Курсовая работа (т): Основные вопросы радиотелемеханики

Основные вопросы радиотелемеханики

Введение

Радиотелемеханика - управление механизмами и аппаратами на Р расстояние. Комплекс аппаратуры для формирования сигналов управления, передачи их в эфир, приёма их и выделения для подачи на исполнительный Механизм называют командной радиолинией .

Благодаря бурному прогрессу науки и техники радиотелемеханика достигла больших высот. Подтверждением этому являются успешные действия нашего « Лунохода» и других космических аппаратов, управляемых по командам с Земли из Центра управления космическими полётами.

Управление моделями по радио - это малая радиотелемеханика. Здесь тоже имеется своего рода «центр управления», из которого оператор посылает команды, а модель их выполняет.

Для управления на расстояние используют обычно дискретную или пропорциональную аппаратуру.

Аппаратуру пропорционального управления используют в спортивных моделях, так как только такая аппаратура позволяет обеспечить пропорциональность между углом отклонения ручки управления на пульте и углом отклонения исполнительного механизма на модели. Такая аппаратура сложна и дорога.

Аппаратура дискретного управления намного проще. Изготовление и налаживание её требует высокой радиолюбительской квалификации. Существует несколько принципов подачи команд в передающих устройствах для управления моделями.

Принцип последовательной подачи команд заключается в том, что при каждом нажатии на единственную командную кнопку в передатчике модель выполняет команды в раз и навсегда заданной последовательности. Число команд, выполняемых моделью, зависит от конструкции командоаппарата, и они, как правило, чередуются с определённым циклом.

Этот: принцип подачи команд использован в приёмопередающем комплексе.

Сущность принципа последовательной независимой подачи команд состоит в том, что в передатчике имеется не одна, а несколько командных кнопок, и при нажатии на одну их них или на две (и более) одновременно модель выполняет соответствующую команду. На этом принципе подачи команд может быть построен передатчик на восемь команд

А при использовании принципа одновременной подачи двух или более дискретных или дискретно-пропорциональных команд передатчик снабжают электронным коммутатором, который с частотой 50... 100 Гц поочередно переключать командные каналы, по которым передаются команды.

В радиоприемнике используется принцип - последовательной подачи команд. Устройство предназначено для радиоуправления различными моделями на сравнительно небольшом расстоянии.

1.Анализ технических решений

.1 Постановка задачи

Одним из наиболее важных и ответственных моментов проектирования является разработка технического задания на проектирование прибора, представляющего собой совокупность требований к качеству, технико-экономическим показателем проектируемого изделия.

Техническое задание - это конструкторский документ, устанавливающий основное назначение изделия и требования к проектируемому изделию.

На стадии технического задания систематизируются основное начинание изделия и показатель качества, включающие все требования к разрабатыванию изделия.

Технические задачи связываются с экономическими при производстве радиоэлектронного прибора, в тот момент, когда возникает вопрос, как производить прибор, улучшения качества прибора, конкурентно способность, будет ли прибор иметь спрос на рынке и т. п.

Чтобы понять, как работает любой механизм, надо знать законы природы, которые лежат в его основе. Без знания законов механики не понять устройство часового механизма, без знания электротехники и электроники не понять устройство компьютера. Поэтому для понимания устройства рыночного механизма нужно познакомится с некоторыми законами экономики, лежащими в основе.

В этом основа поведения человека на рынке миллионов людей - основа экономических законов.

Все люди устроены одинаково и стремимся дешевле купить и дороже продать. Именно это стремление проявилось в основном законе рыночной экономики законе спроса и предложения.

Для объяснения действия рыночного механизма необходимо, в первую очередь познакомится с законом спроса и предложения.

Закон спроса и предложения - это ключевой закон рыночной экономики. С помощью него можно понять» как устанавливаются цены свободного рынка и как механизм цен регулирует выбор производителей и потребителей.

Количество покупаемых вещей зависит от цены. Когда цены на какой- либо товар повышают, то сокращается объём покупок данного товара, а на снижение цен происходит увеличение покупок.

Спрос - это желание и способность людей покупать товары. Наличие одних только потребителей и желания покупать товар спроса её не определяет. Потребности, как известно, безграничны. Ограничены только ресурсы. Поэтому если нет товара и нет денег на его покупку, то не будет и спроса. Предложение - это желание и способность продавцов предоставлять товар для продажи на рынок.

