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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Sistema di telecontrollo proporzionale. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Apparecchiatura di radiocomando La nostra rivista ha più volte parlato di apparecchiature di telecontrollo discrete. È affidabile nel funzionamento, il suo codificatore e decodificatore sono facili da produrre e configurare, ma il sistema discreto presenta uno svantaggio significativo: non consente l'implementazione di algoritmi di controllo complessi. Una maggiore flessibilità può essere garantita dal cosiddetto sistema proporzionale. In questo articolo presentiamo ai lettori una delle sue opzioni. Come al solito vengono descritti solo il codificatore ed il decodificatore. L'encoder presenta il metodo di codifica della larghezza di impulso attualmente più comune con multiplexing temporale. La durata media degli impulsi di informazione (ti=2 ms) e delle pause tra di essi (tn=0,3 ms) non è molto diversa da quella. che è accettato nelle apparecchiature industriali. Tuttavia, per un controllo più fluido dei motori elettrici, l'incremento della durata dell'impulso informativo (dt) nella posizione estrema delle manopole di controllo è pari a ±1 ms - questo è più di quanto generalmente accettato. Per semplificare il controllo dei motori elettrici, il periodo di ripetizione T dei pacchetti di informazioni viene scelto costante e pari a 16 ms. Alla fine di ogni pacchetto di informazioni si forma una pausa necessaria per sincronizzare il distributore del ricevitore. Quando si spostano le manopole di controllo, la durata della pausa di sincronizzazione (tsp) varia da 3 a 11 ms. Lo schema dell'encoder è mostrato in Fig. 1. e i segnali in alcuni dei suoi punti sono mostrati in Fig. 2. Il diagramma in basso di Fig. 2 mostra il tipo di pacchetto di informazioni per un ciclo di trasmissione di comandi in apparecchiature a quattro canali.
Il componente principale dell'encoder è il generatore di impulsi rettangolare. Consiste in un inseguitore di sorgente sul transistor VT3 e un trigger Schmitt sugli elementi DD4.3, DD4.4. Il generatore include anche resistori R11 -R14 e un decodificatore DD2.
Quando l'alimentazione è accesa, l'uscita dell'elemento DD4.4 è impostata su un segnale di basso livello. Il condensatore C2 verrà caricato attraverso il transistor aperto VT2 e il condensatore C4 verrà caricato dalla corrente di ingresso che scorre dell'elemento DD4.3 attraverso il resistore R9. Poiché la costante di tempo di carica del condensatore C2 è inferiore a quella di C4, nel momento in cui il trigger di Schmitt passa allo stato singolo, il condensatore C2 verrà caricato con una tensione di circa 5 V. Il tempo di carica del condensatore C4 determina la pausa tra impulsi informativi. Dopo che l'elemento DD4.4 passa allo stato singolo, il transistor VT2 si chiude e il condensatore C2 inizia a scaricarsi, alternando uno dei resistori del telecomando selezionati dal decodificatore DD2. La tensione dal condensatore C2 attraverso il source follower VT3 e il diodo VD1 viene fornita al trigger Schmitt. Quando questa tensione scende alla soglia di commutazione, determinata dalla posizione del resistore trimmer R7, il trigger passa allo stato zero: si forma un impulso di informazione. Lo stato del decodificatore DD2 è determinato dai segnali provenienti dal contatore sui trigger DD1.1 e DD1.2. Il contatore commuta al momento del declino di ciascun impulso di informazione e collega alternativamente i resistori R11--R14 al generatore. Quando le uscite inverse dei trigger sono DD1.1. DD1.2 avrà un segnale 1, quindi apparirà un segnale di basso livello all'uscita dell'elemento DD3, vietando il funzionamento del trigger Schmitt. Durante questo intervallo di tempo si forma una sincropausa. Ancora una volta, il generatore verrà avviato da un impulso proveniente da un generatore di orologio assemblato sul transistor VT1 e sugli elementi DD4.1 e DD4.2. L'encoder è alimentato da uno stabilizzatore di tensione realizzato sui transistor VT4, VT5 e un diodo zener VD2. L'utilizzo di questo stabilizzatore ha permesso di aumentare la stabilità dell'intero dispositivo. L'encoder è operativo quando la tensione cambia da 7 a 15 V. La corrente consumata dal dispositivo è 10...11 mA. Invece dei transistor bipolari indicati nello schema, è possibile utilizzare qualsiasi transistor al silicio a bassa potenza con struttura appropriata. Il transistor KP303G può essere sostituito con KP303D, KP303E. Invece di KP303A, puoi utilizzare qualsiasi transistor di questa serie con una tensione di interruzione non superiore a 1,5 V. Diodo VD1: qualsiasi germanio. Il microcircuito K134LA2 può essere sostituito con un microcircuito della serie K106 o K136. La sostituzione dei restanti microcircuiti non è auspicabile, poiché ciò comporterebbe la necessità di ricalcolare l'encoder. I condensatori C1 e C2 devono essere di carta, carta-metallo o pellicola, poiché la stabilità dell'encoder dipende da loro: C3 - K50-3. Il termistore MMT-1 (RK1) può essere sostituito con KMT-12, MMT-9. Resistori R11-R14 - SP-1. La loro resistenza può variare da 68 a 150 kOhm, ma se gli angoli di rotazione completa di tutte le manopole di controllo vengono scelti uguali, i valori di tutti i resistori dovrebbero essere gli stessi. Gli ingressi del chip DD3 non mostrati nello schema (pin 3, 5, 8, 9, Fig. 1) devono essere collegati a uno qualsiasi degli ingressi collegati. Prima di configurare l'encoder è necessario impostare la resistenza iniziale (Rinit) delle resistenze del telecomando. Questa resistenza è determinata dalla formula:
