Прибор для проверки сервоприводов дистанционно управляемых моделей. Подключение к компьютеру

"Справочник" - информация по различным электронным компонентам : транзисторам , микросхемам , трансформаторам , конденсаторам , светодиодам и т.д. Информация содержит все, необходимые для подбора компонентов и проведения инженерных расчетов, параметры, а также цоколевку корпусов, типовые схемы включения и рекомендации по использованию радиоэлементов .

В цифровых системах дистанционного пропорционального управления моделями при приёме команды на соответствующем выходе приёмника появляется изменяемый по длительности канальный импульс. Сервопривод, в зависимости от его назначения, преобразует длительность этого импульса в требуемую физическую величину, пропорциональную углу отклонения ручки управления на передатчике. Например, это может быть отклонение на определённый угол качалки рулевой машинки (для обозначения этого параметра часто используют также термины "расход рулевой машинки", "путь перекладки качалки") или значение рабочего напряжения электродвигателя, обеспечивающего заданную частоту его вращения.

Обычно сервоприводы дистанционно управляемых моделей проверяют с помощью приёмника и передатчика, отклоняя на последнем соответствующие ручки управления и контролируя ответную реакцию сервоприводов, подключённых к выходу приёмника. Однако удобнее проверять их специальным прибором, что позволяет при наличии неисправности сразу сделать вывод, где она находится - в сервоприводе или в приёмопередающем тракте, и, кроме того, такой прибор позволяет измерять параметры сервоприводов .

Как правило, в простейших приборах для проверки сервоприводов - сервотестерах - указателем задаваемого углового положения качалки рулевой машинки служит метка на ручке управления, закреплённой на валике переменного резистора-регулятора длительности управляющих импульсов. Это, конечно, не обеспечивает высокой точности позиционирования исполнительного органа проверяемого сервопривода. Для повышения точности более сложные приборы аналогичного назначения оснащены цифровым индикатором, отображающим длительность выходных управляющих импульсов. Однако многим моделистам, не знакомым со структурой и параметрами командного сигнала, трудно поставить в соответствие длительность управляющих импульсов, отображаемых на цифровом индикаторе, и угол, на который должна при этом отклониться качалка рулевой машинки. Кроме того, дискретный характер работы приборов с цифровой индикацией затрудняет контроль быстропро-текающих процессов , в частности процесса динамичной перекладки качалки рулевой машинки.

Предлагаю прибор для проверки сервоприводов, в котором указанные недостатки устранены. Он выполнен на доступной элементной базе, прост в налаживании и отличается от устройств, описанных в , более высокой точностью и стабильностью параметров формируемых управляющих импульсов, а также более широкими функциональными возможностями.

Прибор может работать в трёх режимах: 1 - автоматическая установка качалки рулевой машинки в дискретные положения, соответствующие середине ("установка в нуль") и конечным точкам рабочего интервала; 2 - автоматическое периодическое перемещение качалки между конечными точками этого интервала; 3 - ручная установка качалки в произвольное положение в пределах рабочего интервала (регулирование частоты вращения электродвигателя в интервале от нуля до максимального значения).

Устройство позволяет контролировать работу двух рулевых машинок одновременно и электродвигателя, работающего совместно с регулятором частоты вращения. Прибор оснащён стрелочным индикатором, наглядно показывающим, какой расход или какую относительную частоту вращения должны иметь проверяемые рулевые машинки или электродвигатель при изменении длительности управляющих импульсов. Предусмотрена возможность калибровки стрелочного индикатора, контроля параметров выходных управляющих импульсов и напряжения питания, подаваемого на рулевые машинки, тока потребления рулевых машинок, а также напряжения, вырабатываемого регулятором частоты вращения электродвигателя для питания электронных устройств, установленных на модели.

Параметры формируемых прибором прямоугольных импульсов напряжения соответствуют таковым управляющих импульсов наиболее распространённых цифровых систем дистанционного пропорционального управления моделями : период повторения - 20 мс, длительность - от 1 до 2 мс, амплитуда - не менее 3,8 В. Отклонение длительности калибровочных импульсов от номинальных значений 1, 1,5 и 2 мс - не более ±1 %, погрешность преобразования длительности управляющих импульсов в показания индикатора - не более ±2,5 %. Напряжение питания прибора - 12 В, максимальный выходной ток источника питания - не менее 1 А.

Структурная схема прибора представлена на рис. 1, где A1, A2 - повторители напряжения, A3-A5 - усилители мощности; DA1, DA2 - стабилизаторы напряжения; DD1 - счётчик импульсов, DD2 - RS-триггер; G1 и G2 - генераторы импульсов напряжения соответственно треугольной и прямоугольной формы; Кт 1 - реле выдержки времени; PA1 - стрелочный индикатор (микроамперметр); U1 и U2 - соответственно формирователь и преобразователь амплитуды прямоугольных импульсов напряжения, U3 - преобразователь уровня напряжения, U4 - диодный детектор, U5 и U6 - делители частоты, U7 - источник образцового напряжения, U8 - одновиб-ратор; Z1 - интегратор (фильтр нижних частот); C1, R1, R2 - времязадаю-щие элементы одновибратора; C2R3 - дифференцирующая цепь; HL1R5 - узел индикации включённого состояния прибора.

