Проектирование конструкций

Но реле вновь замыкает эту цепь не по окончании сигнала, а только спустя некоторое время.
Предположим, что нам нужно включить электродвигатель. Тогда мы даем три коротких радиосигнала, троекратно нажимая ключ передатчика. При этом три раза срабатывает приемное реле и замыкает свои контакты, включая ток в цепь электромагнита шагового распределителя и в цепь параллельно соединенного с ним замедленного реле. Электромагнит распределителя сработает три раза, притягивая, а затем отпуская свой якорь. В результате контактная щетка распределителя перейдет с нулевого на третий контакт.
При первом радиосигнале одновременно с электромагнитом распределителя срабатывает и замедленное реле, разрывая цепь питания исполнительных устройств. Но не успеет оно вновь замкнуть эту цепь, как поступает второй сигнал, затем — третий. Таким образом, цепь питания исполнительных устройств продолжает оставаться разомкнутой в течение всего времени передачи требуемой команды и вновь замыкается лишь через некоторое время после прекращения передачи радиосигналов. В результате электродвигатель будет включен без предварительного включения звонка и лампочки. Значит, схема, изображенная на рис. 7, уже вполне пригодна для управления по радио. Моделисты могут, по своему усмотрению, выбрать любую радиолинию, обеспечивающую надежную связь на волнах разрешенного диапазона. Однако, прежде чем приступить к изготовлению передатчика сигналов телеуправления, нужно обратиться в местный радиоклуб или организацию ДОСААФ с просьбой ходатайствовать перед областным управлением Министерства связи СССР о выдаче разрешения на постройку передатчика. Приступить к постройке радиопередатчика можно только после того, как будет получено соответствующее разрешение от органов Министерства связи.
Практически наиболее пригодной для управления моделями на расстоянии является аппаратура метрового диапазона волн.

Основная часть всякого радиопередающего устройства — электронный генератор незатухающих колебаний. Напомним, как он работает.
Генератор состоит из нескольких деталей: радиолампы, колебательного контура, двух электрических батарей (анодной и накальной) и катушки обратной связи. Нить лампы накаливается током от батареи накала. Анодная цепь лампы питается от анодной батареи. При включении источников питания в колебательном контуре возникают электрические колебания.
Катушка обратной связи расположена в непосредственной близости от катушки колебательного контура. Переменный ток, протекающий в контуре, наводит в ней переменную электродвижущую силу. Вследствие этого изменяется напряжение на сетке лампы и анодный ток лампы изменяется, пульсирует. При правильном включении концов катушки обратной связи изменения анодного тока лампы поддерживают колебания в контуре, и эти колебания становятся незатухающими.
Рассмотренная простейшая схема электронного генератора имеет, однако, большие недостатки. Дело в том, что при работе на волнах метрового диапазона в ней сильно сказывается междуэлектродная емкость между анодом и сеткой лампы, а также паразитная емкость между проводами и катушками анодной и сеточной цепи. Эти емкости создают паразитную обратную связь, которая либо усиливает, либо ослабляет основную обратную связь. В результате самовозбуждение генератора получается неустойчивым.
На рис. 9 показана хорошо знакомая радиолюбителям трехточечная схема электронного генератора. В этой схеме сетка лампы присоединена с помощью провода непосредственно к катушке колебательного контура.
Напряжение на сетку подается от части витков катушки колебательного контура. При этом обратная связь получается тем сильнее, то есть переменное напряжение на сетке тем больше, чем больше витков катушки контура включено между нитью и сеткой лампы. И наоборот, чем меньше витков катушки включено между сеткой и нитью накала лампы, тем меньше сеточное напряжение — тем слабее обратная связь.

