Специальные цены   новые товары
Система Orphus

Микроприемник для паркфлаера

Авторы - Игорь Гаврилов, Александр Войтко

Пролог

Появление совершенного электропривода и литий-полимерных аккумуляторов привело к массовому выпуску паркфлаеров, которым нужна легкая бортовая аппаратура. «40 МГц – это вчерашний день», - скажут многие из вас и будут правы. Но RC-мир велик и жизнь в нем кипит. Сильные мира сего бьются за единый стандарт в диапазоне 2,4 ГГц и лихорадочно вылавливают «глюки» своего ПО. Счастливые обладатели супертехники перед сном повторяют, в какой последовательности надо включать-выключать передатчик, чтобы на зависть хозяину ему не пришлось совершать очередной трансатлантический перелет. В то же время многие массовые RTF-модели вовсю комплектуют аппаратурой на диапазон 27 МГц, так что «вчерашний день» еще долго пребудет с нами. Мы же просто предлагаем вам замену для приемника, геройски погибшего при посадке любимого пепелаца в непредусмотренную инструкцией лужу. А вы, используя приобретенный опыт, возможно, сможете вернуть в строй и «павшего».

Итак, мы начинаем знакомство с приемником IGVA PARK5.

Описание схемы

Мы постарались учесть большинство пожеланий и нареканий, высказанных при обсуждении «любительского приемника». Как и предшественник, новый микроприемник предназначен для совместной работы с передатчиками и кварцами 40 МГц «single conversion» фирмы HITEC, однако наработанный за последние годы опыт позволяет утверждать, что он способен дружить с аппаратурами Futaba, SANWA и GWS. Схема (рис.1) упрощена до предела и идеально подходит для первого шага в мир SMD-технологии, которая лежит в основе всей современной электроники.

Рисунок 1. Схема приемника и перечень деталей.
Рисунок 1. Схема приемника и перечень деталей.

Антенна (провод сечением 0,03…0,14 кв.мм и длиной 600…1000 мм) через разделительный конденсатор С1 подключена к входному контуру L1C2, который работает на высокой частоте - в нашем случае 40 МГц. С вторичной обмотки L1 высокочастотный сигнал через разделительный конденсатор С3 поступает на вход УВЧ – вывод 16 КА3361.

Мы использовали «родной» гетеродин КА3361. К выводу 1 микросхемы подключается сменный кварцевый резонатор ZQ1 на соответствующий частотный канал, а к выводу 2 через разделительный конденсатор С5 подключен согласующий контур L2C6.

Высокочастотные сигналы с УВЧ и гетеродина поступают на внутренний смеситель КА3361. С выхода смесителя (вывод 3) сигнал с промежуточной частотой 455 кГц поступает на узкополосный пьезокерамический фильтр ZQ2. Отфильтрованный сигнал ПЧ подается на вход усилителя-ограничителя ПЧ микросхемы (вывод 5). К выводам 6 и 7 подключены блокировочные конденсаторы С7 и С8.

Усиленный сигнал ПЧ поступает на внутренний демодулятор. Для выделения НЧ составляющей сигнала используется пьезокерамический дискриминатор ZQ3, подключенный к выводу 8 КА3361 и зашунтированный резистором R1. В этом приемнике используется именно дискриминатор, поскольку применение широко распространенного керамического резонатора в схеме предыдущего приемника послужило источником многочисленных детективных сюжетов с подбором комплектации и настройкой.

После демодуляции сигнал поступает на вывод 9 микросхемы. Высокочастотная составляющая отфильтровывается конденсатором C9, после чего низкочастотный сигнал через разделительную цепочку C10R2 поступает на вход внутреннего УНЧ (вывод 10), включенного по схеме компаратора. За смещение точки отсечки компаратора отвечает резистор R4. Усиленный сигнал с вывода 11 через разделительный конденсатор С11 и заземляющий резистор R3 поступает на вывод 12 – управляющий вход ключа шумоподавителя, который мы использовали в качестве формирователя, что позволило улучшить форму и увеличить амплитуду сигнала. Поскольку выход ключа выполнен с открытым коллектором, к выводу 14 необходимо подключить резистор R5. Итак, мы использовали микросхему КА3361 на все 100%.

