Читаем 500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями полностью

Выбор параметров дискретного управляющего сигнала

Значение отсчета, полученное в момент времени t₁, необходимо передать на управляемую модель до момента очередного отсчета t₂. Сделать это можно разными способами. В аппаратуре управления моделями обычно передается прямоугольный импульс, длительность которого (τ) пропорциональна значению отсчета Выбор параметров дискретного управляющего сигнала(рис. 13, б, где «к» — коэффициент пропорциональности).

Способа кодирования, иллюстрированного рис. 1.3, было бы достаточно в случае однополярного командного сигнала. Реальный сигнал должен нести информацию не только о величине отклонения ручки управления на пульте, но и направлении этого отклонения. Поэтому окончательно командный сигнал представляет собой последовательность импульсов, называемых канальными, опорная длительность которых, соответствующая нейтральному положению ручки управления, выбирается равной

τ₀ = 1,5 мс,

а отклонение ручки либо в одну, либо в другую сторону учитывается соответственно увеличением или уменьшением длительности в пределах Δτ = ±0,5 мс. Результирующая длительность канального импульса (τ_к), очевидно, может лежать в пределах

τ_к = 1–2 мс.

В этом случае не длительность, а ее отклонение (от опорного значения — Δτ) пропорционально команде.

Период обновления команды для одного канала был выбран равным 20 мс. Нетрудно подсчитать, что за один период можно передать, в принципе, командные сигналы десяти каналов. На практике последние четыре миллисекунды каждого периода используются для передачи специального синхронизирующего импульса, индицирующего границу между соседними периодами. Таким образом, максимальное число каналов уменьшается до восьми.

Приведенные значения являются стандартными для промышленной и любительской аппаратуры, однако совсем не обязательны: придерживаться их имеет смысл в том случае, когда требуется обеспечить совместимость самодельных и покупных узлов. Принципиальными же ограничениями на параметры командных импульсов являются, с одной стороны, желаемая плавность изменения регулируемой величины, а с другой — допустимая ширина канала связи.

Сформированные вышеописанным способом канальные импульсы далее управляют работой передатчиков.

В конечном счете, последовательность импульсов каждого из каналов на выходе приемника бортовой части аппаратуры выглядит так же, как и передаваемые канальные импульсы (рис. 1.3, б).

Рассмотрим процедуры их дальнейшей обработки для управления регуляторами хода и рулевыми машинками.

Канал регулятора хода

На рис. 1.4, а изображены два соседних периода канальных импульсов. Поскольку скорость изменения передаваемой команды невелика по сравнению с частотой следования импульсов, их длительность в соседних периодах отличается незначительно.

Пусть для определенности длительность канального импульса больше опорной (τ_к > τ₀). Так как информация о длительности передаваемой команды содержится в разности Δτ = τ_к — τ₀, в первую очередь ее и необходимо восстановить.

Для этой цели передним фронтом принятого канального импульса запускают местный опорный генератор, работающий в ждущем режиме. Длительность вырабатываемых им импульсов должна быть равной τ₀ = 1,5 мс (рис. 1.4, б). Далее производится вычитание этих импульсов с получением разностных (рис. 1.4, в).

Рис. 1.4.Принцип восстановления командного сигнала:

_{а — канальные импульсы; б — опорные импульсы; в — разностные импульсы; г — напряжение, подаваемое на двигатель}

Очевидно, что при отклонении ручки управления от нейтрального положения до крайнего, длительность разностных импульсов будет меняться в пределах Δτ = 0–0,5 мс. Период их следования (Т_п) по-прежнему равен 20 мс. Непосредственно эти импульсы подавать на двигатель регулятора хода нельзя. Дело в том, что электродвигатель, инерционность ротора которого велика, при питании импульсами напряжения, следующими с частотой 50 Гц, будет играть роль механического фильтра нижних частот. Скорость вращения его ротора будет определяться средним значением напряжения за период следования импульсов, которое можно определить по формуле

U_ср = U_п·τ/T_п (1.1)

Легко подсчитать, что при амплитуде импульсов, равной напряжению питания (например U_п = 12 В), среднее значение напряжения окажется равным U_ср = 1225·0,5/20 = 0,3 В даже при максимальном отклонении ручки управления.

По этой причине разностные импульсы в канале регулятора хода необходимо удлинять до величины т_у, причем с сохранением пропорциональности удлиненных импульсов углу отклонения ручки управления. Другими словами, необходимо обеспечить равенство

τ_у = К_у·Δτ