Схемы радиоуправления на микросхемах. Простейшая однокомандная схема радиоуправления моделями (3 транзистора). Сборка и комплектующие

В этой статье, вы увидите как сделать радиоуправление на 10 команд своими руками. Дальность действия данного устройства 200 метров на земле и более 400м в воздухе.

Схема была взята на сайте vrtp.ru
Передатчик

Приемник

Нажатие кнопок может производиться в любой последовательности, хоть все сразу все работает стабильно. С помощью его можно управлять разными нагрузками: воротами гаража, светом, моделями самолетов, автомобилей и так далее… В общем чем угодно, все зависит от вашей фантазии.

Для работы нам потребуются список деталей:
1) PIC16F628A-2 шт (микроконтроллер) (ссылка на алиекспрес pic16f628a )
2) MRF49XA-2 шт (радио трансмиттер) (ссылка на алиекспрес MRF 49 XA )
3) Катушка индуктивности 47nH (или намотать самому)-6шт
Конденсаторы:
4) 33 мкФ (электролитический)-2 шт
5) 0,1 мкФ-6 шт
6) 4,7 пФ-4 шт
7) 18 пФ-2 шт
Резисторы
8) 100 Ом-1 шт
9) 560 Ом-10 шт
10) 1 Ком-3 шт
11) светодиод-1 шт
12) кнопки-10 шт
13) Кварц 10MHz-2 шт
14) Текстолит
15) Паяльник
Как видите устройство состоит из минимум деталей и под силу каждому. Стоит только захотеть. Устройство очень стабильное, после сборки работает сразу. Схему можно делать как на печатной плате. Так и навесным монтажом (особенно для первого раза, так будет легче программировать). Для начала делаем плату. Распечатываем

И травим плату .

Припаиваем все компоненты, PIC16F628A лучше припаивать самым последним, так как его нужно будет еще запрограммировать. Первым делом припаиваем MRF49XA

Главное очень аккуратно, у нее очень тонкие выводы. Конденсаторы для наглядности. Самое главное не перепутать полюса на конденсаторе 33 мкФ так как у него выводы разные, один +, другой -. Все остальные конденсаторы припаиваете как хотите у них нет полярности на выводах

Катушки можно использовать покупные 47nH но лучше намотать самому, все они одинаковые (6 витков провода 0,4 на оправке 2 мм)

Когда все припаяно, хорошо все проверяем. Далее берем PIC16F628A, его нужно запрограммировать. Я использовал PIC KIT 2 lite и самодельную панельку
Вот ссылка на программатор ( Pic Kit2 )

Вот схема подключения

Это все просто, так что не пугайтесь. Для тех кто далек от электроники, советую не начинать с SMD компонентов, а купить все в DIP размере. Я сам так делал в первый раз

И все это реально заработало с первого раза

Открываем программу, выбираем наш микроконтроллер

Я остановился на том, что разблокировал четвертую ось управления и установил в пульт тучку кнопок, переключателей и светодиодов. Дальше дело было за схемой, паяльником и прошивкой . Как потом оказалось, кнопок и разъемов оказалось маловато, пришлось доустанавливать.

Схема самодельного пульта радиоуправления

Схема сделана на основе микроконтроллера Atmega8. Его ножек хватило буквально «впритык». Чтобы увидеть большую схему — кликните по картинке (схема так же находиться в архиве, который в конце статьи.

Подсчитаем: 10 кнопок/переключателей + 2 светодиода + 2 ножки на кварц (нам нужен точный во времени ШИМ сигнал) + 5 каналов АЦП + 2 ножки на UART + 1 канал на вывод сигнала РРМ на ВЧ модуль = 22 ножек МК. Как раз столько, сколько есть у Atmega8, которая настроена на внутрисхемное программирование (имею в виду пин RESET, он же PC6).