Другой вариант трехточечной схемы генератора показан на рис. 10.
Конденсатор С3 в цепи сетки, называемый разделительным, необходим для того, чтобы высокое постоянное напряжение анодной батареи не попадало на сетку лампы. Когда через лампу проходит анодный ток, некоторое количество электронов оседает на сетке лампы. Постепенно накапливаясь, эти электроны заряжают сетку отрицательно. В результате анодный ток может прекратиться, а колебания в контуре сорваться. Во избежание этого между сеткой и нитью лампы включается дроссель, представляющий собой спираль из провода.
Дроссель обладает малым сопротивлением для постоянного тока, и поэтому электроны с сетки лампы стекают по дросселю к катоду. Вместе с тем для токов высокой чатоты дроссель представляет собой значительное сопротивление. Он препятствует ответвлению из колебательного контура токов высокой частоты.
Конденсатор, включенный параллельно анодной батарее, предназначен для пропускания тока высокой частоты помимо батареи.
В этой схеме лампового генератора колебательный контур состоит из индуктивности катушки и емкости конденсатора С\. Однако через конденсатор С3 к контуру подключена паразитная емкость между сеткой лампы и анодом (С4). Другие паразитные емкости: между анодом и катодом (С5) и между катодом и сеткой (Се) — также оказывают значительное влияние на работу генератора.
При генерировании метровых радиоволн часто можно обойтись без конденсатора Сь ограничиваясь емкостью С4. Одновременно с уменьшением емкости при переходе к диапазону метровых волн приходится уменьшать и индуктивность катушки колебательного контура. Практически для генерирования метровых волн в требуемом для радиоуправления диапазоне катушку индуктивности контура можно сделать всего из нескольких или даже из одного витка.
В рассмотренных выше схемах анодное питание включено последовательно с колебательным контуром. Часто применяются также схемы с параллельным питанием.
Схема с параллельным питанием (рис. 11) имеет ряд преимуществ. В этой схеме в цепь анодного питания включен специальный дроссель, благодаря которому высокочастотная составляющая анодного тока направляется в колебательный контур, почти не попадая в батарею.

Схема с параллельным питанием (рис. 11) имеет ряд преимуществ. В этой схеме в цепь анодного питания включен специальный дроссель, благодаря которому высокочастотная составляющая анодного тока направляется в колебательный контур, почти не попадая в батарею.
Последовательно с колебательным контуром в этой схеме включается разделительный конденсатор, который предохраняет анодную батарею от замыкания через катушку колебательного контура. Конденсатор имеет и другое назначение: он отделяет цепь колебательного контура от высокого напряжения батареи. Это предохраняет оператора от ударов током при случайном прикосновении к катушке или к конденсатору колебательного контура. Кроме того, при наличии разделительного конденсатора можно заземлить ротор конденсатора переменной емкости, то есть его подвижную пластинку. Это позволяет устранить вредное влияние емкости тела оператора при регулировке генератора.
Обратная связь в генераторе может быть не только индуктивной, но и емкостной. В генераторах метровых волн часто применяют именно емкостную обратную связь. При этом роль конденсаторов выполняют междуэлектродные емкости: анод — катод и катод — сетка.
В контуре генератора метровых волн часто применяют катушку, состоящую из одного неполного витка провода* по которому перемещается движок, соединенный с анодным дросселем. Часто используют также схемы, в которых в качестве колебательных контуров применяются двухпроводные параллельные линии с передвижным мо* стиком (рис. 12). Длина линии берется несколько меньше четверти длины волны. Конденсатором колебательного контура в этой схеме служит емкость между сеткой и анодом радиолампы. Перемещая мостик по проводам линии, можно настраивать генератор на различные длины волн.
Короткозамыко/о-7**^ щий мостик
Контур
iСеточный ' дроссель
R
Анодный дроссель
Сопротивление /?, включенное последо-
^ Рис. 12. Электронный генератор с линией » из двух параллельных проводов в качест->- ве колебательного контура.
вательно с дросселем в цепь сетки, служит
для создания постоянного напряжения смещения на сетке лампы.

Здесь мы рассмотрели несколько схем ламповых генераторов высокой частоты, наиболее пригодных для управления моделями по радио. Существуют и другие схемы.
Генератор высокой частоты вместе с источниками питания и вспомогательными устройствами (ключ, кнопка для передачи сигналов и т. п.) называется передатчиком. Для создания радиоволн он снабжается антенной. Практические примеры выполнения передатчиков приведены в главе IV. Прием сигналов телеуправления на регенеративный приемник в диапазоне метровых волн неустойчив. Стоит изменить напряжение питания, настройку колебательного контура или частоту принимаемого сигнала — и чувствительность регенеративного приемника резко падает. Бывает и так, что в нем возникают собственные незатухающие колебания, которые могут «сорвать» выполнение команд телеуправления. Поэтому регенеративный приемник, не* смотря на его простоту, нельзя рекомендовать для целей управления на расстоянии.
Гораздо лучше ставить в радиоуправляемых моделях сверхрегенеративные приемники. Они много чувствительнее регенеративных и обеспечивают устойчивый прием сигналов управления.
На рис. 13 изображена принципиальная схема простейшего однолампового сверхрегенератора. В этой схеме осуществляются усиление, детектирование и генерирование токов высокой частоты. Обратная связь между катушками L и Loc установлена такой, что при небольшом отрицательном напряжении смещения на сетке лампы в контуре LC создаются собственные колебания, а при увеличении отрицательного напряжения смещения они прекращаются. Для того чтобы генерация прекращалась (срывалась) автоматически, на сетку лампы подается вспомогательное переменное напряжение . Частота этого напряжения должна быть значительно ниже частоты собственных колебаний контура. Когда на сетку лампы поступает положительный полупериод вспомогательного напряжения, в схеме генерируются собственные колебания.