dove R è la resistenza nominale del resistore del telecomando, a è l'angolo di rotazione completo del motore, da è l'angolo di rotazione del motore quando si sposta la manopola di controllo dalla posizione neutra a una delle posizioni estreme. Per il resistore SP-1 (a=255°) con una resistenza di 100 kOhm con d pari a 45°, la resistenza iniziale dovrebbe essere 35 kOhm. Il resistore R3 è selezionato in modo tale che il periodo di ripetizione degli impulsi di clock sia pari a 16 ms. Se in questo caso la durata dell'impulso di clock negativo differisce da 4±0.5 ms. È necessario selezionare il resistore R2 per impostarlo entro i limiti specificati. Successivamente si collega un oscilloscopio all'uscita dell'encoder e, ruotando il resistore di sintonia R7, avviene la generazione di pacchetti di informazioni. Il resistore R7 è installato in una posizione in cui la durata di ciascun impulso di informazione con le manopole di controllo in posizione neutra è di 2 ms. Le apparecchiature di controllo radio devono funzionare stabilmente in un ampio intervallo di temperature, pertanto la scelta corretta del resistore R8 è un'importante fase finale nella configurazione dell'encoder. Innanzitutto, al posto dei resistori Rl 1-R14, all'encoder sono collegati resistori fissi pari a Rinit. Quindi la scheda dell'encoder, insieme al termometro standard, viene avvolta in diversi strati di tessuto (per l'isolamento termico) in modo che i conduttori di potenza e di uscita siano liberi, e posta nel vano congelatore del frigorifero per un'ora. Successivamente, la scheda viene rimossa e, senza aprirla, collegata ad una fonte di alimentazione e ad un oscilloscopio. Quando il termometro indica 5...10°C, misurare la durata di qualsiasi impulso informativo. Quindi, senza aprire la tavola, viene riscaldata lentamente (ad esempio, avvolta in una piastra elettrica). Ad una temperatura di 45...50 "C viene nuovamente misurata la durata dello stesso impulso. Se la differenza di durata tra un encoder freddo e uno riscaldato supera 0,1 ms, la resistenza del resistore R8 deve essere aumentata di circa 100 Ohm per ogni differenza di 0,1 ms Se l'impulso della scheda riscaldata sarà più breve, la resistenza del resistore dovrà essere ridotta nello stesso rapporto. Nel ricevitore, il segnale dall'uscita del rilevatore va all'ingresso del distributore, che divide il pacchetto di informazioni in quattro impulsi di canale separati, che vengono inviati ai loro decodificatori. Lo schema del distributore è mostrato in Fig. 3. Amplificato dall'elemento DD1.1 e portato a livelli TTL dall'elemento DD1.2, il pacchetto di informazioni viene inviato al selettore che seleziona le pause di sincronismo (DD1.4. VD1, C1) e attraverso l'inverter DD1.3 a l'ingresso del contatore (DD2.1, 1) 02.2). e quindi al decodificatore-demultiplexer DD3, DD4. Poiché gli impulsi di informazione ricevuti dal ricevitore hanno livello 0, l'uscita dell'elemento DD1.4 sarà di livello 1. Lo stesso livello rimarrà nella pausa tra gli impulsi perché la durata della pausa non è sufficiente per caricare il condensatore C1 ad un livello elevato livello e modificare lo stato dell'elemento DD1.4 .2.1. Il contatore DD2.2, DDXNUMX cambia il suo stato in base al declino di ogni impulso di informazione, permettendogli di passare a sua volta a ciascuna uscita del decoder-demultiplexer.
1 ms dopo l'inizio della pausa di sincronizzazione, il condensatore C1 viene caricato con la tensione di commutazione dell'elemento DD1.4. La sua uscita è impostata su basso e i flip-flop DD2.1, DD2.2 passano allo stato 0, che corrisponde alla selezione del primo canale. Quando arriva il successivo pacchetto di informazioni, l'elemento DD1.4 passa allo stato singolo e il processo di distribuzione degli impulsi viene ripetuto. Il dispenser non richiede alcuna configurazione e inizia a funzionare immediatamente. Solo quando lo colleghi al ricevitore potresti dover selezionare il resistore R1. Viene selezionato per ottenere un funzionamento stabile del distributore con la massima variazione nell'ampiezza dei segnali provenienti dal ricevitore. Gli impulsi di informazioni negative dalle uscite del distributore vengono inviati a quattro decodificatori di canale identici. Nella fig. La Figura 4 mostra un diagramma di uno di essi, e i segnali nei suoi punti caratteristici sono mostrati in Fig. 5.
