Схемы простых электронных конструкций

Регулятор скорости для радиоуправляемых автомобилей
Причина высокой скорости автомобилей проста — для снижения себестоимости
игрушки, ведущие колеса закреплены непосредственно на валу ротора
электродвигателя. Вполне естественным и очевидным решением данной проблемы
была бы установка редуктора между электродвигателем и ведущими колесами. Однако
выполнить такую доработку в любительских условиях трудно. Кроме того, применение
редуктора с фиксированным передаточным числом не дает возможности регулировать
скорость.
По указанным причинам не только реальным, но и наилучшим выходом будет
применение электронного регулирования. Простейшее и очевидное решение —
установка аналогового регулируемого стабилизатора напряжения. Однако это решение
и самое неэффективное, в первую очередь, ввиду низкого КПД, поскольку часть
энергии батареи питания будет превращаться на регулирующем транзисторе в тепло,
которое еще надо и отводить. Кроме того, при снижении напряжения питания
электродвигателя уменьшается его вращающий момент, что затрудняет трогание
автомобиля с места. Импульсные (ключевые) стабилизаторы напряжения хотя и
позволяют получить высокий КПД, но неприемлемы ввиду сложности. Наилучшим
решением оказывается применение ключевых широтно-импульсных регуляторов
напряжения, которые сочетают простоту конструкции с высоким КПД. Их недостаток
— отсутствие стабилизации действующего значения выходного напряжения, поэтому
при разрядке батареи питания и снижении ее напряжения будет уменьшаться
вращающий момент двигателя, а следовательно, и скорость автомобиля. Но поскольку
для игрушечного автомобиля этот фактор не имеет существенного значения, автор не
счел целесообразным усложнять конструкцию введением дополнительного узла
стабилизации выходного напряжения.
Рисунок 1 – Схема электрическая принципиальная регулятора скорости
Предельная простота схемы в сочетании с поверхностным монтажом позволили
настолько уменьшить размеры устройства, что его можно монтировать даже на
небольшие модели. Регулятор нормально работает в диапазоне напряжении 3–15 В;
при увеличении напряжения лишь несколько возрастает частота встроенного
генератора.
Схема электронного регулятора приведена на рис. 1 Он содержит генератор
импульсов, собранный на элементах DD1.1 и DD1.2 микросхемы DD1, одновибратор с
регулируемой длительностью генерируемых импульсов, собранный на элементах DD1
3 DD1.4, и ключевой транзистор VT1 Генератор и одновибратор собраны по
стандартным схемам, и описание их работы приводить нет смысла. Номинальная
частота генератора составляет 50 Гц Такая частота оптимальна, поскольку при
большей частоте время, в течение которою на двигатель подается напряжение,
слишком мало, чтобы преодолеть инерцию и трение покоя двигателя Кроме того,
двигатель начинает «звучать», что особенно заметно при минимальной длительности
импульсов При меньшей частоте двигатель начинает вращаться с заметными толчками,
что также особенно сильно проявляется при минимальной длительности импульсов.
Частота 50 Гц, в отличие от более высокой, менее опасна в отношении радиопомех.
Импульсы с выхода генератора укорачиваются дифференцирующей цепью
C2R3VD1 и поступают на вход запуска одновибратора Длительность генерируемых
одновибратором импульсов устанавливают переменным резистором R5 который
собственно, и является регулятором скорости автомобиля. С выхода одновибратора
управляющие импульсы поступают на ключевой транзистор VT1, который
периодически, с частотой следования импульсов, подает питание на двигатель
Применение в качестве ключевого полевого транзистора с изолированным затвором и
индуцированным каналом p-типа позволило выполнить соединение напрямую, без
каких-либо дополнительных элементов согласования. Диод VD3 служит для защиты
ключевого транзистора от выбросов напряжения возникающих на индуктивности
обмоток двигателя в момент выключения импульса тока.
Радиоприемник на интегральной микросхеме
На рис. 2 изображен простой радиоприемник прямого усиления на
многофункциональной микросхеме К174ХА10, содержащей усилитель высокой
частоты, детектор и усилитель звуковой частоты. Прием радиостанций ведется на
магнитную антенну в одном из диапазонов (длинных или средних волн).
Колебательный контур состоит из катушки индуктивности L1 и конденсатора
переменной емкости С2, которым приемник перестраивается по диапазону. Связь с
колебательным контуром осуществляется с помощью катушки связи L2. Для
улучшения согласования сравнительно низкого входного сопротивления микросхемы с
высоким сопротивлением входного колебательного контура рекомендуется установить
на входе повторитель на полевом транзисторе VT1 (рис. 2, б). Необходимость в
катушке связи отпадает. Для приема удаленных радиостанций к гнезду XI приемника
может быть подключена наружная антенна WA1.
После усиления усилителем ВЧ и детектирования сигнал звуковой частоты с
вывода 8 микросхемы DA1 через разделительный конденсатор С6 поступает на Побразный сглаживающий фильтр C7R2C8 и с его нагрузки — резистора R3, являющегося регулятором громкости, — на вход усилителя 34 (вывод 9 микросхемы). С
выхода микросхемы сигнал 34 поступает через конденсатор СИ на динамическую
головку ВА1. Конденсаторы СЗ—С5, С9, СЮ — блокировочные по соответствующим
цепям питания. Выключатель SA1 совмещен с регулятором громкости R8.
Рисунок 2 - Простой приемник прямого усиления на интегральной
микросхеме: а — принципиальная схема; б — схема
дополнительного каскада на полевом транзисторе
Большинство деталей приемника можно разместить на печатной плате
небольших размеров. Магнитную антенну можно изготовить самостоятельно на
прямоугольном стержне размером 100 х 16 X 4 мм из феррита 400НН или 600НН.
Катушку L1 размещают на каркасе из плотной бумаги. Для диапазона СВ она содержит
75 витков провода ЛЭШО 7x0,07. С несколько худшим результатом можно взять
провод ПЭВ-2 0,2 мм. На рис. 5.20 показан вариант размещения деталей с истоковым
повторителем на полевом транзисторе. Если необходима катушка связи (рис. 2, а), то
ее наматывают поверх катушки L1, она состоит из 2-3 витков любого провода в
изоляции. Для диапазона ДВ катушка L1 имеет 250 витков провода ПЭВ-2 0,15, а
катушка связи L2 — 5-6 витков того же провода.
Полевой транзистор VT1 — любой из серий КПЗОЗ, КП307. Конденсатор
переменной емкости односекционный с диапазоном изменения емкости от 5 до
180...240 пФ. Оксидные конденсаторы К50-16, К50-35, неполярные К10-17, КЛС, КМ.
Переменный резистор СПЗ-3, подстроечный СПЗ-19, остальные МЛТ, С2-33. Источник
питания — батарея, подобная «Кроне», или аккумулятор 7Д-0Д25.
После монтажа проверяют правильность установки деталей. Особенно
тщательно контролируют установку микросхемы, транзистора и оксидных
конденсаторов. Включив питание и установив движок переменного резистора R3
примерно в среднее положение, настраивают конденсатором переменной емкости С2 и
изменением направления антенны на одну из радиостанций. Здесь понадобится
подстройка с помощью резистора R1 до появления характерных шумов на выходе
микросхемы. Далее с помощью образцового приемника уточняют границы
принимаемого диапазона перемещением катушки L1 по стержню антенны. Границы
диапазона полезно уточнить несколько раз, добиваясь лучшего совпадения с
образцовым приемником.