Сформированный информационный сигнал с вывода 14 через фильтр R6С12 подается на вход «С» микросхемы CD4015 (вывод 1) и на вход схемы синхронизации R7VT1R8C13. Синхроимпульс с коллектора VT1 поступает на вход «D» CD4015 (вывод 15). Далее CD4015 разделяет исходную последовательность импульсов на отдельные канальные импульсы с первого по пятый (выводы 13, 12, 11, 2 и 5 соответственно). Поскольку пятый импульс снимается со второго регистра CD4015, выводы 2 и 7, а также 1 и 9 соединены между собой.

В приемнике используется «псевдошумоподавление». Поскольку при отсутствии сигнала микросхема КА3361 сама шумит весьма интенсивно, схема формирователя воспринимает этот шум как непрерывную последовательность коротких импульсов и постоянно удерживает вход «D» CD4015 на уровне логического нуля, тем самым блокируя прохождение сигнала на канальные выходы. В большинстве случаев это предотвращает самопроизвольные срабатывания рулевых машинок при выключенном передатчике. И все же не стоит забывать золотое правило: передатчик включается первым, а выключается последним. Это сбережет электроны в аккумуляторах и предотвратит кариес у шестеренок сервомеханизмов.

Детали и замены

Все пассивные компоненты: резисторы, большинство конденсаторов и дроссель L2 имеют стандартный типоразмер 0805. По этому стандарту радиоэлектронные компоненты выпускаются сотнями производителей во всем мире и полностью взаимозаменяемы. Следует лишь соблюдать требования по ТКЕ для конденсаторов. Для дросселя L2 допустима замена номинала на 1,8...2,2 мкГн.

Электролитический конденсатор С17 – танталовый, типоразмера «В». Конденсатор С16 – импортный алюминиевый типа Е5R, размером 6х5 мм. Можно использовать конденсатор большего размера с сохранением величины емкости и предельного напряжения.

Дроссель L3 – импортный типа LGA0204, допустима замена на ЕС24.

Транзистор VT1 типа ВС847, допустима замена на любой N-P-N транзистор в корпусе SOT-23 с коэффициентом усиления по току 100 и более.

Микросхему CD4015ВD можно заменить на HEF4015BT либо MC14015D в корпусе SO-16.

Пьезофильтр LT455HTW можно заменить на CFWLA455KHFA-B0 или MEC455HT.

Пьезокерамический дискриминатор CDB455C3 можно заменить на CDBLB455KCAY03-B0.

Микросхему KA3361BD можно заменить на МС3361ВD.

Микросхему стабилизатора К1170ЕН3,3 можно заменить на LM2931-3,3 либо LP2951-3, 3 в корпусе ТО-92.

Разъем под кварц – гнезда от разъема типа ГРПМ2 или аналогичного.

Разъемы под серво – PLS-40 (стандарт для RC-приемников).

L1 мотается на импортном секционированном полиэтиленовом каркасе ВЧ-катушки с подстроечным ферритовым сердечником. Посадочный размер катушки 5х5 мм, высота 7 мм. Катушка экранированная, в верхней части экрана вклеен ферритовый горшок. Первичная обмотка – 13 витков (5+4+4 витка на секцию, мотать поверх вторичной), вторичная обмотка – 7 витков (3+2+2 витка на секцию). Распайка концов обмоток есть на монтажной схеме. Для намотки следует использовать эмалированный провод диаметром 0,1 мм. После намотки катушка вставляется в экран. Желательно сразу промаркировать обмотки на экране цифрами «1» и «2», после чего откусить неиспользованную ножку каркаса. Замена катушки на больший типоразмер возможна только при условии корректировки рисунка платы.

Рекомендации по сборке и настройке

Для сборки и настройки нам потребуются: остро заточенный пинцет, паяльник (до 25 Вт), цифровой мультиметр и простейший осциллограф до 5 МГц. Это минимально необходимый набор. Желательно также иметь керамическую отвертку для настройки входного контура. При отсутствии таковой можно сделать одноразовую отвертку из заточенной полоски стеклотекстолита. Для монтажа SMD-компонентов могут понадобиться «очки часовщика» или линза с подсветкой.