Для любого товаропроизводителя, выпускающего конкретные продукты с совершенно определённым набором потребительских свойств, жизненно важно знать отношение к конкретным характеристикам его товара потенциальных покупателей, их отдельных групп.

Сегмент рынка - это часть рынка, группы потребителей продуктов, обладающих определёнными сходными признаками и существенно отличающихся от всех других групп и секторов рынка.

Сегментирование рынка - это его разделение на отдельные сегменты, различающиеся возможностями сбыта того или иного товара производителя. Иначе говоря, это деление рынка на определённые группы покупателей, каждой из которых может потребоваться отдельный товар.

Цель сегментирования - выявить у каждой группы покупателей сравнительно однородные потребности в товаре (услуге) и в соответствии с этим сориентировать товарную, сбытовую политику организации.

2. Принцип действия дистанционного управления

Приемное устройство, подключается на переключатель освещения, любой пульт (от телевизора) подает команду на устройство. Инфокрасный луч подает команду на фотодиод. Потом от фотодиода передается сигнал на переключатель освещения и зажигается свет.

Источники питания состоит из батареи 12в.

2.1 Характеристика изделия

Данное устройство предназначено для принятия сигнала с дистанционного пульта на расстояние без применения кабеля.

Дальность действия на открытой площадке при отсутствии железобетонных сооружений, линий электропередач и других поглощающих I или рассеивающих энергию радиоволн объектов превышает 15 метров.

Он не требует большого числа деталей, имеет высокую чувствительность, экономичен, надежен в работе, прост в налаживании.

Данное радиоприёмное устройство просто в конструкции, имеет небольшую массу и размеры, а также наличие необходимого числа команд для модели.

2.2 Описание схемы электрической принципиальной

Сверхрегенеративный приемник нашел широкое применение в дискретной аппаратуре. Он не требует большого числа деталей, имеет высокую чувствительность, экономичен, надежен в работе, прост в налаживании. К недостаткам можно отнести плохой принимающий сигнал. Это приводит к тому что передатчик начинает принимать сигналы от другого пульта. Ценность приемника этого типа создает определенные трудности использования его в пропорциональной аппаратуре с широтноимпульсной модуляцией.

Командоаппарат состоит из электродвигателя М3 и программного диска с токосъемными пружинящими контактами, включенными в цепи электродвигателей управляемой модели.

По окружности программного диска, изготовленного из фольгированного гетинакса, нарезаны 18 косых зубьев. На поверхности диска вытравлены по окружности площадки фольги разной конфигурации, замыкающие в определенной последовательности токосъемные контакты. При каждом командном сигнале храповой механизм устройства, связанный с электродвигателем М3, поворачивает программный диск на угол 20 (на один зуб) и таким образом изменяет программу работы электродвигателей модели.

Детали передатчика смонтированы на печатной плате. Все резисторы, используемые в нем, - МЛТ-0,125 или МЛТ-0,25. Конденсаторы С1...С5 - К10-7В, С6 и С7 - тоже К10-7В (можно КМ-6 или КЛС). Дроссель L2 - Д-0,1 или самодельный. Для изготовления дросселя надо на резистор МЛТ-0,5 сопротивлением не менее 500 кОм намотать 80...85 витков провода ПЭВ-2 0,12

В задающем генераторе можно использовать высокочастотные транзисторы серий П416, ГТ308 со статическим коэффициентом передачи тока не менее 60, а в модуляторе (VT2, VT3) - низкочастотные транзисторы серий МПЗ9...МП42 со статическим коэффициентом передачи тока 40...60.

Антенна передатчика изготовлена из двух отрезков длиной по 200 мм стальной упругой проволоки диаметром 2мм. При сборке антенны отрезки соединяют резьбовой муфтой. Это сделано для удобства транспортирования антенны в упаковочной коробке. Источник питания служит батарея «Крона».

Детали приемника смонтированы на печатной плате. Постоянные резисторы - МЛТ-0,125 или МЛТ-0,25; подстроечный резистор R2 - СПЗ-1. Конденсаторы С1...С4, С7 - КТ; С6 - КЛС; оксидные конденсаторы С5, С8 и С9 - К50-3 или К50-12, К50-6. Контурная катушка L1 точно такая же, как в задающем генераторе передатчика. По конструкции самодельной дроссель L2 аналогичен L2 в передатчике, но обмотка должна содержать 30 витков (индуктивность около 20 мкГн) провода ПЭВ-2 0,12.