Светодиоды подключил на PB3 и PB5 (MOSI и SCK разъема программирования) Теперь во время заливки прошивки буду наблюдать красивое перемигивание (бесполезное в некотором смысле — но тут я гнался за визуальным красивым эффектом ).

Напомню с чего все началось — у меня в наличии появился ВЧ модуль из хобикинговской аппаратуры (он был заменен на ВЧ модуль FrSky), и была вертолетная аппаратура. Так как в аппаратуре не было никаких крутилок (да и зачем они?) то получается из шести каналов я буду нормально (штатно) использовать только 4 (по два на каждый стик). Один канал я решил потратить на 8 независимых кнопок/переключателей, еще один — программно имитировать вращение крутилки (например — красивый выпуск шасси — щелкнул переключателем, и шасси на протяжении 10 секунд выпускаются). Еще один переключатель до сих пор не определился, что с ним делать.
Светодиоды, показывающие состояние переключателей — работают независимо от микроконтроллера. Один из программно управляемых светодиодов отвечает за индикацию разряженной батареи, второй — показывает текущее состояние программной крутилки.

В корпус кроме кнопок и светодиодов еще захотелось добавить стандартный (для меня) разъем UART (для связи с ПК, потом буду писать свою программу настройки), и разъем с выводом РРМ сигнала — для подключения пульта к симулятору. Помучившись с разъемом для программатора — понял, что это мне не подходит — и тоже вывел его наружу. Единственное, что плохо в этом — что появилась опасность замкнуть штырьки разъема, хотя они и «утоплены» в корпусе. Но это лечиться последовательными резисторами 220 Ом (что дает 99% гарантию, что микроконтроллер останется цел)

Когда уже вплотную подошел к использованию аппаратуры, понял, что забыл о кнопке Bind (при нажатии на которую передатчик переходит в режим поиска приемника). Пришлось допиливать и это

Печатная плата контроллера пульта радиоуправления

Весьма простенькая — большая часть ножек просто выведена наружу. На плате присутствует стабилизатор на 5 вольт, и схема измерения входного напряжения. Почему использовал DIP корпус? Та просто был он у меня… кроме того — почему бы и не DIP…

Когда паял все это — то пробирала мысль — разве эта туча проводов будет работать?!
Но все же оно работает. Обычно у меня платы чистые от канифоли… но тут уж постоянно возился с делителем, пока не оказалось, что это у меня программная проблема а не «железная». Питание от двухбаночной липольки (то, что когда-то осталось от нормальной трехбаночной, после того, как ее забыли отключить от нагрузки. В результате одна из банок ушла в полный разряд). Несмотря на это — предусмотрел возможность работы и от пальчиковых батарей. Мало ли

В результате получил четырехканальную аппаратуру со своей собственной прошивкой, в которой я могу менять все что мне захочется. Вот о прошивке и программном обеспечении напишу потом.

А сейчас можно скачать текущую версию прошивки. Пока что не настраивается вообще (т.е. настроек реверса, расходов, смещения и прочих «вкусностей» еще нету). Просто считывается состояние крутилок и генерируется РРМ сигнал. Кнопки и выключатель MOD пока не работает. Зато работает виртуальная серва (на 5 канале) и измерение уровня входного напряжения. Если оно слишком низкое — светодиод IND начнет мигать (прошивка автоматически определяет сколько банок у литий-полимерного аккумулятора). И еще — расходы по 4 каналу (тому, где я добавлял свой потенциометр) — завышены, чтобы компенсировать неполный диапазон вращения потенциометра.

Всем доброго, три месяца тому назад - сидя «на ответах маил ру» наткнулся на вопрос: http://otvet.mail.ru/question/92397727 , после данного мной ответа автор вопроса начал писать мне в личку, из переписки стало известно что Тов. «Ivan Ruzhitsky», он же «STAWR» строит р/у машинку по возможности без «дорогих» заводских железяк.

Из покупного у него имелись RF модули на 433МГц и «ведро» радиодеталей.