Рисунок 2. Дорожки и контактные площадки (под принтер) – верх.
Рисунок 2. Дорожки и контактные площадки (под принтер) – верх.
Рисунок 3. Дорожки и контактные площадки (под принтер) – низ.
Рисунок 3. Дорожки и контактные площадки (под принтер) – низ.

Исходный размер платы – 20,5х35 мм. Плата – двухсторонняя, желательно заводского изготовления, но истинные рыцари утюга и лазера могут сделать ее и в домашних условиях. Для этого в любом графическом редакторе рисунки верхнего и нижнего слоя дорожек следует отмасштабировать до указанного размера и отобразить зеркально. После этого оба рисунка обводятся прямоугольниками. Прямоугольники должны быть на 2…3 мм шире и на 30…40 мм длиннее рисунков платы. Рисунки плат и прямоугольники должны быть тщательно сцентрированы. После распечатки картинки вырезаются точно по контуру прямоугольников и склеиваются по уголкам клеем «Момент» рисунок к рисунку. Просмотрев «бутерброд» на просвет, следует убедиться, что переходные отверстия и контактные площадки деталей совпадают. Если нет, то одну из сторон вы распечатали неверно (зеркально) или развернули на 180°. С третьей-четвертой попытки все должно получиться. Внутрь склейки аккуратно вставляется пластинка двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Пластинка должна иметь припуск по 3…5 мм на сторону. Нелишним будет напомнить, что она должна быть тщательно зачищена и обезжирена, кроме того, на ней с обеих сторон должны отсутствовать заусенцы. После этого «сэндвич» проглаживается утюгом с обеих сторон. Бумага отмачивается и снимается, рисунок промывается, ретушируется, сушится и травится. После травления плата снова зачищается, лудится и сверлится. Переходные отверстия имеют диаметр 0,5 мм, отверстия под конденсатор и стабилизатор – 0,8 мм, под разъемы и пьезофильтр – 0,9 мм, под экран катушки – 1,1 мм. После этого заготовку следует обрезать по периметру до размера собственно платы. Поскольку заготовка состоит из двух частей, после обрезки их надо разделить. Для этого годится и алмазный диск, и обычный лобзик.

Переходные отверстия следует пропаять отрезками луженого медного провода длиной 5…6 мм и диаметром 0,2…0,3 мм. Выступающие концы провода следует отформовать и припаять к отходящим от отверстия дорожкам. Так же следует поступить и с отверстиями под монтаж компонентов, если дорожки подходят к ним с обеих сторон платы. Готовые платы должны выглядеть так:

Рисунок 4. Готовые платы - верх.
Рисунок 4. Готовые платы - верх.
Рисунок 5. Готовые платы - низ
Рисунок 5. Готовые платы - низ

Сборку следует производить в соответствии с приведенной монтажной схемой.

Рисунок 6. Схема монтажа - верх.
Рисунок 6. Схема монтажа - верх.
Рисунок 7. Схема монтажа - низ.
Рисунок 7. Схема монтажа - низ.

Монтаж платы доступен радиолюбителю средней квалификации, имеющему некоторый опыт работы с SMD-компонентами. Первым выполняется SMD-монтаж. Жало паяльника затачивается на пирамидку (угол ? 30 ?) для облегчения доступа к точкам пайки. Флюс желательно использовать неактивный сгущенный спирто-канифольный, который капельками наносится на контактные площадки. Припой - импортный трубчатый диаметром 0,5…1 мм с флюсом. После пайки SMD-компонентов плату желательно промыть в этило…, нет, лучше в изопропиловом спирте. После промывки следует тщательно проверить качество монтажа, поскольку на готовом изделии часть компонентов будет недоступна. Если на этом этапе часть отверстий у вас залилась припоем, их можно «пробить» деревянной зубочисткой или заточенной спичкой, одновременно прогревая площадку паяльником.