Таким образом, возникновения и срывы генерации происходят в такт с частотой, с которой меняется напряжение на сетке лампы, то есть в такт со вспомогательной частотой. Вспомогательную частоту Называют еще иначе гасящей частотой: с этой частотой «гасятся» (прекращаются) собственные колебания в контуре сверхрегенеративного приемника. Так как колебания напряжения гасящей частоты совершаются равномерно, с постоянной частотой й амплитудой, то именно с этой частотой и происходят периодические вспышки собственных колебаний приемника. При этом в анодной цепи лампы проходят чередующиеся кратковременные импульсы тока. При положительном полупериоде вспомогательного напряжения эти импульсы возникают постепенно, нарастая по амплитуде, а при отрицательном — затухают. Если в анодную цепь радиолампы в схеме рис. 13 вместо реле включить телефон, мы услышим шорох—так называемый шум сверхрегенерации. Он напоминает клокотание закипающей воды в чайнике.
Хотя каждого импульса анодного тока в отдельности мы услышать не можем (вспомогательное напряжение изменяется со сверхзвуковой частотой), но шум сверхреге-керации мы будем слышать все время, пока передатчик не работает.
Как только антенна приемника уловит электромагнитные волны радиопередающего устройства, тотчас же беспорядочные вспышки собственных колебаний приемника упорядочиваются. Теперь эти вспышки зависят уже от интенсивности приходящих радиосигналов. Они получаются гораздо более мощными, чем при отсутствии сигнала, и следуют непрерывно одна за другой. В результате пульсирующий ток в анодной цепи приемной лампы также становится много больше, чем при отсутствии сигнала. Увеличивающийся ток заставляет сработать реле, включенное в анодную цепь сверхрегенератора.

Для нормальной работы приемника сигналов телеуправления одного каскада недостаточно. Дело в том, что одноламповый' сверхрегенератор в моменты вспышек собственных колебаний излучает энергию в пространство наподобие передатчика. Это может помешать работе других радиолиний. Чтобы устранить вредное излучение энергии в пространство, между антенной и сверхрегенератором ставят дополнительный каскад усиления высокой частоты. Применение дополнительного каскада усилителя высокой частоты не только устраняет вредное излучение, но и повышает чувствительность приемника. Кроме того, сверхрегенератор с каскадом усиления высокой частоты работает гораздо устойчивее, потому что антенный контур непосредственно не связан с контуром сверхрегенеративного каскада. Изменения размеров антенны и ее положения в этом случае не влияют на настройку и режим работы сверхрегенератора.
Высокая чувствительность таких приемников объясняется тем, что слабые сигналы радиопередающего устройства управляют более мощными собственными колебаниями, возникающими в схеме сверхрегенератора. Сверхрегенеративные приемники отличаются простотой конструкции и работают безотказно. Различные примеры практического выполнения самодельных сверхрегенеративных приемников даны в главе V.
Дело в том, что в генераторах метровых волн емкости и индуктивности контуров очень малы. Они получаются одного порядка с междуэлектродными емкостями и индук-тивностями вводов обычных радиоламп. Поэтому электронные генераторы метровых волн могут хорошо работать только на специальных радиолампах, имеющих малые емкости между электродами и малые индуктивности вводов.
При использовании ламп, предназначенных для работы в передающих устройствах коротковолновых радиостанций, можно в некоторой степени уменьшить паразитные емкости, если цоколи снять и развести выводные про-воднички в разные стороны. При этом проводнички необходимо максимально укоротить, чтобы уменьшить их индуктивность.