Рис. 1. Структурная схема прибора

Переменный резистор R2, коммутационные устройства SA1-SA5 - элементы управления работой прибора. Вилки XP1, XP2 и XP3 предназначены для подключения к прибору сервоприводов и регулятора частоты вращения электродвигателя соответственно. Розетка XS1 служит для подключения источника питания, а розетки XS2- XS5 - для электронных измерительных приборов.

Прибор работает следующим образом. После подключения к розеткеXS1 источника питания напряжением 12 В и замыкания контактов выключателя SA5 загорается светодиод HL1, а на выходах стабилизаторов напряжения DA1, DA2 появляется напряжение +9 В и +5 В соответственно. Первое необходимо для работы основных функциональных узлов прибора, второе служит для питания подключённых к прибору рулевых машинок, входящего в состав реле выдержки времени КТ1 усилителя тока, нагрузкой которого служит электромагнитное реле, а также усилителей мощности A3-A5, обеспечивающих высокую нагрузочную способность прибора и формирующих амплитуду выходных управляющих импульсов на уровне, необходимом для нормальной работы сервоприводов.

Реле выдержки времени КТ1 устраняет опасные для микроамперметра PA1 броски тока, возникающие во время включения и выключения прибора. Сразу после его включения электромагнитное реле узла KT1 обесточено, и его нормально замкнутые контакты шунтируют микроамперметр PA1. По окончании выдержки времени реле срабатывает, его контакты размыкаются, и шунтирование микроамперметра прекращается - прибор готов к работе. После выключения питания реле вновь обесточивается, и его контакты замыкаются, исключая протекание через микроамперметр броска тока в момент выключения.

Генератор прямоугольных импульсов напряжения G2, частота которого (100 кГц) стабилизирована кварцевым резонатором, делители частоты U5, U6, дифференцирующая цепь C2R3, счётчик Dd 1 и триггер DD2 образуют цифровой стабильный одновибратор , который в положениях "- 100 %", "0" и "+100%" переключателя SA1 формирует на своём выходе (выход триггера DD2) прямоугольные импульсы длительностью 1, 1,5 и 2 мс соответственно, следующие с частотой 50 Гц.

С выхода генератора G2 сигнал подаётся на счётные входы делителей частоты на 2000 (U5) и на 5 (U6), которые формируют прямоугольные импульсы с частотами следования 50 Гц и 20 кГц соответственно. Фронт импульсов напряжения частотой 50 Гц, выделенный дифференцирующей цепью C2R3, воздействуя на вход S триггера DD2 и на вход R счётчика DD1, устанавливает их в единичное и нулевое состояние соответственно, при этом на выходе триггера DD2 формируется фронт выходных импульсов напряжения цифрового одно-вибратора. Счётчик DD1 после обнуления начинает счёт импульсов частотой 20 кГц, поступающих на его вход C. Внутренняя организация и коэффициент деления счётчика DD1 таковы, что при частоте входных импульсов 20 кГц на его выходе Q1 высокий логический уровень напряжения появляется на фиксированный отрезок времени через 1 мс от момента начала счёта, на выходе Q2 - через 1,5 мс, на выходе Q3 - через 2 мс. Появление напряжения высокого логического уровня на соответствующем выходе счётчика DD1, а следовательно, и на входе R триггера DD2 приводит к его переключению в нулевое состояние и окончанию формирования выходных импульсов цифрового одновибратора.

Функциональный узел U1 преобразует выходные остроконечные биполярные импульсы напряжения дифференцирующей цепи C2R3, следующие с частотой 50 Гц, в прямоугольные импульсы напряжения положительной полярности той же частоты с кратковременным перепадом напряжения с высокого на низкий логический уровень и обратно. Спад этих импульсов воздействует на вход запуска одно-вибратора U8, и на его выходе формируются прямоугольные импульсы напряжения соответствующей длительности, следующие с той же частотой 50 Гц. Кроме того, выходные импульсы преобразователя U1 поступают на вход запуска генератора прямоугольных импульсов G2 и уменьшают случайную погрешность формирования длительности его импульсов, связанную с неопределённостью фазы генератора в момент запуска .

С выхода триггера DD2 прямоугольные импульсы напряжения частотой 50 Гц и длительностью 1, 1,5 или 2 мс, пройдя через соответствующие замкнутые контакты переключателя SA2, установленного в положение "Дискр." (дискретный режим работы), и усилители мощности A3- A5, поступают на выход прибора (контакты 1 вилок XP1-XP3). При этом в положении "0" переключателя SA1 качалка рулевых машинок, подключённых к вилкам XP1, XP2, устанавливается в середину рабочего интервала, а в положениях "-100%" и "+100 %" - в его соответствующие крайние точки.

В положении "Дискр." переключателя SA2 одновибратор U8 заторможен, поскольку его времязадающий конденсатор C1 замкнут накоротко соответствующими контактами этого
переключателя. В положении "Авт." (автоматический режим) переключателя SA2 входы усилителей мощности A3-A5 соединяются с выходом одно-вибратора U8, а к конденсатору C1 подключается резистор R1, образуя с ним интегрирующую цепь C1R1, вход которой соединён с выходом преобразователя уровня напряжения U3.