Un impulso informativo con modulazione di larghezza negativa, dopo essere passato attraverso il ripetitore DD1.1, DD1.2 e il circuito differenziatore C1R2, attiva un dispositivo one-shot (VT1, DD1.3, VD1), che genera un impulso di riferimento negativo, il la cui durata è determinata dalla formula:
dove Ucontrol è la tensione all'ingresso di controllo. decodificatore. Le informazioni negative e gli impulsi di riferimento positivi arrivano al nodo corrispondente DD2.1, DD2.2. Lo stesso nodo, solo sugli elementi DD3.1, DD3.2, riceve informazioni positive e impulsi di riferimento negativi. Se l'impulso informativo è più lungo di quello esemplare. quindi apparirà una differenza di impulso positivo all'uscita della coppia DD3.2 e, se viceversa, all'uscita dell'elemento DD2.2 (vedere Fig. 5, il segnale all'uscita degli elementi DD3.2 e DD2.2) . Gli impulsi diversi dei nodi di coincidenza arrivano a due dispositivi di estensione degli impulsi identici. Il primo è costituito da un integratore (C3, R5, VD4, R4), un inseguitore di emettitore (VT2) e un trigger di Schmitt (DD2.3. DD2.4), mentre il secondo è costituito da un integratore (C4, R11, VD6, R10), un inseguitore di emettitore (VT3) e un trigger di Schmitt (DD3.3, DD3.4). Poiché la costante di tempo di carica per i condensatori C3. C4 è molto più breve del tempo di scarica, quindi all'uscita dei trigger Schmitt si formeranno impulsi positivi, la cui durata è proporzionale alla durata degli impulsi differenziali. La durata degli impulsi positivi sarà 16...40 volte più lunga della durata degli impulsi differenziali. Lo stabilizzatore di tensione (VT1, VT2, VB2, C2) è progettato per alimentare il distributore e tutti i decoder (vedi Fig. 3). Il distributore e ciascuno dei decodificatori consumano una corrente non superiore a 6 mA. I transistor del decodificatore e il transistor dello stabilizzatore di tensione VT1 possono essere qualsiasi silicio. Il transistor KP303G nello stabilizzatore può essere sostituito con un KP303D. Microcircuiti KP303E e K134LB2 nel distributore - su K106LB2. Per configurare un decoder è necessario un generatore che generi impulsi con una durata di 1...3 ms e un periodo di ripetizione di 16 ms. Se non esiste un tale generatore, è possibile utilizzare un codificatore collegandovi un distributore. Il segnale dell'encoder viene fornito all'ingresso dell'elemento DD1.2 del distributore e l'uscita 1 dell'elemento DD1.1 viene temporaneamente disattivata. Il decoder one-shot viene regolato sulla tensione all'ingresso di controllo. 2,2 V. Gli impulsi negativi vengono forniti all'ingresso del segnale e il resistore R3 è selezionato in modo tale che la durata dell'impulso negativo all'uscita dell'elemento DD1.3 sia pari a 2 ms. Se il decodificatore è destinato ad accendere il motore elettrico per un certo tempo, al posto dei resistori R5, R11 vengono installati i ponticelli. Al decodificatore vengono forniti impulsi con una durata di 2,3 ms (all'uscita dell'elemento DD3.2 apparirà un impulso differenziale con una durata di 0,3 ms) e il resistore R10 è selezionato in modo tale che la durata degli impulsi all'uscita dell'elemento DD3.4 è 12...15 ms. Successivamente la durata degli impulsi di ingresso viene ridotta a 1,7 ms (differenza di impulso 0,3 ns) e la resistenza R4 viene selezionata in modo tale che l'uscita dell'elemento DD2.4 contenga impulsi con una durata di 12...15 ms. Se il decoder viene utilizzato per controllare la velocità di un motore elettrico. quindi al controllo Input. è inoltre necessario applicare una tensione di 2,2 V e la durata degli impulsi di uscita dovrebbe essere di 2,8 ms. Il resistore R11 è selezionato in modo tale che il condensatore C4 sia caricato a una tensione di 2,5 V. Il resistore R10 è selezionato in modo tale che la durata dell'impulso all'uscita dell'elemento DD3.4 sia di circa 15 ms. I resistori R4, R5 sono selezionati allo stesso modo di R10, R11, ma all'ingresso del decodificatore devono essere applicati impulsi con una durata di 1,2 ms. Il distributore può funzionare con qualsiasi tipo di ricevitore. Gli impulsi di informazione sull'uscita del ricevitore devono essere negativi con un'ampiezza superiore a 1 V. L'uscita del ricevitore deve essere chiusa o avere un segnale di uscita a livelli TTL. Letteratura
Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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