Рисунок 8. SMD-монтаж основной платы - верх.
Рисунок 8. SMD-монтаж основной платы - верх.
Рисунок 9. SMD-монтаж основной платы - низ.
Рисунок 9. SMD-монтаж основной платы - низ.

На меньшей плате паяем одинокий SMD-конденсатор (рис.10) и монтируем разъемы. При пайке «кварцевых» разъемов желательно использовать неисправный кварц в качестве кондуктора для того, чтобы обеспечить их параллельность. Разъемы одеваются на ножки кварца, после чего вся «композиция» вставляется в отверстия на плате. Кварц должен упереться в плату. При пайке оба «кварцевых» разъема должны быть «заглублены» в плату на 0,3…0,5 мм во избежание последующего КЗ с корпусом кварца. Для этого следует слегка стянуть разъемы с ножек кварца, воспользовавшись кусачками или пинцетом. Возможно, что предварительно придется увеличить диаметр отверстий под разъемы до 2,5 мм при помощи круглого надфиля. Рассверливать эти отверстия не рекомендуется во избежание заусенцев и задиров фольги.

Рисунок 10. SMD-монтаж платы разъемов - верх.
Рисунок 10. SMD-монтаж платы разъемов - верх.
Рисунок 11. Монтаж разъемов.
Рисунок 11. Монтаж разъемов.

Две платы спаиваем между собой под прямым углом. Сперва пропаивается ряд контактных площадок с нижней стороны (рис.12), затем снова в плату разъемов вставляется кварц и по всей длине пропаивается «кварцевый» разъем, прилегающий к основной плате (рис.13). После этого пропаивается контактная площадка сверху в противоположном углу основной платы (рис.14). На этом стыковку плат можно считать завершенной.

Рисунок 12. Сборка плат - низ.
Рисунок 12. Сборка плат - низ.
Рисунок 13. Сборка плат - пайка «кварцевого» разъемы.
Рисунок 13. Сборка плат - пайка «кварцевого» разъемы.
Рисунок 14. Сборка плат - пайка уголка.
Рисунок 14. Сборка плат - пайка уголка.

Монтируем навесные компоненты в произвольной последовательности (рис.15). В последнюю очередь припаиваем антенну (рис.16).

Рисунок 15. Монтаж навесных элементов.
Рисунок 15. Монтаж навесных элементов.
Рисунок 16. Пайка антенны.
Рисунок 16. Пайка антенны.

Еще раз проверяем качество паек и убеждаемся, что приемник получился именно микро:

Рисунок 17. Промежуточное взвешивание.
Рисунок 17. Промежуточное взвешивание.

Если видимых проблем нет, к любому серворазъему подключаем бортовой аккумулятор (4,8 В) и проверяем напряжение на выходе стабилизатора. Оно должно составлять 3,2…3,4 В. Для подстраховки можно проверить потребление тока (норма – 5…7 мА).

Для настройки нужен ослабленный сигнал передатчика. Способы ослабления сигнала (с использованием пива и без) детально описаны в статье «Современный любительский RC приемник», поэтому останавливаться на них сейчас мы не будем.

Вся настройка приемного тракта сводится к вращению ферритового подстроечного сердечника катушки L1. Если сердечник не хочет вращаться, не следует прикладывать грубую физическую силу – сердечник хрупкий и относится к невозобновляемым ресурсам – придется искать новую катушку. Скорее всего, тут дело в застывшем парафине, поэтому достаточно кратковременно коснуться сердечника жалом паяльника и повторить попытку поворота.

Для снятия сигнала необходимо подпаять к контрольной точке КТ1 (контактная площадка C10) резистор сопротивлением 10…20 кОм, ко второму концу которого следует подключить щуп осциллографа. Второй щуп осциллографа подключается к минусу питания (земля). В контрольной точке КТ1 нужно добиться максимальной амплитуды сигнала и минимального уровня шумов (Рис.18). Далее точно так же следует подключиться к контрольной точке КТ2 – физически это вывод 1 CD4015 (Рис.19). Если ширина импульсов в КТ2 меньше требуемой (0,3…0,4 мс), то следует увеличить номинал резистора R4, если меньше требуемой, то, соответственно, уменьшить. Дополнительно следует убедиться в наличии синхроимпульса в контрольной точке КТ3 - вывод 15 CD4015 (Рис.20). В последнюю очередь проверяется наличие канальных импульсов на серворазъемах приемника (Рис.21).

