Шифратор команд. Виды дискретных команд

Шифратор — электронное устройство, которое формирует командные сигналы в аналоговой (непрерывной) цифровой или аналого-цифровой форме. В иностранной литературе шифратор нередко называют кодером или импульсным блоком передатчика [1, 2], используемым обычно в пропорциональной аппаратуре.

Отметим сразу, что речь пойдет только о дискретных командах в радиолюбительской телемеханике. К дискретным командам принято относить такие, которые направлены на выполнение моделью одиночных, разовых действий. Например, команда Вперед — включение ходового электродвигателя, Стоп — выключение двигателя, Фары — включение фар, Сигнал — подача звукового сигнала и т. д.

Команды называют однопозиционными, если на их выполнение рассчитано одиночное действие оператора; таковы все перечисленные выше команды. Иногда используют многопозиционные команды. Такой может быть трехпозиционная команда Вперед, если предусмотрено, что первое нажатие на кнопку передатчика обеспечивает движение модели вперед на малой скорости, второе — на средней, третье — на максимальной. Еще один пример многопозиционной команды: исполнительный релевой механизм отклоняется от среднего положения в каждую сторону с шагом в 5... 10 угловых градусов при каждом нажатии.

Для передачи на модель дискретных команд при последовательной и последовательно независимой подаче используют, как правило, один канал радиосвязи и одну несущую частоту передатчика. Однако, если необходимо передавать одновременно несколько дискретных команд, то число каналов связи при одной несущей может быть увеличено. Например, при одновременной подаче трех команд оператор использует три канала радиосвязи при одной несущей частоте передатчика. Кроме дискретных используют также дискретно-пропорциональные команды, о которых рассказано ниже.

Цифровой модуль на пять команд

Опыт по конструированию моделей, как и школьные знания, человек приобретает не сразу, а постепенно. Поэтому сначала рассмотрим типовой шифратор на пять команд, а затем, освоив принцип его работы, составим схему цифрового модуля передающей аппаратуры на две и более команд.

Шифратор (рис. 30) формирует последовательность групп, состоящих из определенного числа импульсов. Число импульсов в группе зависит от того, какая командная кнопка нажата. Если не нажата ни одна из них, шифратор формирует группы импульсов команды Стоп, в каждой из которых содержится по шесть импульсов. При нажатии на кнопку SB1 шифратор формирует группу сигналов команды Назад с пятью импульсами в группе; SB2 — Вперед — с четырьмя; SB3 — Вправо — с тремя; SB4 — Влево — с двумя импульсами.

При включении питания выключателем SA1 тактовый генератор, собранный на логических элементах DD1.1, DD1.2, вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов с частотой 200 Гц и скважностью (отношением периода к длительности импульса), равной двум. Частота генератора зависит от емкости конденсатора С 1 и сопротивления резистора R1.

С приходом на вход С регистра DD2.1 второго импульса (рис. 31,а) тактового генератора на выходе 2 этого регистра появляется уровень 1 (рис. 31,6), который через замкнутые контакты кнопок SB1...SB4 поступает на нижний по схеме вход элемента DD1.3 и разрешает прохождение тактовых импульсов через элемент DD1.3 и инвертор DD1.4 на вход усилителя тока на транзисторе VT1.

Восьмой тактовый импульс вызовет появление на четвертом выходе регистра DD2.2 уровня 1, который переведет оба регистра в нулевое состояние, и на всех их выходах, а также на нижнем входе элемента DD1.3 появится уровень 0. Прохождение тактовых импульсов через элемент DD1.3 будет запрещено. Девятый импульс вызовет появление уровня 1 на выходе 1 регистра DD2.1, а с десятого по шестнадцатый и далее весь рассмотренный процесс будет повторяться.

Итак, за время действия шестнадцати импульсов тактового генератора на базу транзистора VT1 поступят две группы командных импульсов по шесть в каждой (рис. 31, в). Каждая группа этой последовательности соответствует команде Стоп. Промежуток времени между группами, равный 12,5 мс, необходим для опознания командных сигналов дешифратором приемника, установленного на модели.

