. Необходимо учитывать, что «пила» на базах транзисторов р-п-р структуры имеет положительную полярность.

Подключить осциллограф к выводу 12 DD2.4 и убедиться в наличии коротких треугольных импульсов амплитудой не менее 2 В. В противном случае увеличить емкость конденсаторов С1, С5, С7 до 1500—2200 пФ. Подбором емкости конденсатора С9 установить длительность положительных импульсов на выводе 10 DD2.3 приблизительно равной 0,5 мс.

Днищенко В. А.  500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями.  СПб.: Наука и техника, 2007. — 464 е.: ил.