Я не то чтобы «заболел» этой задумкой, но все же стал размышлять о возможности реализации данного проекта с технической стороны.
На тот момент я в теории радиоуправления был уже довольно не плохо подкован (я так думаю), кроме того; некоторые наработки уже были на вооружении.

Ну а для людей которым интересно - Администрация придумала кнопку……

Итак:
Все узлы делались «на коленке» соответственно «красоты» никакой, основная задача выяснить - на сколько данный проект осуществим и во сколько это «вылезит» в рублях и в трудонях.

ПУЛЬТ:
Самодельный передатчик делать не стал по двум причинам:
1. У Ивана он уже есть.
2. Однажды пытался замутить 27МГц – ни чего хорошего из этого не вышло.
Поскольку управление задумывалось пропорциональным, всякие пульты от китайского хлама отпали сами собой.

Схему кодера (шифратор каналов) взял с этого сайта: http://ivan.bmstu.ru/avia_site/r_main/HWR/TX/CODERS/3/index.html
Спасибо огромное авторам, именно из за этого устройства мне пришлось еще научиться «прошивать» МК.
Передатчик и приемник купил тут-же на «Парке» правда на 315МГц, просто выбирал подешевле:
На сайте с кодером есть все необходимое – сама схема, печатная плата «под утюг» и целая куча прошивок с различными расходами.

Корпус пульта спаян из стеклотекстолита, стики взял от вертолетного пульта на ИК управлении, можно было и от комповского геймпада, но жена меня убила бы, она на нем играет в «DmC», Отсек для батареек от тог-же пульта.

Приемник есть, но чтобы тачка ехала нужен еще и декодер (дешифратор каналов), вот его-то искать пришлось очень долго – у меня даже «гугл» вспотел, ну как говорится «ищущий да обрящет» и вот он: http://homepages.paradise.net.nz/bhabbott/decoder.html

Там же и прошивки для МК.

Регулятор: Изначально сделал тот что попроще:

Но ездить только передом не айс и был выбран вот этот:

Ссылка на сайт: http://vrtp.ru/index.php?showtopic=18549&st=600
Там же и прошивки.

Перерыв гору материнок и видео карт нужных транзисторов не нашел, а именно для верхнего плеча (Р-канальные), поэтому Н-мост (это узел который питает мотор) был спаян на базе Тошибовской микросхемы из видеомагнитофона «TA7291P»,

максимальный ток 1,2А – что меня вполне устраивало (не TRAXXAS – же делаю), плату рисовал маркером за 20р, травил хлорным железом, паял со стороны дорожек. Вот что получилось.

В эфир излучается «чистый» РРМ, конечно не есть хорошо, на самолет я такое не поставлю, а для игрушки пойдет и так.
Машинка взята заводская, от братьев китайцев, вся трибуха кроме ходового двигателя удалена и на её место всунут наш с Иваном проект, хоть мы и заняты им порознь, задумка-то его!

Потрачено:
Комплект RF модулей – 200р
Два МК PIC12F675 - по 40р за штуку.
Серва - TG9e 75р
+3 вечера.

Если будут вопросы с радостью отвечу, (о многом не написал)
С уважением Василий.

Для радиоуправления различными моделями и игрушками может быть использована аппаратура дискретного и пропорционального действия.

Основное отличие аппаратуры пропорционального действия от дискретной состоит в том, что она позволяет по командам оператора отклонять рули модели на любой требуемый угол и плавно изменять скорость и направление ее движения «Вперед» или «Назад».

Постройка и налаживание аппаратуры пропорционального действия достаточно сложны и не всегда под силу начинающему радиолюбителю.

Хотя аппаратура дискретного действия и имеет ограниченные возможности, но, применяя специальные технические решения, можно их расширить. Поэтому далее рассмотрим однокомандную аппаратуру управления, пригодную для колесных, летающих и плавающих моделей.

