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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Sistema de telecontrole proporcional. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Equipamento de controle de rádio Nossa revista falou repetidamente sobre equipamentos de telecontrole discretos. É confiável em operação, seu codificador e decodificador são fáceis de fabricar e configurar, mas o sistema discreto tem uma desvantagem significativa - não permite a implementação de algoritmos de controle complexos. Maior flexibilidade pode ser fornecida pelo chamado sistema proporcional. Neste artigo, apresentamos aos leitores uma de suas opções. Como de costume, apenas o codificador e o decodificador são descritos. O codificador usa o método de codificação por largura de pulso mais comum agora com multiplexação por divisão de tempo. A duração média dos pulsos de informação (ti = 2 ms) e pausas entre eles (tp = 0,3 ms) não é muito diferente disso. que é aceito em equipamentos industriais. No entanto, para um controle mais suave de motores elétricos, o incremento na duração do pulso de informação (dt) na posição extrema dos botões de controle é de ±1 ms, o que é mais do que geralmente aceito. Para simplificar o controle de motores elétricos, o período T da repetição dos pacotes de informação é escolhido constante e igual a 16 ms. Ao final de cada pacote de informações, é formada uma pausa, necessária para a sincronização do distribuidor receptor. Ao mover os botões de controle, a duração da síncropausa (tsp) varia de 3 a 11 ms. O diagrama esquemático do codificador é mostrado na Fig.1. e sinaliza em alguns de seus pontos - na Fig.2. O diagrama inferior na Fig. 2 mostra o pacote de informações para um ciclo de transmissão de comando em um equipamento de quatro canais.
O nó principal do encoder é um gerador de pulsos retangulares. Consiste em um seguidor de fonte no transistor VT3 e um gatilho Schmitt nos elementos DD4.3, DD4.4. O gerador também inclui resistores R11 -R14 e um decodificador DD2.
Quando a energia é ligada, um sinal de baixo nível é definido na saída do elemento DD4.4. O capacitor C2 será carregado através de um transistor aberto VT2, e o capacitor C4 será carregado pela corrente de entrada que flui do elemento DD4.3 através do resistor R9. Como a constante de tempo de carga do capacitor C2 é menor que a de C4, quando o gatilho Schmitt mudar para um único estado, o capacitor C2 será carregado com uma tensão de cerca de 5 V. O tempo de carga do capacitor C4 determina a pausa entre pulsos de informação. Após a comutação do elemento DD4.4 para um único estado, o transistor VT2 fecha e o capacitor C2 começa a descarregar um dos resistores do controle remoto selecionado pelo decodificador DD2. A tensão do capacitor C2 através do seguidor de fonte VT3 e do diodo VD1 é fornecida ao gatilho Schmitt. Quando essa tensão diminui para o limite de comutação, determinado pela posição do resistor do trimmer R7, o gatilho muda para o estado zero - um pulso de informação é formado. O estado do decodificador DD2 é determinado pelos sinais provenientes do contador nos gatilhos DD1.1 e DD1.2. O contador comuta no momento do declínio de cada pulso de informação e conecta alternadamente os resistores R11--R14 ao gerador. Quando nas saídas invertidas dos triggers DD1.1. DD1.2 será o sinal 1, então um sinal de baixo nível aparecerá na saída do elemento DD3, proibindo a operação do gatilho Schmitt. Nesse intervalo de tempo, forma-se uma síncropausa. Novamente, o gerador será iniciado por um pulso de um gerador de clock montado em um transistor VT1 e elementos DD4.1 e DD4.2. O encoder é alimentado por um regulador de tensão feito nos transistores VT4, VT5 e um diodo zener VD2. A utilização deste estabilizador permitiu aumentar a estabilidade de todo o dispositivo. O encoder está operacional quando a tensão muda de 7 a 15 V. A corrente consumida pelo dispositivo é de 10 ... 11 mA. Em vez dos transistores bipolares indicados no diagrama, podem ser usados quaisquer transistores de silício de baixa potência da estrutura apropriada. O transistor KP303G pode ser substituído por KP303D, KP303E. Em vez de KP303A, você pode usar qualquer transistor desta série com uma tensão de corte não superior a 1,5 V. Diodo VD1 - qualquer germânio. O chip K134LA2 pode ser substituído por um chip da série K106 ou K136. A substituição do restante dos chips é indesejável, pois levará à necessidade de recalcular o codificador. Os capacitores C1 e C2 devem ser de papel, metal-papel ou filme, pois a estabilidade do codificador depende deles: C3 - K50-3. O termistor MMT-1 (RK1) pode ser substituído por KMT-12, MMT-9. Resistores R11-R14 - SP-1. Sua resistência pode ser de 68 a 150 kOhm, mas se os ângulos de rotação total de todos os botões de controle forem escolhidos iguais, os valores de todos os resistores devem ser os mesmos. As entradas do chip DD3 não mostradas no diagrama (pinos 3, 5, 8, 9, Fig. 1) devem ser conectadas a qualquer uma das entradas conectadas. Antes de configurar o encoder, é necessário configurar a resistência inicial (Rini) dos resistores do console. Esta resistência é determinada pela fórmula:
onde R é a resistência nominal do resistor do console, a é o ângulo de rotação total do motor, da é o ângulo de rotação do motor quando o botão de controle é movido de neutro para uma das posições extremas. Para um resistor SP-1 (a=255°) com resistência de 100 kOhm em da igual a 45°, a resistência inicial deve ser de 35 kOhm. O resistor R3 é selecionado de forma que o ciclo de clock seja de 16 ms. Se a duração do pulso de clock negativo for diferente de 4±0.5 ms. é necessário configurá-lo dentro dos limites especificados selecionando um resistor R2. Em seguida, um osciloscópio é conectado à saída do codificador e, girando o resistor de sintonia R7, é alcançada a geração de pacotes de informação. O resistor R7 é ajustado para uma posição onde a duração de cada pulso de informação com a posição neutra dos botões de controle é de 2 ms. O equipamento de controle de rádio deve funcionar de forma estável em uma ampla faixa de temperatura, portanto, a escolha correta do resistor R8 é uma etapa final importante no estabelecimento de um codificador. Primeiro, em vez de resistores Rl 1-R14, resistores constantes iguais a Rini são conectados ao codificador. Em seguida, a placa do codificador, juntamente com um termômetro de referência, é envolvida com várias camadas de tecido (para isolamento térmico) para que os condutores de potência e saída fiquem livres, e colocados no freezer do refrigerador por uma hora. Depois disso, a placa é removida e, sem desdobramento, conectada a uma fonte de alimentação e um osciloscópio. Quando o termômetro mostra 5 ... 10 ° C, a duração de qualquer pulso de informação é medida. Então, sem desdobrar a placa, ela é aquecida lentamente (por exemplo, envolta em uma almofada de aquecimento). A uma temperatura de 45 ... 50 "C, a duração do mesmo pulso é novamente medida. Se a diferença de duração entre o encoder frio e aquecido exceder 0,1 ms, a resistência do resistor R8 deve ser aumentada em aproximadamente 100 ohms para cada diferença de 0,1 ms Se o pulso da placa aquecida for menor, então a resistência do resistor deve ser reduzida na mesma proporção. No receptor, o sinal da saída do detector é alimentado na entrada do distribuidor, que divide o pacote de informações em quatro pulsos de canal separados, que são alimentados aos seus decodificadores. O diagrama esquemático do distribuidor é mostrado na fig. 3. Reforçado pelo elemento DD1.1 e levado aos níveis TTL pelo elemento DD1.2, o pacote de informações entra no seletor que seleciona as pausas de sincronismo (DD1.4. VD1, C1) e através do inversor DD1.3 para a entrada do contador (DD2.1, 1) 02.2). e ainda para o decodificador-desmultiplexador DD3, DD4. Como os pulsos de informação recebidos pelo receptor têm nível 0, então a saída do elemento DD1.4 será nível 1. O mesmo nível permanecerá na pausa entre os pulsos porque a pausa não é longa o suficiente para carregar o capacitor C1 para um nível alto e altere o estado do elemento DD1.4 .four. O contador DD2.1, DD2.2 muda seu estado no declínio de cada pulso de informação, permitindo que eles passem alternadamente para cada saída do decodificador-desmultiplexador.
Após 1 ms após o início da síncropausa, o capacitor C1 é carregado na tensão de comutação do elemento DD1.4. Um nível baixo é definido em sua saída e aciona a chave DD2.1, DD2.2 para o estado 0, que corresponde à seleção do primeiro canal. Quando o próximo pacote de informações chega, o elemento DD1.4 muda para um único estado e o processo de distribuição de pulsos será repetido. O distribuidor de ajuste não requer nenhum e começa a funcionar imediatamente. Somente ao conectá-lo ao receptor pode ser necessário selecionar o resistor R1. Ele é selecionado, conseguindo uma operação estável do distribuidor com a maior mudança na amplitude dos sinais do receptor. Os pulsos de informação negativa das saídas do distribuidor são alimentados a quatro decodificadores de canal idênticos. Na fig. 4 mostra um diagrama de um deles, e os sinais em seus pontos característicos são mostrados na fig. 5.