Генератор G1 вырабатывает сигнал в виде импульсов напряжения треугольной формы, следующих с заданной частотой перекладки качалки проверяемых рулевых машинок. Преобразователь уровня напряжения U3 преобразует амплитуду и постоянную составляющую выходного сигнала генератора G1 таким образом, что при воздействии напряжения треугольной формы на вход интегрирующей цепи C1R1 длительность выходных прямоугольных импульсов напряжения одновибратора U8 периодически изменяется с той же частотой в интервале от 1 до 2 мс. Эти прямоугольные импульсы напряжения, пройдя через соответствующие замкнутые контакты переключателя SA2 и усилители мощности A3-A5, поступают на выход прибора и вызывают автоматическое периодическое перемещение качалки рулевых машинок, подключённых к вилкам XP1, XP2, между крайними точками рабочего интервала.

В положении "Ручн." (режим ручного управления) переключателя SA2 к конденсатору C1 подключается переменный резистор R2, образуя с ним интегрирующую цепь C1R2, на вход которой поступает стабилизированное напряжение +9 В. Регулируя сопротивление резистора R2, изменяют постоянную времени интегрирующей цепи и тем самым длительность выходных прямоугольных импульсов напряжения одновибратора U8 в интервале от 1 до 2 мс. Это позволяет перемещать качалку рулевых машинок, подключённых к вилкам XP1, XP2, в произвольное положение в пределах рабочего интервала или регулировать частоту вращения электродвигателя, подключённого через соответствующий регулятор к вилке XP3, в пределах его рабочего интервала.

Преобразователь амплитуды прямоугольных импульсов напряжения U2 приводит к единому уровню амплитуду импульсов, поступающих на его вход через соответствующие замкнутые контакты переключателя SA2 с выхода триггера DD2 или одновибратора U8. Нормированные по амплитуде импульсы преобразуются посредством диодного детектора U4 и интегратора Z1 в постоянное напряжение, пропорциональное их длительности.

При установке переключателей SA1 и SA2 соответственно в положения "0" и "Дискр." с выхода триггера DD2 на вход функционального узла U2 поступают прямоугольные импульсы длительностью 1,5 мс, которые, пройдя через диодный детектор U4 и интегратор Z1, преобразуются в постоянное напряжение, пропорциональное длительности этих импульсов. Источник образцового напряжения U7 формирует постоянное напряжение, равное напряжению на выходе интегратора Z1. Как видно из схемы, первое поступает на вход повторителя напряжения A2, а второе - на вход повторителя A1. К выходам этих устройств подключены соединённые последовательно токоограничивающий резистор R4 и микроамперметр PA1 с нулём посередине шкалы, две противоположные конечные точки которой имеют отметки "-100 мкА" и "+100 мкА". Поскольку разность значений напряжения на краях цепи PA1R4 равна нулю, ток через микроамперметр PA1 не течёт, вследствие чего его стрелка устанавливается на нулевую отметку шкалы.

При установке переключателей SA1 и SA2 соответственно в положе-ния "-100%" и "Дискр." с выхода триггера DD2 на вход функционального узла U2 поступают прямоугольные импульсы длительностью 1 мс, которые, как и в предыдущем случае, пройдя через диодный детектор U4 и интегратор Z1, преобразуются в постоянное напряжение, пропорциональное их длительности. Поскольку напряжение на выходе интегратора Z1 теперь меньше, чем сформированное на выходе источника U7, разность значений напряжения, приложенная к цепи PA1R4, становится меньше нуля, и через микроамперметр PA1 протекает ток такой силы и направления, что стрелка микроамперметра PA1 устанавливается на конечную отметку шкалы "-100 мкА".

Аналогично при установке переключателей SA1 и SA2 соответственно в положения "+100 %" и "Дискр." с выхода триггера DD2 на вход функционального узла U2 поступают прямоугольные импульсы длительностью 2 мс. Поскольку в этом случае напряжение на выходе интегратора Z1 больше, чем сформированное на выходе источника U7, разность значений напряжения на цепи PA1R4 становится больше нуля и стрелка микроамперметра PA1 устанавливается на конечную отметку шкалы "+100 мкА".

Если принять показания микроамперметра PA1 на соответствующих конечных отметках шкалы за ±100 % углового отклонения качалки рулевой машинки от середины её рабочего интервала, то микроамперметр при длительности импульсов 1, 1,5 и 2 мс покажет относительное угловое отклонение качалки рулевой машинки (расход рулевой машинки) на -100, 0 и +100 % соответственно.

В положении "Авт." переключателя SA2 длительность прямоугольных импульсов напряжения, поступающих на вход функционального узла U2, периодически изменяется от 1 до 2 мс. Согласно вышеизложенному, это вызывает периодическое увеличение и уменьшение амплитуды постоянного напряжения на выходе интегратора Z1 и, как следствие, периодическое изменение силы и направления протекания тока через микроамперметр PA1. В результате его стрелка перемещается с таким же периодом между конечными отметками шкалы подобно качалке рулевой машинки, периодически перемещающейся между конечными точками своего рабочего интервала.

Наконец, в положении "Ручн." переключателя SA2 длительность импульсов напряжения на входе функционального узла U2 может быть произвольно изменена переменным резистором R2 в интервале от 1 до 2 мс, при этом стрелка микроамперметра PA1, отклоняясь на соответствующий угол, показывает в относительных единицах, какое угловое положение должна занять качалка подключённой к прибору рулевой машинки в соответствии с длительностью управляющих импульсов. При регулировании переменным резистором R2 частоты вращения электродвигателя установка стрелки микроамперметра PA1 на отметку шкалы "-100мкА" соответствует нулевой частоте вращения, а на отметку "+100 мкА" - максимальной.