Схема передатчика

Для управления моделями в радиусе 500 м, как показывает опыт, достаточно иметь передатчик с выходной мощностью окьло 100 мВт. Передатчики радиоуправляемых моделей, как правило, работают в диапазоне 10 м.

Однокомандное управление моделью осуществляется следующим образом. При подаче команды управления передатчик излучает высокочастотные электромагнитные колебания, другими словами, генерирует одну несущую частоту.

Приемник, который находится на модели принимает сигнал, посланный передатчиком, в результате чего срабатывает исполнительный механизм.

Рис. 1. Принципиальная схема передатчика радиоуправляемой модели.

В итоге модель, подчинясь команде, меняет направление движения или осуществляет одно какое-нибудь заранее заложенное в конструкцию модели указание. Используя однокомандную модель управления, можно заставить модель осуществлять достаточно сложные движения.

Схема однокомандного передатчика представлена на рис. 1. Передатчик включает задающий генератор колебаний высокой частоты и модулятор.

Задающий генератор собран на транзисторе VT1 по схеме емкостной трех-точки. Контур L2, С2 передатчика настроен на частоту 27,12 МГц, которая отведена Госсвязьнадзором электросвязи для радиоуправления моделями.

Режим работы генератора по постоянному току определяется подбором величины сопротивления резистора R1. Созданные генератором высокочастотные колебания излучаются в пространство антенной, подключенной к контуру через согласующую катушку индуктивности L1.

Модулятор выполнен на двух транзисторах VT1, VT2 и представляет собой симметричный мультивибратор. Модулируемое напряжение снимается с коллекторной нагрузки R4 транзистора VT2 и подается в общую цепь питания транзистора VT1 высокочастотного генератора, что обеспечивает 100% модуляцию.

Управляется передатчик кнопкой SB1, включенной в общую цепь питания. Задающий генератор работает не непрерывно, а только при нажатой кнопке SB1, когда появляются импульсы тока, вырабатываемые мультивибратором.

Посылка в антенну высокочастотных колебаний, созданных задающим генератором, происходит отдельными порциями, частота следования которых соответствует частоте импульсов модулятора.

Детали передатчика

В передатчике использованы транзисторы с коэффициентом передачи тока базы h21э не менее 60. Резисторы типа МЛТ-0,125, конденсаторы — К10-7, КМ-6.

Согласующая антенная катушка L1 имеет 12 витков ПЭВ-1 0,4 и намотана на унифицированном каркасе от карманного приемника с подстроечным ферритовым сердечником марки 100НН диаметром 2,8 мм.

Катушка L2 бескаркасная и содержат 16 витков провода ПЭВ-1 0,8 намотанных на оправке диаметром 10 мм. В качестве кнопки управления можно использовать микропереключатель типа МП-7.

Детали передатчика монтируют на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. Антенна передатчика представляет собой отрезок стальной упругой проволоки диаметром 1...2 мм и длиной около 60 см, которая подключается прямо к гнезду X1, расположенному на печатной плате.

Все детали передатчика должны быть заключены в алюминиевый корпус. На передней панели корпуса располагается кнопка управления. В месте прохождения антенны через стенку корпуса к гнезду XI должен быть установлен пластмассовый изолятор, чтобы предотвратить касание антенны корпуса.

Налаживание передатчика

При заведомо исправных деталях и правильном монтаже передатчик не требует особой наладки. Необходимо только убедиться в его работоспособности и, изменяя индуктивность катушки L1, добиться максимальной мощности передатчика.

Для проверки работы мультивибратора надо включить высокоомные наушники между коллектором VT2 и плюсом источника питания. При замыкании кнопки SB1 в наушниках должен прослушиваться звук низкого тона, соответствующий частоте мультивибратора.

Для проверки работоспособности генератора ВЧ необходимо собрать волномер по схеме рис. 2. Схема представляет собой простой детекторный приемник, в котором катушка L1 намотана проводом ПЭВ-1 диаметром 1...1,2мм и содержит 10 витков с отводом от 3 витка.

