Специальные цены   новые товары
Система Orphus

Современный любительский приёмник

Игорь Гаврилов (МС СССР, F3A), Войтко Александр (V_Alex)

Немного истории

Наш первый FM-приемник был разработан в 1991г. Прототипом стал “красный” приемник от аппаратуры Signal производства ГДР (это была вторая модификация приемника, названная так по цвету корпуса). Микросхемы A244D и A225D мы заменили на К174ХА2 и К174ХА6, задействовав встроенный в ХА6 шумоподавитель. Пьезофильтр был заменен на LC-ФСС. Были разработаны гибридные интегральные микросборки формирователя и low drop стабилизатора напряжения, изготовленные по тонкопленочной технологии. В результате получилось весьма ударопрочное изделие, выдерживающее (в отличие от прототипа) вибрацию и имеющее неплохую чувствительность и избирательность. Кроме того, удалось избавиться от дергания машинок при выключенном передатчике. C этим приемником МС СССР И.А.Марченко в 1992 г. “налетал” Чемпиона Украины по кроссовым планерам (F3B). Краткий обзор по комплекту аппаратуры ИГВА был напечатан в специализированном японском журнале “Radio Control Technique” (№6 за 1994 г., стр. 310).

До 1995 года делались попытки применить микросхемы К174ПС1 и К174УР3 (позже К174УР7), но устойчивых положительных результатов они не дали. Та же участь постигла и К174ХА26. Зато в 1995 г. микросхема МС3361ВР. практически сразу “попала” в наше устройство и заняла в нем место базового кристалла вплоть до 2000 г. Из пользователей приемников этой серии нам приятно отметить С.Н.Мякишева - радиокопии ( F4C) , 1997 г. – 3 место, 1998 г. – 2 место, 1999 г. – 3 место на Чемпионате Украины и А.Квитка – радиогонка (F3D-3,5) 2000г. – 1 место на Кубке Украины.

В 1998 г. был собран пробный вариант приемника на микросхеме МС3372, но из-за высокой цены, ее применение было отложено до лучших времен (они пока так и не наступили).

С 2002 г., после некоторого перерыва, мы перешли на МС3371. Эта микросхема имеет максимальную функциональность при терпимой цене.

Изрядно позанимавшись ремонтом импортной RC-аппаратуры, нам удалось собрать обширный материал по схемотехнике приемников, в том числе на легендарной паре S042P/S041P, а впоследствии и на TA7761. К сожалению, эти микросхемы оказались для нас недосягаемы, если не считать аналог S042P - К174ПС1. Потрошением импортной аппаратуры мы периодически грешим и сейчас – надо же знать, как далеко вперед ушел от нас научно-технический прогресс в… Китае.

Кое-какими наработками мы решили поделиться с Вами.

Описание схемы

Предлагаемая схема максимально упрощена, имеет всего 2 точки настройки и вполне пригодна для сборки в домашних условиях. Прототипом для нее является приемник IGVA R-FM-5HL на частоту 40 МГц с одинарным преобразованием частоты. Изделие рассчитано на совместную работу с любым FM-передатчиком аппаратуры HITEC на соответствующий частотный диапазон и кварцами от этой же аппаратуры с одинарным преобразованием частоты (single conversion). В условия эфира Москвы с передатчиком HITEC ECLIPSE 7 схема обеспечивает устойчивую дальность связи по земле – 250 м, по воздуху – в пределах прямой видимости для модели с размахом крыла 1 м.

Антенна (провод сечением 0,12…0,2 мм2 и длиной 900…1100 мм) через разделительный конденсатор С1 подключена ко входному контуру L1C2 (первая регулировочная точка), который обеспечивает настройку по высокой частоте (в нашем случае 40 МГц). Со вторичной обмотки L1 высокочастотный сигнал через разделительный конденсатор С3 поступает на вход УВЧ – вывод 16 МС3371. Такая схема входного каскада является классической для FM-приемников 80-х годов. С середины 80-х (с ужесточением эфирных условий) практически все фирмы перешли к использованию дросселя в антенной цепи. Первый вариант менее капризен в настройке, дешевле и по нашему практическому опыту ничем не хуже.

В приемнике задействован внутренний гетеродин МС3371. К выводу 1 микросхемы подключается сменный кварцевый резонатор ZQ1 на соответствующий частотный канал. К выводу 2 микросхемы через разделительный конденсатор С5 подключен низкодобротный согласующий контур L2C6. В целом данное схемное решение соответствует описанию на МС3371.

Высокочастотные сигналы с УВЧ и гетеродина поступают на внутренний смеситель МС3371. 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. Обвязка УПЧ полностью соответствует описанию на МС3371.

Усиленный сигнал ПЧ поступает на внутренний демодулятор. Для выделения “полезной” НЧ составляющей используется керамический резонатор (дискриминатор) ZQ3, подключенный к выводу 8 МС3371 и зашунтированный резистором R1. Применение керамического резонатора вместо LC-контура позволяет убрать одну “лишнюю” настроечную точку, что существенно для любительской конструкции. Сведения о правомерности такой замены приводятся в информационных материалах фирмы MURATA.