Если нажать на командную кнопку SB1, то длительность импульса на нижнем входе элемента DD1.3 станет меньше на один тактовый период, чем при команде Стоп, а следовательно, в каждой группе импульсов шифратора будет по пять тактовых импульсов, что соответствует команде Назад. Подобным образом при нажатии на последующие кнопки формируются группы импульсов остальных команд.

Каждый импульс группы, поступивший на базу транзистора VT1, открывает его, и напряжение питания от батареи GB1 поступает на вывод 2 модуля.

Как только будет выключено напряжение питания и подвижный контакт выключателя SA1 примет положение, показанное на схеме, оксидный конденсатор СЗ быстро разрядится через резистор R2. Если бы не было резистора R2, то напряжение на конденсаторе СЗ уменьшалось бы сравнительно медленно и антенна передатчика некоторое время излучала бы не группы командных сигналов, а неупорядоченную последовательность импульсов. Это могло бы привести к сбоям в работе модели и выполнению ложной команды. Замыкать конденсатор СЗ непосредственно (без резистора R2) тоже нельзя, так как импульс разрядного тока может вывести из строя (оплавить) контакты выключателя SA1.

Если случайно нажать одновременно или с небольшим промежутком времени на две или более командных кнопки, то шифратор сформирует последовательность групп сигналов, соответствующую наименьшему номеру нажатой кнопки.

Теперь уже легко догадаться, что, если подвижный контакт кнопки SB3 подключить к нижнему по схеме входу элемента DD1.3, исключив командную кнопку SB4, то получим шифратор на четыре команды. Таким же путем можно составить принципиальную схему шифратора на три и две команды.

Если же потребуется построить шифратор на девять команд, то придется ввести в пятикомандный вариант шифратора еще один четырехразрядный сдвиговый регистр К176ИР2. Его вход С нужно соединить с выходом тактового генератора. Проводник, идущий к выходу 4 регистра DD2.2, надо от вывода 2 отключить и соединить его с входом R дополнительного регистра, а выход 4 соединить с входом D дополнительного регистра; объединенные входы R всех регистров соединить с выходом 4 дополнительного регистра. От выходов 3 и 4 регистра DD2.2, а также от выходов 1 и 2 дополнительного регистра нужно подвести проводники к дополнительным кнопкам SB5...SB8, соблюдая рассмотренный выше принцип работы шифратора. Необходимо также подвести напряжение питания к дополнительной микросхеме.

Какие же команды, кроме уже известных, можно передавать с помощью девятикомандного шифратора? Это, в первую очередь, зависит от характера и возможностей модели. Вот несколько вариантов команд: Малый ход, Полный ход, Поворот башни, Включение прожекторов, Подъем ракеты, Пуск ракеты, Опускание, ракеты, Пулемет — огонь!, Включение сирены, Вращение антенны, Колокол громкого боя, Включение ходовых огней, Опускание шлюпки, Поднятие якоря.

Транзистор VT1 в модуле можно использовать любой из серии КТ315 со статическим коэффициентом передачи тока не менее 40; подойдут и другие кремниевые маломощные транзисторы с примерно такими же параметрами. Конденсаторы: С 1 — КМ-4 или КЛС, С2 — К50-6. Командные кнопки SB1... SB4 — КМ1-1 или другие с переключающимися контактами. Выключатель питания SA1—МТ-1. Разъем ХТ 1 использован от бывшей в употреблении батареи Крона. Источник питания GB1 —батарея Крона.

Налаживание модуля сводится к подборке сопротивления резистора R1. Для этого вход у осциллографа подключают к точке КТ 1 (см. рис. 30). Общий вывод осциллографа соединяют с общим проводом модуля. Включают напряжение питания модуля и устанавливают развертку осциллографа так, чтобы на экране было видно несколько устойчивых импульсов тактового генератора. Подбирая резистор R1, добиваются периода повторения 5 мс при скважности импульсов, равной 2.