Рис. 2. Принципиальная схема волномера для настройки передатчика.

Катушка намотана с шагом 4 мм на пластмассовом каркасе диаметром 25 мм. В качестве индикатора используется вольтметр постоянного тока с относительным входным сопротивлением 10 кОм/В или микроамперметр на ток 50...100мкА.

Волномер собирают на небольшой пластине из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Включив передатчик, располагают от него волномер на расстоянии 50...60 см. При исправном генераторе ВЧ стрелка волномера отклоняется на некоторый угол от нулевой отметки.

Настраивая генератор ВЧ на частоту 27,12 МГц, сдвигая и раздвигая витки катушки L2, добиваются максимального отклонения стрелки вольтметра.

Максимальную мощность высокочастотных колебаний, излучаемых антенной, получают вращением сердечника катушки L1. Настройка передатчика считается оконченной, если вольтметр волномера на расстоянии 1...1,2 м от передатчика показывает напряжение не менее 0,05 В.

Схема приемника

Для управления моделью радиолюбители довольно часто используют приемники, построенные по схеме сверхрегенератора. Это связано с тем, что сверхрегенеративный приемник, имея простую конструкцию, обладает очень высокой чувствительностью, порядка 10...20 мкВ.

Схема сверхрегенеративного приемника для модели приведена на рис. 3. Приемник собран на трех транзисторах и питается от батареи типа «Крона» или другого источника напряжением 9 В.

Первый каскад приемника представляет собой сверхрегенеративный детектор с самогаше-нием, выполненный на транзисторе VT1. Если на антенну не поступает сигнал, то этот каскад генерирует импульсы высокочастотных колебаний, следующих с частотой 60...100 кГц. Это и есть частота гашения, которая задается конденсатором С6 и резистором R3.

Рис. 3. Принципиальная схема сверхрегенеративного приемника радиоуправляемой модели.

Усиление выделенного командного сигнала сверхрегенеративным детектором приемника происходит следующим образом. Транзистор VT1 включен по схеме с общей базой и его коллекторный ток пульсирует с частотой гашения.

При отсутствии на входе приемника сигнала, эти импульсы детектируются и создают на резисторе R3 некоторое напряжение. В момент поступления сигнала на приемник продолжительность отдельных импульсов возрастает, что приводит к увеличению напряжения на резисторе R3.

Приемник имеет один входной контур L1, С4, который с помощью сердечника катушки L1 настраивается на частоту передатчика. Связь контура с антенной — емкостная.

Принятый приемником сигнал управления выделяется на резисторе R4. Этот сигнал в 10...30 раз меньше напряжения частоты гашения.

Для подавления мешающего напряжения с частотой гашения между сверхрегенеративным детектором и усилителем напряжения включен фильтр L3, С7.

При этом на выходе фильтра напряжение частоты гашения в 5... 10 раз меньше амплитуды полезного сигнала. Продетектированный сигнал через разделительный конденсатор С8 подается на базу транзистора VT2, представляющего собой каскад усиления низкой частоты, а далее на электронное реле, собранное на транзисторе ѴТЗ и диодах VD1, VD2.

Усиленный транзистором ѴТЗ сигнал выпрямляется диодами VD1 и VD2. Выпрямленный ток (отрицательной полярности) поступает на базу транзистора ѴТЗ.

При появлении тока на входе электронного реле, коллекторный ток транзистора увеличивается и срабатывает реле К1. В качестве антенны приемника можно использовать штырь длиной 70... 100 см. Максимальная чувствительность сверхрегенеративного приемника устанавливается подбором сопротивления резистора R1.

Детали и монтаж приемника

Монтаж приемника выполняют печатным способом на плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм и размерами 100x65 мм. В приемнике используются резисторы и конденсаторы тех же типов, что и в передатчике.