Трансформатор Т1 приемника намотан в броневом магнитопроводе СБ- 18 из карбонильного железа. Первичная обмотка содержит 400 витков провода ПЭВ-2 0,1, вторичная 850 витков такого же провода.

Для самодельного трансформатора можно использовать магнитопровод Ш6Х9, оставив прежнее число витков. Все транзисторы могут быть П403, П422 или из серий П416, ГТ308 со статическим коэффициентом передачи ща не менее 75.

Электромагнитное реле К1 - РСМ-1 (паспорт РФ4.500.020) с небольшой доработкой. Нужно снять кожух, боковыми кусачками удалить одну группу контактов - это позволит уменьшить ток срабатывания реле - и надеть кожух на место. Вместо указанного на схеме подойдет реле РЭС15 (паспорт РС4.591.003). Приемная антенна - отрезок стальной упругой проволоки длиной 250 мм и диаметром 1,5 мм.

Приемник питает батарея «Крона», а Командоаппарат и тяговые двигатели - батарея 3336 или любая другая напряжением 3...6 В.

3. Расчет схемы электрической принципиальной

.1 Расчет рабочей точки транзисторов

Рассчитывают исходную рабочую точку, обеспечения ее положения и стабильность первого каскада, собранного на транзисторе VT1 П416Б напряжения источника питания Ек=9В, максимальная температура окружающей среды tmax=60 градусов Цельсия.

Выбирают исходный режим, исходя из справочных данных для транзистора П416Б Uko=5B, Iok=5mA, 1бо= Iok / h21=5/4=I ,25mA, Uбo=0,5B, при t=20 градусам Цельсия, неуправляемый ток коллектора Iko=5mkA.

Принимают допустимое изменение коллекторного тока в исходной рабочей точке: А1к=0,05 Iok х А1к=0,05 х 5 х 10-3=0.25мА  (1)

Определяют изменение тока Iko при изменении температуры от 20 до 60 градусов Цельсия:    10 - 1kо) = 5 x 10-6 х 2 ((60 - 20) ÷10 - 5 x 10-6 )= 75 mkA

Находят допустимый коэффициент нестабильности исходного режима: Sn= дГк / д1ко = 0.25 х 10'3 / 75 х 10"6 = 3  (3)

Выбирают 11э= 0,2 х Ек = 0,2 х 9 = 1,8В        (4)

Отсюда сопротивление резистора в цепи эмиттера

Яэ=иэ / Ьо = Цэ / (Iok + 1бо)= 2 / (5 х 103 + 1,25 х 1S =320 Ом (5)

Выбирают по ГОСТу Яэ=330 Ом

Находят сопротивление делителя:

Ret =Rэ (Sh - 1) =330 (3 - 1 )'= 660 Ом   (6)

Определяют элементы и ток базового делителя:

Ек х Ret+l6o)xR3-l6oxRct 9-0,5-(5х 103+1,25х 103)х330х 1,25х 10 '-660

= 5940/7,28 = 816 Ом~ Ret х R2 / R2 - Ret =660x820 / 820 - 660 = 3382,5 Ом 13,382 кОм (8) Выбирают по ГОСТу R2=820 Ом , Rl= 3,3 кОм 1д= U6o I (Iok | 1бо) Ro | R2= 0,5 | (5x10'3 | 1,25x10 л)х330 / 820= 0,5+ +(6,25x10’3) х 330 / 82010,5+ 2,06 / 820 = 0,0031 А (9) Из сравнения h , 1бо , fok следует, ш ток делители н* тгружт источник питания (1л v lok) и удовлетворяет условию I д < 1бо

3.2 Расчет мощности резисторов

Рассчитывают мощность резисторов, применяемых в электрической схеме по формуле Р = I2 х R (10)

R1= (5 х 10^-6)² х 4.7 х 10³ =25 х 10^-6 х 4.7 х 10³=0.117 Вт

R3= (5 x 10^-6/4)² x 2.2 x 10³ = 25 x 10^-6 x 2.2 x 10³ =0.075 Вт

R4= (5 x 10^-6)² x 1.5 x 10³ = 25 x 10^-6 x 1.5 x 10³ = 0.037 Вт

Из теоретических основ электротехнике известно, что индуктивность катушки (в мкГн), имеющей большую длину:

L π² 10³ х N² (D² / I ), где N - число витков; D - диаметр катушки, см; I - длина обмотки, см. (11)

Для реальной катушки, в которой D и I - величины одного порядка, указанная формула не может быть использована, так как в этом случае рассеивается магнитный поток и фактическая индуктивность окажется меньше, чем вычисленная по формуле. Для определения индуктивности реальных однослойных катушек в формулу необходимо ввести в виде множителя поправочный коэффициент к, значение которого зависит от отношения 1/D. Тогда L = (kп² х D/I) х N² D х 10^-3  (12)

Пусть L0=kп² х D/I, тогда L=Lo х D х N² х 10^-3, откуда

N=10³ х L/(Lo D) (13)

Значения коэффициента Lo, зависящего от I/D, приведены в Л. 9. для t/D= 0

Рассчитываю размеры, число витков и собственную ёмкость индуктивной катушки по следующим данным: диаметр каркаса Do= 7мм; f=27,12 МГц.

. Расчёт величины индуктивности контура с собственной частотой 27МГц, известно, что собственная частота контура зависит от номиналов индуктивности и ёмкости составляющих этот контур и определяется по формуле:f0=  (14)

L= 1 / 6,2 х 27,17 х 10⁶ 30 х IО^-12 = 1 / 919,6 = 0,1 мкГн

. Выбираем провод диаметром 0,2 мм

. Находим число витков катушки:

Пусть I/D = 0,4. По графику значений коэффициента Lo= 11,5. По формуле находим число витков:

N = 10³L/(Lo x D)= 10³1/(11,5x0,7)= 10³х 1 / 8,05 = 11

Проверяем возможность размещения указанного числа витков на принятой длине обмотки.

По формуле находим шаг обмотки:

t= 1 / (N - 1) = 0,3 /(11 -1 ) = 0,3 / 10 = 0,03 мм (15)

Так как t>d, то обмотку можно разместить на каркасе принятых размеров.

. Собственная ёмкость катушки по формуле:

Со= 0,5 х Do = 0,5 х 0,7 = 0,35 пФ (16)

4. Конструирование

.1 Обзор элементной базы

Прежде чем начать конструировать устройство надо ознакомится с его функциональными элементами.

Рассматриваемое радиоприёмное устройство состоит из транзисторов П416Б; конденсаторов (КТ, КЛС, оксидные конденсаторы, К50-3 или К50- 12, К50-6); постоянные резисторы (МЛТ-0,125 или МЛТ- 0,25); дроссель Д- 0,1; электромагнитное реле РЭС15.

Транзисторы

Биполярный транзистор - полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими переходами и тремя или более выводами , усилительные свойства которого обусловлены явлениями инжекции и экстракции не основных носителе заряда. Работа биполярного транзистора зависит от носителей обеих полярностей.

Конденсаторы

Принцип действия конденсаторов основан на способности накапливать на обкладках электрический заряд при приложение к ним разности потенциалов.

По назначению конденсаторы делят на контурные, блокировочные, разделительные, фильтровые, термокомпенсирующие и подстроечные, а по характеру изменения ёмкости - на постоянные, переменные и полупеременные.

Материал диэлектрика конденсаторов должен обеспечивать их высокие электрические, конструктивные и технологические показатели; широкий диапазон номинальных емкостей, а также частотные и температурные области применения, электрическую прочность, небольшую массу и габариты, высокую надёжность, возможность автоматизации изготовления и низкую стоимость при массовом выпуске. Слюдяные, стеклянные и стеклокерамические конденсаторы малонадёжны и процесс их изготовления почти не поддаётся автоматизации, а бумажные и металлобумажные менее высокочастотны, чем плёночные, и имеют большие габариты и массу, чем электролитические и оксидно-полупроводниковые. Поэтому современное производство рассчитано в основном на изготовление керамических, плёночных, электролитических и оксиднополупроводниковых конденсаторов. Конденсаторы могут быть пакетной, трубчатой, дисковой, литой, секционированной, рулонной      и многопластинчатой конструкции.