Передающая часть рулевой машинки

Устройство относится к радиотехническим устройствам и может быть использовано для передачи высокочастотных сигналов с целью радиоуправления моделями беспилотных летательных и судовых аппаратов, может быть использовано также для поворота фотоэлектрических систем и гелиоконцентрирующих энергоустановок в необходимом угловом диапазоне. Управление беспилотными аппаратами имеет важное значение для исследования объектов, процессов в труднодоступных местах, опасных для жизни и здоровья.
Известно большое число систем управления и из ряда разработок наиболее близкими по функциональному назначению является радиопередающее устройство (патент РФ № 112509, МПК Н01Р 1/205, опубл. 10.01.2012, бюл. № 1), содержащее передатчик, фильтр, содержащий фильтр высоких и низких частот и нагрузку, датчик модуля коэффициента отражения, антенну и радиочастотные кабели.
Данное устройство обеспечивает измерение модуля коэффициента отражения в антенно-фидерном тракте. По этим данным делают вывод о согласованности параметров тракта, от которого зависит стабильность и надежность радиосвязи между приемной станцией и передатчиком летательного аппарата. При наличии в антенно-фидерном тракте датчика модуля коэффициента отражения в наземных условиях по показаниям этого датчика настраивают тракт до нужной величины КСВН, после этого тракт устанавливают на борт летательного аппарата. Контроль согласования возможен на протяжении всего полета воздушного судна. Таким образом осуществляется контроль согласования по ВЧ параметрам всех входящих в тракт элементов, и тем самым, удается получить высокую надежность радиолинии.
Недостатком такого устройства является невозможность осуществления задания курса и направления летательного аппарата или беспилотного судна, поскольку отсутствует элемент формирования сигнала для управления поворотом руля передающей части рулевой машинки.
Известно радиопередающее устройство (патент РФ № 114249, МПК Н01Р 1/205, опубл. 10.03.2012, бюл. № 7), содержащее кабельный антенно-фидерный тракт с передатчиком, антенной, фильтрами и согласованной нагрузкой, при этом в нем установлен трехплечевой ферритовый циркулятор, к первому плечу которого подключен передатчик, ко второму - антенна, а к третьему - согласованная нагрузка, высокочастотные кабели.
Недостатком такого устройства является присутствие на входе передатчика, кроме передающего сигнала, сигнала обратной волны, который является вредным. Фильтрация не может подавить первую гармонику данного отраженного сигнала и он, поступая на выход передатчика, может расстроить выходной каскад. При этом возникает рассогласования входа передатчика и антенно-фидерного устройства, что приводит к изменению уровня выхода сигнала или выходу из строя передатчика.
Технической задачей является создание схемотехнического решения для управления аппаратом, судном, механизмом задания управления механизма с высокой степенью точности.
1
1
2
4
5
Сущность технического решения: передающая часть рулевой машинки, включающая источник питания, передающую антенну и высокочастотные кабели, дополнительно содержит последовательно соединенные с источником питания задающий генератор, собранный на транзисторе VT, а его колебательный контур собран на элементах L, С, широтно-импульсный модулятор, собранный на микросхеме DA1, и модулятор, выполненный на транзисторах VT и VT, соединенный с передающей антенной, последовательно соединенные между собой генератор импульсов, интегратор и компаратор, соединенный с широтно-импульсным модулятором, причем генератор импульсов, интегратор и компаратор соединены с источником питания.
Устройство обеспечивает генерирование высокочастотных сигналов определенного диапазона частот.
Общими с прототипом признаками являются:
источник питания,
передающая антенна и высокочастотные кабели.
Отличительными признаками являются:
1
1
2
задающий генератор, собранный на транзисторе VT, а его колебательный контур собран на элементах L, С,
широтно-импульсный модулятор, собранный на микросхеме DA1,
4
5
модулятор, выполненный на транзисторах VT и VT, соединенный с передающей антенной,
последовательно соединенные между собой генератор импульсов, интегратор и компаратор, соединенный с широтно-импульсным модулятором,
генератор импульсов, интегратор и компаратор соединены с источником питания.
На фиг. 1 представлена блок-схема передающего устройства рулевой машинки.
На фиг. 2 представлена схема передающая часть рулевой машинки.
Устройство содержит (фиг. 1) последовательно соединенные источник питания 1, задающий генератор 2, широтно-импульсный модулятор 3 и модулятор 4, соединенный с передающей антенной 5, последовательно соединенные между собой генератор импульсов 6, интегратор 7 и компаратор 8, соединенный с широтно-импульсным модулятором 3, причем генератор импульсов 6, интегратор 7 и компаратор 8 соединены с источником питания 1.