После усилителя НЧ сигнал поступает на вывод 9 микросхемы. Высокочастотная составляющая убирается фильтром R3C10. “Очищенный” НЧ сигнал через разделительную цепочку C11R4 поступает на вход внутреннего операционного усилителя МС3371 (вывод 10), включенного по схеме компаратора. Смещение компаратора осуществляется резистором R5 (вторая настроечная точка). Сформированный информационный сигнал с выхода операционного усилителя (вывод 11) через резистор R6 подается на вход С микросхемы CD4015 (вывод 1). К этой же точке подключен вывод 14 МС3371.

Основное преимущество применения МС3371 заключается в чрезвычайно простой реализации схемы шумоподавителя. Такая возможность рассматривается в тексте описания МС3371, хотя сама схема не приведена. Для этого используется выход RSSI - измерителя интенсивности радиочастотного сигнала (вывод 13). Увеличение номинала резистора R2 по сравнению с типовым (типовое значение по описанию - 51 кОм), дает возможность поднять напряжение на выводе 13 до уровня, позволяющего управлять работой внутреннего ключа МС3371. Для этого выход RSSI (вывод 13) и управляющий вход ключа (вывод 12) МС3371 соединены между собой. При высоком уровне входного сигнала выход ключа МС3371 (вывод 14) находится в высокоимпедансном состоянии и не влияет на прохождение информационного сигнала на вход CD4015. При недостаточном уровне входного сигнала внутренний ключ замыкает вывод 14 на “землю” и блокирует прохождение шума с выхода МС3371 на вход CD4015. Это позволяет избежать самопроизвольного срабатывания рулевых машинок при выключенном передатчике (если эфир канала чист), либо по отработке машинок дает возможность определить наличие и интенсивность радиочастотной помехи на данном канале.

“Обнуление” регистров CD4015 для формирования правильной последовательности канальных импульсов осуществляется схемой синхронизации R7R8VT1R9C12. Синхроимпульс с коллектора VT1 поступает на вход D CD4015 (вывод 15). Далее CD4015 осуществляет “раздачу” последовательности импульсов по канальным выходам с первого по четвертый (выводы 13, 12, 11 и 2 соответственно). При желании число каналов можно увеличить до семи, но плату при этом придется переделать.

Детали и замены

Все неэлектролитические конденсаторы – импортные керамические с базой 5 мм. Допустимая замена - К10-17Б. Кроме номиналов, для конденсаторов приведены значения ТКЕ (температурного коэффициента ёмкости). Это существенно для нормальной работы схемы во всем температурном диапазоне эксплуатации приемника.

Электролитические конденсаторы - импортные низкопрофильные. Допустимая замена - К 50–35 (мини). Конденсатор С12 – танталовый. Возможна замена на керамику X7R.

Резисторы типа С1-4 0,125 Вт (0,062 Вт), либо аналогичные импортные.

Дроссели – импортные типа ЕС24.

Транзистор VT1 типа 2SC945. В соответствии с расположением выводов (Э-К-Б) его можно заменить на КТ315Г с коэффициентом усиления по току 200 и более (иногда нам такие встречались).

Микросхему CD4015 можно заменить отечественной К561ИР2.

Пьезофильтр MEC CF455HT можно заменить на LT455G, при этом ухудшение параметров будет практически не заметно.

Керамический резонатор – любой на 455 кГц для ТВ пультов ДУ. Возможна замена на LC-контур (455 кГц). Это упростит стыковку приемника с другими аппаратурами и кварцами, но при этом появится третья точка настройки и потребуется изменение рисунка печатной платы. В этом случае, номинал шунтирующего резистора R1 следует увеличить до 15…22 кОм.

Микросхему МС3371Р можно заменить на МС3361ВР либо КА3361 (применение МС3361СР - нежелательно). При этом следует перерезать дорожку на плате между 12 и 13 выводами данной микросхемы. Резистор R6 следует заменить перемычкой, вывод 14 микросхемы не впаивать (обрезать или отформовать соответствующим образом). Резистор R2 и конденсатор С9 из схемы следует исключить. Естественно, шумоподавитель при этом “исчезает”, зато сам приемник становится проще и существенно дешевле.

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

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

Катушку L1 следует мотать на конструктиве ВЧ контура импортного производства. Посадочный размер 7 х 7 мм, высота 11,5 мм (см. фото). Каркас – секционированный из полиэтилена, в верхней части экрана вклеен ферритовый горшок (без резьбы). Есть подстроечный ферритовый сердечник. Первичная обмотка – 6 витков (3 верхние секции каркаса по 2 витка), вторичная обмотка – 2 витка (четвертая секция каркаса сверху). Вид намотанной катушки показан на рис.2. Если повезет, можно найти конструктив высотой 8 мм. Также возможно применение отечественного конструктива типа КВП.

Сборка и настройка

Для сборки и настройки потребуются: паяльник (до 25 Вт), цифровой мультиметр и осциллограф (хотя бы любительский ОМЛ-2М). Без осциллографа браться за настройку – дело бесперспективное, хотя если Вам везло в лотерею…

Плата – односторонняя, делается при помощи “лазерной” технологии, которая неоднократно обсуждалась на Форуме. Размер платы – 47,5 х 30 мм. Вид платы со стороны дорожек показан на рис.3.