Принципиальная схема прибора показана на рис. 2. На логических элементах DD1.1, DD1.2, резисторе R1 и кварцевом резонаторе ZQ1 собран генератор прямоугольных импульсов напряжения (G2; здесь и далее в скобках указано обозначение соответствующего узла на рис. 1), элемент DD1.3 - буферный. Двоичный счётчик DD2 и логические элементы DD4.1, DD6.1 образуют делитель частоты на 5 (U6), а двоичный счётчик DD7 и логические элементы DD4.2, DD4.3 и DD6.4 - делитель частоты на 2000 (U5). На микросхемах DD3, DD5 собран многоразрядный счётчик (DD1). Логические элементы DD6.2, DD6.3 образуют RS-триггер, нагрузочную способность которого повышают буферные элементы DD8.1-DD8.3. Резистор R12 формирует низкий логический уровень напряжения на входе R RS-триггера, препятствуя его произвольному переключению в момент размыкания контактов переключателя SA1. Дифференцирующая цепь C3R11 формирует короткие импульсы напряжения, управляющие работой RS-триггера.

Рис. 2. Принципиальная схема прибора

На ОУ DA1, конденсаторах C1, C2 и резисторах R2-R7 собран генератор импульсов напряжения треугольной формы (G1). Он включает в себя триггер Шмитта на ОУ DA1.1 и резисторах R2, R4, а также интегратор, образованный ОУ DA1.2, резистором R5 и конденсатором C2. Рабочая частота генератора (примерно 0,3 Гц) задана элементами R5, C2, а пороговое напряжение переключения триггера Шмитта, определяющее амплитуду выходного сигнала генератора, - резисторами R2, R4. Делитель напряжения R3R6R7 обеспечивает нормальную работу ОУ DA1 при однополярном питании. Конденсатор C1 - фильтрующий.

На ОУ DA2, транзисторе VT1, резисторах R8-R10, R13-R18 и конденсаторах C4, C5 собран преобразователь уровня напряжения (U3). Он выполнен по схеме инвертирующего усилителя переменного тока, коэффициент передачи которого задан отношением сопротивления резисторов R16, R10, а уровень постоянной составляющей выходного сигнала - делителем напряжения R9R13R14. Резистор R15 задаёт ток управления, определяющий режим работы ОУ DA2. Транзистор VT1 и резисторы R17, R18 образуют эмиттерный повторитель, повышающий нагрузочную способность ОУ DA2. Конденсаторы
C4, C5 - разделительный и фильтрующий соответственно. Делитель напряжения R8R10 предотвращает переполюсовку оксидного конденсатора C4 выходным напряжением ОУ DA1.2.

На интегральном таймере DA4 собран одновибратор (U8), конденсатор C8 и коммутируемые переключателем SA2 резисторы R20, R21, R23, R24 - его времязадающие элементы, конденсатор C10 - фильтрующий. На логическом элементе DD1.4 выполнен формирователь прямоугольных импульсов напряжения (U1), служащих для запуска одновибратора на микросхеме DA4 и генератора прямоугольных импульсов напряжения на логических элементах DD1.1, DD1.2 (G1).

Логические элементы DD8.4, DD8.5 - преобразователь амплитуды прямоугольных импульсов напряжения (U2). Транзистор VT2, резисторы R26, R28 и конденсатор C7 образуют интегратор (Z1). Генератор стабильного тока VT2R26 повышает линейность интегрирования. Диод VD1 (U4) препятствует разрядке конденсатора C7 через транзистор VT2 в паузах между импульсами, поступающими на вход интегратора.

Оу DA3.1, DA3.2 - повторители напряжения (A1, A2). Цепь R22,R25,R27 - регулируемый источник образцового напряжения (U7). Конденсатор C6 - фильтрующий. Микроамперметр PA1 - индикатор прибора. Резисторы R29, R30 - токоограничивающие.

На транзисторах VT3-VT5 и резисторах R31-R39 собраны эмиттерные повторители - усилители мощности (A3-A5). Резисторы R41-R43 - токоограничивающие. Резистор R19 служит для приведения к единому уровню амплитуды управляющих импульсов напряжения на выходе прибора при переключении режимов его работы.

Логический элемент DD8.6, транзистор VT6, диоды VD2, VD3, резисторы R40, R44, конденсатор C12 и электромагнитное реле K1 образуют реле выдержки времени (KT1). Конденсатор C12 и резистор R40 - времяза-дающие элементы, логический элемент DD8.6 - пороговое устройство, транзистор VT6 и резистор R44 - усилитель постоянного тока. Диод VD3 защищает транзистор VT6 от возможного пробоя импульсами напряжения самоиндукции обмотки реле K1. Диод VD2 обеспечивает быструю разрядку конденсатора C12 после выключения прибора. Выдержка времени срабатывания электромагнитного реле K1 - 5...6 с.

На микросхемах DA5, DA6 собраны стабилизаторы напряжения +9 В и +5 В соответственно. Конденсаторы С9, С11, С13, C14 - фильтрующие. Светодиод HL1 и токоограничивающий резистор R45 - узел индикации включённого состояния прибора. Назначение соединителей XP1-XP3, XS1-XS5 - в соответствии со структурной схемой прибора с учётом отличий в их позиционных обозначениях.