Рисунок 18. Осциллограмма в КТ1.
Рисунок 18. Осциллограмма в КТ1.
Рисунок 19. Осциллограмма в КТ2.
Рисунок 19. Осциллограмма в КТ2.
Рисунок 20. Осциллограмма в КТ3.
Рисунок 20. Осциллограмма в КТ3.
Рисунок 21. Канальный импульс.
Рисунок 21. Канальный импульс.

После окончания настройки следует залить катушку маленькой капелькой расплавленного парафина. Парафин не должен попасть на верхний торец экрана катушки.

Итак, у Вас на руках новорожденный приемник. Начинаем его пеленать. Из стеклотекстолита толщиной 0,5 мм вырезаем две пластинки размером 21 х 25 мм. На одну из них при помощи клея «Момент» - наклеиваем полоску картона толщиной 1 мм. Для этой цели замечательно подходит перфорированная упаковка от SMD-компонентов. Эта картонка служит для компенсации разности монтажной высоты торца платы разъемов и катушки с пьезофильтром. Клеиться пластинка с картонкой будет сверху. Также следует заготовить кусочек термоусадочной трубки (в сплющенном виде она должна иметь ширину 38 мм) длиной 35 мм (Рис.22). На места склейки: торцы платы разъемов, на микросхемы и антенный провод с нижней стороны приемника, а также на экран катушки и пьезофильтр с верхней стороны приемника наносится тонкий слой клея «Момент». Им же намазываются ответные места склейки на стеклотекстолитовых пластинках и картонке. После 5…10 минут выдержки все элементы собираются в «бутерброд» (рис.23). На полученную конструкцию натягивается термоусадка с припуском 5 мм на сторону (рис.24).

Рисунок 22. На упаковку.
Рисунок 22. На упаковку.
Рисунок 23. «Бутерброд».
Рисунок 23. «Бутерброд».
Рисунок 24. Перед обтяжкой.
Рисунок 24. Перед обтяжкой.

Далее всю конструкцию берем пинцетом за серворазъем и прогреваем горячим воздухом. Лучше использовать фен, но можно попытать счастья в духовке или над электроплиткой. Излишки пленки, наползающие после усадки на серворазъемы и закрывающие разъемы кварца, подрезаем острым кончиком модельного ножа. Пожалуй, стоит еще раз убедиться, что приемник по-прежнему микро…

Рисунок 25. Контрольное взвешивание.
Рисунок 25. Контрольное взвешивание.

На готовом изделии обязательно следует нанести маркировку полярности подключения разъемов сервомеханизмов. Это может быть этикетка или маркировка краской, защищенная полоской скотча. Самый простой способ изготовления этикетки – распечатка на бумаге, ламинирование скотчем с двух сторон и наклейка все на том же «Моменте». Кварц стоит дополнительно закрепить полоской скотча, приклеенной к корпусу приемника.

Теперь можно лететь…

Эпилог

Соблюдая традицию, мы не стали углубляться в теорию, а постарались максимально сконцентрироваться на нюансах схемотехники и технологии изготовления. Хотелось угодить и тем, кто по сравнению с первой версией приемника, жаждал большего (числа каналов), и тем, кто желал меньшего (размера и веса). Приемник выпускается серийно, и как первое преимущество серийного изделия хочется отметить, что большинство «детских болезней» и проблем в конструкции уже устранено, отлажена технология сборки и настройки. Вторым преимуществом «серийности» является высокая вероятность того, что данное изделие будет доступно в виде полного набора деталей и комплектующих для самостоятельной сборки, включая плату и готовую катушку.

Однако мы не сомневаемся, что Вы сможете внести и свой творческий вклад во вполне отлаженную конструкцию. Но если, несмотря на все наши дружные старания, эксперимент окажется удачным, то тема приемников будет продолжена. А продолжать есть куда, уж поверьте…

Обсудить на форуме