Монтаж платы доступен радиолюбителю средней квалификации. Рекомендуемая последовательность сборки: перемычки под микросхемами, разъемы, резисторы, за исключением R5, дроссели, конденсаторы, транзистор, микросхемы, пьезофильтр и резонатор, катушка. Катушка - самый высокий элемент приемника, поэтому если Вы впаяете ее раньше, она будет мешать при распайке остальных элементов. Перед сборкой следует отформовать или обрезать выводы 5 и 10 микросхемы CD4015, поскольку отверстия под них в плате отсутствуют. Вид платы со стороны деталей показан на рис. 4.

Для облегчения доступа к точкам пайки жало паяльника следует заточить пирамидкой (угол ? 30 ?). Флюс – спирто-канифольный. Припой - импортный, легкоплавкий, с флюсом, в крайнем случае – ПОС-61 с канифолью. До сборки приемник показан на рис.5а, а после сборки – на рис.5б. В нашем случае эти два фото разделяют два часа.

Первым делом контролируется качество паек, ибо в электронике есть всего два вида дефектов: либо нет контакта там, где он должен быть, либо есть контакт там, где его быть не должно. Если с пайками дело обстоит благополучно, к любому серворазъему подключается бортовой аккумулятор (4,8 В). Правильно собранная схема начинает работать сра-а-а-а..., а дым откуда!? Ладно, шутки в сторону, проверяем напряжение на выходе стабилизатора. Если оно равно 3,2…3,4 В, можно приступать к настройке. Не лишним будет замерить и потребляемый приемником ток. Обычно он не превышает 7 мА.

Настройка осуществляется на ослабленном сигнале передатчика. Мы знаем четыре способа его ослабления (возможно, Вы придумаете еще и поделитесь с нами).

  1. Передатчик с выдвинутой антенной вместе с помощником медленно удаляется на те самые желанные 250 м – самый безвредный для передатчика вариант (затраты только на пиво помощнику, если Вы уверены, что он вернется с передатчиком обратно). Помощник удаляется медленно потому, что настройщик в это время крутит сердечник катушки и командует, когда помощнику следует остановиться или продолжить идти дальше.
  2. Передатчик со сложенной антенной также медленно удаляется на 30 м и включается кратковременно (опять же пиво помощнику, если будет вовремя выключать передатчик), на всякий случай возьмите с собой бейсбольную биту – пригодится, если выяснится, что помощник оказался нерасторопным.
  3. В самом передатчике разрывается связь между задающим генератором и предоконечным каскадом (выпаивается межкаскадный конденсатор), либо выпаивается эмиттерный резистор в предоконечном каскаде – требует определенных навыков, но позволяет ограничить испытательное пространство размерами письменного стола и существенно сэкономить на пиве.
  4. Делается и настраивается специальный пробник, состоящий из шифратора передатчика на 2…7 каналов и задающего ВЧ генератора – требует еще более определенных навыков, размеры стола теже.

Настройка приемного тракта производится вращением ферритового подстроечного сердечника катушки L1. В контрольной точке КТ1 нужно добиться осциллограммы соответствующего вида (см. рис.6а).

Настройка отсечки компаратора осуществляется подбором резистора R5. Указанный резистор заменяется последовательной цепочкой из постоянного резистора номиналом 220…330 кОм и подстроечного резистора номиналом 1,5…2,2 МОм. Вращением подстроечника требуется получить в контрольной точке КТ2 импульсы шириной 0,3…0,4 мс (см.рис.6б). После этого цепочка выпаивается, замеряется и заменяется соответствующим постоянным резистором.

Дополнительно следует убедиться в том, что осциллограмма в контрольной точке КТ3 соответствует рис.6в., а в контрольной точке КТ4 (сервоимпульс) соответствует рис.6г.

Настройка обычно занимает от 15 минут до одной недели. Ниже даны осциллограммы в контрольных точках.

Заключение

Мы уверены в том, что придумали для Вас отличное развлечение. А может быть кому-то сборка таких приёмничков поможет поддержать штаны, как нам в свое время, кому-то скрасит длинную полярную ночь в промежутках между сеансами северного сияния, а кто-то забудет протянуть руку к стакану (чур меня). Но главное, эта схема не догма, а всего лишь повод к дальнейшему творчеству на ниве RC дизайна.

Теория нами практически не затрагивалась, все желающие могут с ней ознакомиться в книгах классика – Карла Марк…, тьфу ты, конечно же, Гюнтера Миля. Как “не читали”?! Марш в библиотеку!

Задача догнать и перегнать Футабу в этой статье нами также не ставилась, наверное, поэтому она так и осталась невыполненной.

Да, и еще, желание сделать приемник на 35 МГц может быть удовлетворено простой заменой номинала конденсатора С2 с 27 пФ на 39 пФ.

Теперь, пожалуй, всё.

Авторы выражают признательность Wingmax и AnatolyD за помощь в подготовке этой статьи и участие в испытаниях.

Обсудить на форуме