Прибор смонтирован навесным способом на макетной плате. Микросхема DA6 установлена на теплоотводе с эффективной охлаждающей поверхностью площадью 35 см 2 .

Применённые в приборе оксидные конденсаторы - К50-35 или их импортные аналоги, все остальные, кроме C2 и С8, - керамические К10-17-1а, вместо них подойдут КМ-6а или аналогичные импортные. Конденсаторы C2 и С8 - полиэтилентерефталатные К73-17, они могут быть заменены на К73-9, К73-24 или другие плёночные. Кварцевый резонатор ZQ1 - РГ-01 или другой на частоту 100 кГц. Микроамперметр PA1 - М4204 (50-0-50 мкА) или другой аналогичный. Постоянные резисторы - С2-33, С2-23, МЛТ, ОМЛТ, подстроечные - СП4-3 или аналогичные, переменный - СП3-9а. Переключатели SA1, SA2 - галетные керамические ПГК-3П3Н, SA3-SA5 - МТ1 или другие аналогичные. Розетки XS1-XS5 набраны из гнёзд ГИ4, вместо них можно использовать любые другие аналогичные, подходящие по электрическим характеристикам и конструкции. Вилки XP1-XP3 - фрагменты вилок PLS с шагом 2,54 мм. Реле K1 - герконовое РЭС55А (исполнение РС4.569.600-11), можно заменить реле этой же серии других исполнений с рабочим напряжением 5±0,5 В или реле других типов с аналогичными параметрами. Диоды КД522Б заменимы любыми диодами этой серии или серий КД503, КД521, светодиод АЛ307ГМ - любым другим, подходящим по цвету и яркости свечения. Вместо транзисторов КТ503Б можно применить другие транзисторы этой же серии или подобные по электрическим характеристикам. Транзистор КП303И заменим транзисторами этой серии c буквенными индексами А, В или другими подобными.

Возможная замена микросхемы КР1006ВИ1 - импортный аналог серии 555, ОУ КР140УД1208 - 140УД12, К140УД12, КР140УД12 (с учётом различий в корпусах и назначении выводов). Импортные ОУ LM358Р заменимы отечественными КР1040УД1. Вместо микросхем серии К561 можно использовать их аналоги из серии 564 или импортные, вместо микросхемы КР142ЕН5А - импортную серии 7805, а вместо КР1158ЕН9Г - микросхему этой же серии в другом конструктивном исполнении с номинальным выходным напряжением +9 В.

Налаживание прибора заключается в проверке работы во всех режимах, контроле соответствия параметров генерируемых импульсов требуемым значениям и калибровке стрелочного индикатора PA1. Устойчивой генерации импульсов напряжения треугольной формы добиваются регулировкой напряжения смещения Оу DA1 подстроеч-ным резистором R6. Параметры прямоугольных импульсов напряжения, подаваемых на входы рулевых машинок и регулятора частоты вращения электродвигателя, контролируют на гнёздах "Сигн. 1"-"Сигн. 3" розеток XS1-XS3 (рис. 2) соответственно. Под-строечными резисторами R13, R20 устанавливают интервал автоматического периодического изменения длительности формируемых прибором прямоугольных импульсов в пределах от 1 до 2 мс.

При калибровке индикатора PA1 переключатель SA1 устанавливают в положение "0", а SA2 - в положение "Дискр.", после чего подстроечным резистором R25 устанавливают стрелку микроамперметра на нулевую отметку шкалы. Далее переключатель SA1 переводят в положение "-100%" или "+100 %", и подстроечным резистором R30 устанавливают стрелку на отметку шкалы "- 100 мкА" или "+100 мкА" соответственно.

Напряжение питания рулевых машинок измеряют относительно гнезда XS5 ("Общ.") на гнёздах "+I, U" розеток XS1, XS2, а напряжение, формируемое регулятором частоты вращения электродвигателя, - на гнезде "U" розетки XS3. Ток потребления рулевых машинок измеряют миллиамперметром, подключённым между гнёздами "+I, U", "-I" розеток XS1, XS2, установив соответствующие переключатели SA3, SA4 в положение "Измер.".

О нормальном функционировании подключённых к прибору сервоприводов судят, сравнивая расход рулевых машинок или частоту вращения электродвигателя с показаниями индикатора PA1.

Литература

1. Войцеховский Я. Дистанционное управление моделями. Пособие моделиста и радиолюбителя. Пер. с польск. Под ред. А. П. Павлова и Н. Н. Путятина. - М.: Связь, 1977, с. 167-201, 225-277.

2. Миль Г. Электронное дистанционное управление моделями. Пер. с нем. В. Н. Паль-янова. - М.: ДОСААФ, 1980, с. 45-95, 103- 114, 332-335.

3. Днищенко В. А. 500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями. - СПб.: Наука и техника, 2007, с. 20-37, 446.

4. Ильин О. Прибор для проверки сервомеханизмов.- Радиомир, 2014, № 5, с. 24-26.

5. Каменев Н. Устройстводля проверки и управления сервоприводами. - Радио, 2017, №3, с. 51, 52.