Um pulso de informação modulado em largura negativa, tendo passado pelo repetidor DD1.1, DD1.2 e pelo circuito diferenciador C1R2, aciona um monoestável (VT1, DD1.3, VD1), que gera um pulso de referência negativo, cuja duração é determinado pela fórmula:
onde Ucontrol - tensão no controle de entrada. decodificador. Informações negativas e pulsos exemplares positivos são alimentados ao nó de coincidência DD2.1, DD2.2. No mesmo nó, apenas nos elementos DD3.1, DD3.2, recebem informações positivas e pulsos exemplares negativos. Se o pulso de informação for mais longo que o exemplar. então um pulso positivo de diferença aparecerá na saída do momento DD3.2, e se vice-versa - na saída do elemento DD2.2 (veja a Fig. 5, o sinal na saída dos elementos DD3.2 e DD2.2 .XNUMX). Os pulsos diferenciais dos nós de coincidência chegam a dois dispositivos de extensão de pulso idênticos. O primeiro consiste em um integrador (C3, R5, VD4, R4), um seguidor de emissor (VT2) e um gatilho Schmitt (DD2.3. DD2.4), e o segundo consiste em um integrador (C4, R11, VD6, R10), um seguidor de emissor (VT3) e gatilho Schmitt (DD3.3, DD3.4). Como o tempo de carregamento é constante para os capacitores C3. C4 é muito menor que o tempo de descarga, então pulsos positivos serão formados na saída dos gatilhos Schmitt, cuja duração é proporcional à duração dos pulsos de diferença. A duração dos pulsos positivos será 16...40 vezes maior que a duração dos pulsos diferenciais. O estabilizador de tensão (VT1, VT2, VB2, C2) é projetado para alimentar o distribuidor e todos os decodificadores (ver Fig. 3). O distribuidor e cada um dos descodificadores consomem uma corrente não superior a 6 mA. Os transistores decodificadores e o transistor regulador de tensão VT1 podem ser de qualquer silício. O transistor KP303G no estabilizador pode ser substituído pelo KP303D. Microcircuitos KP303E e K134LB2 no distribuidor - em K106LB2. Para estabelecer um decodificador, é necessário um gerador que gere pulsos com duração de 1 ... 3 ms e período de repetição de 16 ms. Se não houver esse gerador, você poderá usar um codificador conectando um distribuidor a ele. O sinal do encoder é alimentado na entrada do elemento distribuidor DD1.2, e a saída 1 do elemento DD1.1 é temporariamente desabilitada. O vibrador único do decodificador é sintonizado na tensão na entrada de controle. 2,2 V. Pulsos negativos são aplicados à entrada do sinal e o resistor R3 é selecionado de forma que a duração do pulso negativo na saída do elemento DD1.3 seja de 2 ms. Se o decodificador for projetado para ligar o motor por um certo tempo, os jumpers serão instalados em vez dos resistores R5, R11. Pulsos com duração de 2,3 ms são aplicados ao decodificador (um pulso de diferença com duração de 3.2 ms aparecerá na saída do elemento DD0,3) e o resistor R10 é selecionado para que a duração dos pulsos na saída de o elemento DD3.4 é 12 ... 15 ms. Então, a duração dos pulsos de entrada é reduzida para 1,7 ms (pulso de diferença 0,3 ns) e o resistor R4 é selecionado para que a saída do elemento DD2.4 tenha pulsos com duração de 12 ... 15 ms. Se o decodificador for usado para controlar a velocidade do motor. então na entrada ex. também deve ser aplicada uma tensão de 2,2 V e a duração dos pulsos de saída deve ser de 2,8 ms. O resistor R11 é selecionado de modo que o capacitor C4 seja carregado com uma tensão de 2,5 V. O resistor R10 é selecionado de modo que a duração do pulso na saída do elemento DD3.4 seja de cerca de 15 ms. Os resistores R4, R5 são selecionados da mesma forma que R10, R11, mas pulsos com duração de 1,2 ms devem ser aplicados na entrada do decodificador. O distribuidor pode trabalhar com qualquer tipo de receptor. Os pulsos de informação na saída do receptor devem ser negativos com amplitude superior a 1 V. A saída do receptor deve ser fechada ou ter um sinal de saída em níveis TTL. Literatura
Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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