В генераторах передающих устройств и в приемниках телеуправления могут быть применены лампы типа «желудь» — 6Ж1Ж, 6С1Ж, 6К1Ж, «пальчиковые» лампы прямого накала, рассчитанные на питание от электрических батарей — 1К1П, 1Б1П, 1П2Б, 2П1П, подогревные «пальчиковые» лампы —6ЖЗП, 6Н15П, 6С1П, 6К1П, а также 6Ж6С и 12Ж1Л,
Для включения ламп, имеющих штырьки, следует применять высококачественные ламповые панельки из керамики.
Колебательные контуры генераторов метровых волн должны иметь возможно малые потери и обеспечивать достаточно высокую стабильность частоты.
При изготовлении деталей аппаратуры необходимо применять изоляционные материалы, предназначенные для работы на высоких радиочастотах: специальную радиокерамику, полистирол. В случае если этих материалов нет, можно применить органическое стекло или эбонит.
Не следует пользоваться такими изоляционными материалами, как гетинакс, текстолит, карболит: эти материалы в метровом диапазоне вносят большие потери.
Катушки колебательных контуров желательно делать бескаркасными. Выполнять их следует из голого медного провода диаметром 2—3 мм. Лучше применять посеребренный провод.
Катушку колебательного контура для получения одной и той же индуктивности можно сделать короткой, но большего диаметра или, наоборот, малого диаметра, но подлиннее. Какая из них будет лучше? Если диаметр катушки чрезмерно большой, то потери на бесполезное излучение энергии увеличиваются. Кроме того, в таких катушках возрастают потери за счет индуктирования токов в окружающих катушку металлических деталях и в диэлектриках.
Диаметр катушек колебатель-Ркс. 15, Катушка коле- ного контура обычно не превы-бательного контура: шает 40—50 ММ. Однако Диаметр
в-длина; 2а - диаметр. катушки менее 10 мм делать также не рекомендуется (рис. 15),
Для уменьшения потерь энергии необходимо располагать катушку колебательного контура таким образом, чтобы различные металлические части (кожух и т. д.) передатчика находились от нее на расстоянии не меньше ее удвоенного диаметра.
Важное условие для обеспечения стабильности частоты — прочность (жесткость) катушки колебательного контура. Если катушка недостаточно прочно укреплена или если при тряске ее витки вибрируют, то от этого изменяются индуктивность колебательного контура и частота его настройки.

Не менее серьезные требования предъявляются также к конденсатору колебательного контура. Для того чтобы конденсатор позволял отрегулировать передатчик на нужную частоту колебаний, он должен быть переменной или полупеременной емкости. Конденсатор может быть либо воздушным, либо керамическим. При изготовлении воздушного конденсатора необходимо обращать внимание на прочность его конструкции. Пластины ротора конденсатора должны плавно поворачиваться, ни в коем случае не шататься, не иметь перекосов и не вибрировать при сотрясениях. В противном случае будут изменяться емкость колебательного контура и генерируемая частота.
Наилучшей конструкцией конденсатора переменной емкости с воздушным диэлектриком следует считать такую, в которой нет токоподводящих контактных органов. Пример такой конструкции показан на рис. 16. Этот конденсатор состоит из неподвижного статора в виде двух пластин, изолированных одна от другой, и поворачивающегося ротора в форме бабочки. При повороте пластин ротора емкость этого сдвоенного конденсатора изменяется.
Очень важно, чтобы приближение руки оператора, неизбежное при регулировке и настройке схемы, не влияло на емкость конденсатора. Поэтому ось переменного конденсатора можно делать из металла лишь в тех случаях, когда либо ротор этого конденсатора заземлен, либо панель, на которой крепятся ручки управления, сделана из металла и также заземлена или имеет заземленный экран. Если же ни одно из этих условий не выполнено, то ось нужно делать из изоляционного материала и достаточно длинной, чтобы конденсатор можно было уда* лить от панели на безопасное расстояние.

Для настройки колебательных контуров радиопередающих и радиоприемных устройств можно применять подстроечные керамические конденсаторы типа КПК (рис. 17). Статор и ротор этих конденсаторов сделаны из специальной высокочастотной керамики, покрытой проводящим слоем. Конденсаторы КПК не боятся ни жары, ни мороза, ни тряски, ни повышенной влажности воздуха. Их емкость почти не изменяется при изменении внешних условий. Поэтому настройка колебательного контура с таким конденсатором остается постоянной, куда бы ни залетела или ни заплыла модель, на которой он установлен. Конденсаторы КПК выпускаются трех видов: КПК-1 (емкость от 2 до 7 пф), КПК-2 (от 4 до 15 пф) и КПК-3 (от 8 до 30 пф). Для работы в метровом диапазоне радиоволн лучше всего подходят конденсаторы КПК-1.
Конденсаторы постоянной емкости
Отечественная промышленность выпускает конденсаторы постоянной емкости различных типов: керамические, бумажные, слюдяные, электролитические и другие (рис. 18).
В передатчиках и приемниках сигналов телеуправления следует применять только конденсаторы высокого качества. При выборе конденсаторов для той или иной цепи учитывайте, что при работе в метровом диапазоне волн их электрическая прочность резко понижается, поэтому рабочее напряжение принимайте с запасом.
В качестве контурных, разделительных и сеточных конденсаторов постоянной емкости хорошо применять керамические трубчатые конденсаторы КТК или керамические дисковые конденсаторы КДК.