6. Простой сервотестер. - URL: http:// rconline.ru/modules/smartsection/ item.php?itemid=114 (11.10.17).

7. Яйлиян В. Самодельный сервотестер. - URL: http://skyflex.air.ru/pages/ advices/advice016. shtm l (11.10.17).

8. Сервотестер Hobbyking LED Servo Tester. - URL: http://www.parkflyer.ru/ru/ product/428359/ (11.10.17).

9. Сервотестер Turnigy со светодиодной индикацией. - URL: http://www. parkflyer.ru/ru/product/2479855/ (11.10.17).

10. МежлумянА. Цифровая или аналоговая? - Радио, 1986, № 7, с. 25, 26.

11. Перлов В. Стабильный одновибра-тор. - Радио, 1990, № 12, с. 57-59.

Основной параметр сервопривода развиваемое усилие, но очень часто этот параметр сильно отличается от заявленного. Мы решили протестировать часто используемые двигатели. Для начала протестируем двигатели Microservo 9g, Hitec HS-485 и MG995.

Сервоприводы

При постройке различных роботов важно иметь возможность прикинуть подъемную силу двигателя и потребляемый ток. Обычно, в характеристиках двигателей указывают параметр «torque». Он измерятся в кг/см и показывает сколько килограмм может поднять двигатель при расстоянии от вала до точки приложении силы 10мм. Это усилие с которым двигатель должен удерживать груз, но не двигаться.
Для проверки мы использовали плечо 10см, то есть все показания надо умножать в десять раз. Питание во всех опытах — 5В. Для управления двигателем мы использовали , который делали ранее. За предоставленные весы спасибо автору блога Alex-EXE.ru .

Tower Pro 9g microservo

Пожалуй, самый популярный из-за цены. Мы покупали в интернет магазине DVRobot по 130 рублей/штука. Заявленное усилие — 1,6кг/см. Эти двигатели часто ругают из-за того, что они оказываются слабее чем заявлено.
На нашем проверочном стенде сервопривод выжал 130грамм/10см (то есть 1,3кг/см):

При этом двигатель потреблял ток 500мА. Однако с таким усилием двигатель можно исключительно удерживать вес. Мы решили проверить какой вес он сможет действительно «таскать».
Комфортно он перемещает вес 110 грамм (при плече 10см) и потребляет при этом около 400мА с бросками до 580мА.
В целом, можно сказать что такие характеристики вполне удовлетворительны, но, возможно, в продаже встречается много подделок.

Hitec HS-485

Эти двигатели мы покупали на сайте HobbyKing.com за 16$. Это отличные, надежные цифровые двигатели и они хорошо себя зарекомендовали.
Заявленное усилие при 4,8В — 4,8кг/см. На нашем стенде он показал 4,6кг/см и потреблял при это 780мА:

При этом подвижность он сохраняет развивая усилие 4кг/см. Потребляемый ток колеблется в пределах от 600 до 800мА.

MG995

Это настоящий зверь с усилием 13кг/см при стоимости 330 рублей. По крайней мере так заявляет продавец DVRobot .
Проверим так ли это:

При 5ти-вольтовом питании на стенде он выжимал 8,55кг/см и потреблял при этом аж 1,5А. С одной стороны это меньше, чем заявлено, но с другой, это все же лучшее соотношение усилие/цена.
Нормально такой двигатель может перемещать вес около 7,3кг/см и при этом потребляемый ток составляет около 1А с бросками до 2А.

Сервотестер это прибор, предназначенный для проверки работоспособности сервопривода, определения его крайних углов, скорости передвижения, минимального шага, а также рысканья. Он может быть очень полезен строителям роботов, так как позволяет запустить привод и проверить функционирование модели до того как готова управляющая электроника. Подобные штуки используют в магазинах радиоуправляемых моделей для демонстрации покупателям возможностей сервомашинок. Однако, хочется иметь подобную вещь под рукой всегда. Конечно, можно купить самые разные тестеры, но гораздо интереснее сделать самому.

Схема и работа

В основе принципиальной схемы лежит микроконтроллер Attiny2313 . Непосредственно к нему через транзисторы подключен семисегментный трехразрядный индикатор с динамической индикацией. На индикатор выводится текущее значение угла и режим работы. Для управления служат кнопка и энкодер. При нажатии на кнопку включается один из следующих режимов:
1 - приращение угла по 0,1 градусу
2 - по 1 градусу
3 - по 10 градусов
4 - перемещение вала между крайними точками (0 либо 150 градусов)
Энкодер изменяет текущий угол в большую или меньшую сторону, в зависимости от направления вращения. Кнопка и один из выводов энкодера подключены напрямую к внешним прерываниям МК. В момент нажатия на кнопку на пол секунды выводится текущий режим. Во время этих манипуляций на выводе PD6 МК присутствуют импульсы с длительностью от 0,8 до 2,3мс и частотой 50Гц. О самом алгоритме формирования управляющего сигнала я уже писал ранее . Схема имеет возможность питаться от источника постоянного напряжения 5В, либо от 7-12В. Выбор питания задается перемычкой.

Конструкция

Разработаны подробные чертежи самой платы (конечно, односторонней),…

… сборочный чертеж лицевой…

… и обратной стороны устройства.

Обратите внимание на перемычки J1-J4. Это резисторы с нулевым сопротивлением в корпусе 1210.