Передающее устройство рулевой машинки, содержащее задающий генератор 2, генератор треугольных импульсов 6, интегратор 7, компаратор 8 формируют импульсы на широтно-импульсном модуляторе 3, в котором происходит заполнение тактовыми импульсами сигнала управления с задающего генератора 2 и через модулятор 4 высокочастотные сигналы передаются на передающую антенну 5. Питание всех узлов и элементов устройства осуществляется от источника питания 1, в качестве которого может быть использован гальванический элемент или аккумулятор.
1
1
2
2
2
5
6
2
5
3
4
7
5
6
3
2
3
3
5
9
10
8
Задающий генератор 2 собран на транзисторе VT (фиг. 2). Его колебательный контур, собранный на элементах L, С настроен на частоту 13,5÷14 МГц. Задающий генератор 2 формирует основную частоту. Колебания высокой частоты через катушку связи L подаются на базу VT каскада удвоения частоты, в цепи коллектора которого происходит выделение 2 или 3 гармоники высокочастотного устройства. Смещение на базе транзистора автоматическое за счет детектирования токов высокой частоты эмиттерным переходом. Колебательный контур С, C в цепи коллектора VT настроен на частоту 27-28 МГц. Для настройки на частоту 27-28 МГц параллельно C и L включен подстроенный конденсатор. Смещение в цепи эмиттера осуществляется элементами RC. Колебательный контур С, C, L с VT представляет собой умножитель и выделяет 2 и 3 гармонику. Напряжение высокой частоты с этого контура подается на эмиттер транзистора VT, включенного по схеме с общей базой выходного каскада передатчика. В коллекторную цепь транзистора VT включен выходной контур LC, настроенный на частоту 27-28 МГц. Связь антенны 5 с выходным контуром емкостная, через конденсатор C. Для увеличения отдачи энергии в антенну применена катушка L, которая вместе с антенной 5 настраивается в резонанс с частотою выходного контура передатчика. В качестве передающей антенны 5 можно использовать телескопическую антенну длиной 1 м от переносных приемников.
4
5
5
1
4
12
15
4
Модулятор 4 (фиг. 1) выполнен на транзисторах VT и VT (фиг. 2) и представляет собой генератор звуковых частот. Включением в цепь базы транзистора VT при помощи кнопок Кн-Кн конденсаторов C-C можно получить четыре фиксированные звуковые частоты: 4,5; 4,0; 3,5; 3,0 кГц, необходимые для подачи команд. Для получения этих частот предусмотрен генератор поднесущих частот, выполненный на транзисторе VT.
4
5
Для управления работой модулятора 4, выполненного на VT, VT, в режиме рулевой машины в схеме предусмотрены генератор треугольных импульсов и широтно-импульсный модулятор 3.
9
10
12
13
10
11
Генератор треугольных импульсов 6 собран по схеме функционального генератора. На элементах R, R, R и микросхеме DA2-1 собран компаратор 8; на элементах R, C, DA2-2 - интегратор 7. Через сопротивление R осуществляется обратная связь для работы генератора в автоколебательном режиме.
1
1-2
14
4
5
OC
11
10
15
21
12
13
Широтно-импульсный модулятор 3 собран на микросхеме DA1. Широтно-импульсная модуляция осуществляется сравнением импульсов треугольной формы с модулирующим напряжением на компараторе 8, выполненного на микросхеме DA1 и для модуляции поднесущей частоты ƒ=4500 Гц. На микросхеме DD1 собран электронный ключ. При нажатии кнопки Кн ее контакты 3 и 4 (Кн) замыкаются и модулирующий сигнал через резистор R подается на базу транзистора VT передатчика. Передатчик выдает пачки импульсов, число которых пропорциональна 3. Среднее значение сопротивления R соответствует среднему положению руля и соответственно среднему положению R на оси руля. Подбирая R и C подбирают частоту ƒ на выходе DA2-2, которая равна 100 Гц. Сопротивления R, R создают искусственную нулевую точку, к которой подключены сопротивления R на инверсный вход компаратора 8 и R на прямой вход интегратора 7.
4
1-1
1-2
Ключ DD1 включает модулирующую поднесущую частоту сигнала управления. Инверсный выход DD1 через инвертирующий элемент DD2 создает отрицательное смещение на базу транзистора VT. Кнопки КН включает поднесущую частоту 4500 Гц, а КН - модуляцию широтно-импульсного модулятора 3 для получения пачек импульсов частоты 4500 кГц пропорциональных 3 импульсов.
Устройство обеспечивает генерирование высокочастотных сигналов определенного диапазона частот, осуществляет формирование, преобразование и передачу высокочастотного (ВЧ) сигнала для запуска двигателей, поворотных механизмов беспилотного агрегата.