Сборка и настройка

Как видно на чертежах на лицевой стороне находятся исключительно необходимые элементы управления, индикации, а также клеммы для подключения питания. Плату без труда можно изготовить в домашних условиях при помощи ЛУТ (не забудьте сделать рисунок платы зеркальным!). У меня она выглядит вот так:

Для программирования придется припаяться проводами к плате. Я специально развел ноги MOSI, MISO, SCK на индикатор, а на сигнале RESET оставил контактную площадку. При программировании фьюзы менять не надо, файл прошивки, печатная плата и список для покупки - в конце статьи.

Видео работы

Вместо заключения

В качестве достоинств своего устройства хочется отметить, что не часто у сервотестеров есть индикатор, особенно при стоимости менее 200р. В будущем я хочу добавить в прошивку еще два режима - для определения крайних углов и режим автоматического изменения угла.
И, конечно,

Здравствуйте!

Для чего это нужно

В хоббийной электронике широко применяются системы с управлением при помощи PWM-сигнала. Это последовательность импульсов с частотой 50Гц. Информация в них кодируется в виде длительности импульсов, которые могут меняться от 0,8 до 2,3мс. Крайние значения этого диапазона могут незначительно отличаться у разных производителей.

Сервоприводы для строительства авиамоделей, гексаподов, манипуляторов и т.д., используют именно такой сигнал. Как правило они имеют три провода - питание, общий и сигнал. Также в авиамоделировании, автомоделировании, коптеростроении регуляторы хода коллекторных и бесколлекторных моторов используют такой же управляющий сигнал, который определяет скорость и направление вращения двигателей.

Источником такого сигнала может служить пульт управления, запрограммированный контроллер или что-то подобное. Но очень часто на этапе строительства бывает удобно применить тестер сервоприводов, который генерирует такой же сигнал в ручном режиме. Это позволяет заранее проверить работоспособность механики, измерить крайние положения и т.д.

Особенности и характеристики нашего прибора

Большинство тестеров, которые сейчас можно купить либо очень просты, либо дорого стоят. Я хотел сделать как можно дешевле, но при этом дать ему максимально широкий функционал. Вот что у меня получилось:

Шесть независимых каналов управления. Именно независимых! Обычно в готовых можно подключить одновременно несколько двигателей, но сигнал на них один и тот же. На моем приборе можно даже запустить один в автоматическом режиме, а остальными управлять по очереди в ручном и т.д.
Формирование сигнала и индикация в микросекундах. В большинстве тестеров индикация отображается не понятно в чем, либо отсутствует вовсе
Минимальный шаг изменения длительности - 1мкс. То есть диапазон 0,8-2,3мс разбит на 1500 шагов
Возможность подключения к ПК. Можно использовать его, например, в паре с Raspberry Pi. Сам сигнал будет формироваться при этом существенно точнее, чем средствами самого одноплатного компьютера
Открытость. В конце статьи вы сможете найти все файлы, необходимые для самостоятельного изготовления тестера

А вот его характеристики:

Напряжение питания - 5В
Потребляемый ток (без сервоприводов), не более - 100мА
Длительность формируемых импульсов - 0,8-2,3мс
Точность установки длительности - 1мкс
Частота следования импульсов - 50Гц
Скорость соединения с ПК - 9600, 8 bits, 1 stop bit

Схема тестера сервоприводов

Работая над схемой я старался максимально удешевить ее и сделать простой в повторении. В качестве управляющего контроллера использован народный контроллер Atmega8A-AU.

Трехразрядный семисегментный дисплэй подключается через сдвиговый регистр и логические транзисторы. Шесть светодиодов служат для отображения текущего режима и подключены они методом так называемого чарлиплексирования для экономии выводов МК.
Для управления использован обычный инкрементальный энкодер и две кнопки. Энкодер управляет установленным углом, а кнопки переключают режим управления и текущий канал. Везде стоят конденсаторы от дребезга контактов, так что все это работает очень даже четко.

Разъемы тестера предназначены для подключения самих сервоприводов, программирования, подключения к ПК и питания. Я принял решение не устанавливать на плату стабилизатор питания. То есть для ее использования не получится использовать напряжение аккумуляторов напрямую. Необходимо найти источник или стабилизатор на 5В с током, соответствующим току, потребляемому подключаемыми двигателями.
При проверке связки бесколлекторного двигателя с регулятором оборотов (ESC) сам двигатель питается от аккумулятора. Если у ESC есть встроенный регулятор оборотов, то можно питать тестер прямо от него.

Печатная плата подготовлена в формате Sprint Layout. Это двухсторонняя плата, но я рисовал ее так, чтобы можно было изготовить ее в домашних условиях ЛУТом или фоторезистом, а в переходные отверстия легко можно запаять перемычки с одной стороны платы на другую.

Лицевая сторона платы:

… и обратная:

Я изготавливал эту плату в ручную и все это мной проверено и работает:

Также я провел небольшую кампанию среди подписчиков сообществ Товары из Китая радиолюбителю и нашего местного хакспэйса MakeItLab и нашел людей, которые поддержали выпуск небольшой партии устройств. Пользуясь случаем, хочу выразить им свою благодарность. Вот так выглядит устройство в заводском исполнении:

Список компонентов

Вот полный список со ссылками:

Микроконтроллер Atmega8A-AU в корпусе TQFP44
Трехразрядный семисегментный дисплей с общим катодом BC56-12GWA . Если вы обратили внимание, на плате предусмотрено место для установки другого, существенно более дешевого дисплея с aliexpress
Сдвиговый регистр SN74HC595DR в корпусе SOIC16
Логический транзистор BCR108E6327 в корпусе SOT23 - 3шт
Светодиоды KP-2012SGC, либо любые другие в корпусе 0805 - 6шт
Инкрементальный энкодер EC12E24204A9
Танталовый конденсатор T491C226K016AT (22мкФ-16В, типоразмер C)
Конденсатор 0,1мк в корпусе 0805 - 7шт
Резистор 1кОм в корпусе 0805
Резисторная сборка 1кОм в корпусе 0603×4
Резисторная сборка 300 Ом в корпусе 0603×4 - 3шт
Кнопка без фиксации типа DTSM20-4.3N - 2шт
Клеммная колодка с шагом выводов 5,08 с двумя контактами
Гребенка контактов PLS-40 (всего потребуется 26 штырьков)
Джампер

Корпус

Еще я нарисовал и распечатал на 3D-принтере небольщую оправку и ручку на энкодер. Файлы для скачивания чуть позже.

Прошивка

Файлы прошивки будут в конце статьи. Прошить контроллер можно при помощи любого ISP-программатора через стандартный 6ти-пиновый разъем. На плате шесть из восьми контактов слева от энкодера предназначены в первую очередь именно для этого.
Фьюз-биты необходимо установить так, как показано на рисунке:

Работа тестера

Проще, конечно, один раз увидитеть:

Для запуска тестера в ручном режиме управления необходимо, чтобы перемычка «PC/Manual» при включении питания была установлена.

При запуске в ручном режиме на дисплее высветиться приветствие «HI» и тестер перейдет в режим ожидания выбора пользователем начальной длительности сигнала. Грубо говоря, от края или от середины диапазона. При нажатии на левую кнопку управление будет происходить от нуля, при нажатии на правую - от середины. После нажатия на одну из кнопок начнется генерирование сигнала, активным станет первый канал и он перейдет в режим «1».

В рабочем режиме кнопка MODE переключает режимы управления, меняя шаг приращения. Отображение текущего режима происходит при помощи шести светодиодов. Возможны четыре ручных режима (шаг 0,1; 1; 10 и от 0 до 150, то есть между краями диапазонов) и два автоматических (старт/стоп). Длительное нажатие на кнопку MODE переводит канал в режим автоматического управления и двигатель начинает плавно качаться из стороны в сторону. Короткое нажатие кнопки MODE в автоматическом режиме останавливает или возобновляет движения. Длинное нажатие на кнопку MODE возвращает канал в режим управления энкодером.

Кнопка CHANNEL производит переключение между активными каналами. Отображение текущего активного канала происходит на дисплее в двоичном коде при помощи разрядных точек. Длинное нажатие на эту кнопку переводит тестер в режим формирования одинаковых импульсов на всех каналах.

Обратите внимание, что на индикаторе отображаются цифры от 0 до 150. Это примерно соответствует углу сервопривода и может быть пересчитано в длительность импульса. Для пересчета достаточно умножить показания на десять и прибавить 800. Например, если на индикаторе десять, значит длительность импульсов 900мкс.

Подключение к компьютеру

Если вы используете Raspberry Pi, то вы можете просто подключить Rx, Tx и GND в левой нижней части платы. Если у вас нет TTL-совместимого COM-порта в вашем компьютере, то вы можете использовать USB-COM-переходник, которые стоят очень дешево. Также вы можете взять напряжение 5В USB-порта, но помните, что его максимальный ток 500мА! Скорость подключения - 9600.
Для того, чтобы тестер загрузился в режиме управления от ПК необходимо включить его без перемычки. При этом на индикаторе отобразятся буквы «PC» и тестер перейдет в режим ожидания команд от ПК. До прихода первого полного пакета на всех каналах сигнал будет отсутствовать.

Значения длительности импульсов необходимо отправлять в микросекундах от 0 до 1500. То есть на каждый канал расходуется два байта.

Пакет данных должен состоять из 16ти байт: сначала два байта 0xFF для обозначения начала пакета, затем 12 байт длительностей импульсов для каждого канал и в конце два байта check-суммы. Check-сумма необходима для проверки корректности пакета и должна быть равна сумме всех длительностей.

1ый байт - 255 (0xFF)
2ой байт - 255 (0xFF)
3ий байт - старший байт первого канала
4ый байт - младший байт первого канала
5ий байт - старший байт второго канала
6ый байт - младший байт второго канала
7ий байт - старший байт третьего канала
8ый байт - младший байт третьего канала
9ий байт - старший байт четвертого канала
10ый байт - младший байт четвертого канала
11ий байт - старший байт пятого канала
12ый байт - младший байт пятого канала
13ий байт - старший байт шестого канала
14ый байт - младший байт шестого канала
15ый байт - старший байт check-суммы
16ый байт - младший байт check-суммы

Примеры корректных пакетов (в десятичной системе):
255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 (все двигатели в начальное положение)
255 255 2 238 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 240 (первый двигатель в среднее положение)
255 255 2 238 2 238 2 238 2 238 2 238 2 238 17 148 (все двигатели в среднее положение)