Катушка контура сверхрегенератора L1 имеет 8 витков провода ПЭЛШО 0,35, намотанных виток к витку на полистироловом каркасе диаметром 6,5 мм, с подстроечным ферритовым сердечником марки 100НН диаметром 2,7 мм и длиной 8 мм. Дроссели имеют индуктивность: L2 — 8 мкГн, a L3 — 0,07...0,1 мкГн.

Электромагнитное реле К1 типа РЭС-6 с обмоткой сопротивлением 200 Ом.

Настройка приемника

Настройку приемника начинают с сверхрегенеративного каскада. Подключают высокоомные наушники параллельно конденсатору С7 и включают питание. Появившийся в наушниках шум свидетельствует об исправной работе сверхрегенеративного детектора.

Изменением сопротивления резистора R1 добиваются максимального шума в наушниках. Каскад усиления напряжения на транзисторе VT2 и электронное реле особой наладки не требуют.

Подбором сопротивления резистора R7 добиваются чувствительности приемника порядка 20 мкВ. Окончательная настройка приемника производится совместно с передатчиком.

Если в приемнике параллельно обмотке реле К1 подключить наушники и включить передатчик, то в наушниках должен прослушиваться громкий шум. Настройка приемника на частоту передатчика приводит к пропаданию шума в наушниках и срабатыванию реле.

Многие хотели собрать простую схему радиоуправления, но чтоб была многофункциональна и на достаточно большое расстояние. Я все-таки эту схему собрал, потратив на неё почти месяц. На платах дорожки рисовал от руки, так как принтер не пропечатывает такие тонкие. На фотографии приемника светодиоды с не подрезанными выводами - припаял их только для демонстрации работы радиоуправления. В дальнейшем их отпаяю и соберу радиоуправляемый самолет.

Схема аппаратуры радиоуправления состоит всего из двух микросхем: трансивера MRF49XA и микроконтроллера PIC16F628A. Детали в принципе доступные, но для меня проблемой был трансивер, пришлось через интернет заказывать. и платой качайте здесь. Подробнеее об устройстве:

MRF49XA - малогабаритный трансивер, имеющий возможность работать в трех частотных диапазонах.
- Низкочастотный диапазон: 430,24 - 439,75 Mгц (шаг 2,5 кГц).
- Высокочастотный диапазон А: 860,48 - 879,51 МГц (шаг 5 кГц).
- Высокочастотный диапазон Б: 900,72 - 929,27 МГц (шаг 7,5 кГц).
Границы диапазонов указаны при условии применения опорного кварца частотой 10 МГц.

Принципиальная схема передатчика:

В схеме TX довольно мало деталей. И она очень стабильная, более того даже не требует настройки, работает сразу после сборки. Дистанция (согласно источнику) около 200 метров.

Теперь к приемнику. Блок RX выполнен по аналогичной схеме, различия только в светодиодах, прошивках и кнопках. Параметры 10-ти командного блока радиоуправления:

Передатчик:
Мощность - 10 мВт
Напряжение питания 2,2 - 3,8 В (согласно даташиту на м/с, на практике нормально работает до 5 вольт).
Ток, потребляемый в режиме передачи - 25 мА.
Ток покоя - 25 мкА.
Скорость данных - 1кбит/сек.
Всегда передается целое количество пакетов данных.
Модуляция - FSK.
Помехоустойчивое кодирование, передача контрольной суммы.

Приемник:
Чувствительность - 0,7 мкВ.
Напряжение питания 2,2 - 3,8 В (согласно даташиту на микросхему, на практике нормально работает до 5 вольт).
Постоянный потребляемый ток - 12 мА.
Скорость данных до 2 кбит/сек. Ограничена программно.
Модуляция - FSK.
Помехоустойчивое кодирование, подсчет контрольной суммы при приеме.

Преимущества данной схемы

Возможность нажатия в любой комбинации любого количества кнопок передатчика одновременно. Приемник при этом отобразит светодиодами нажатые кнопки в реальном режиме. Говоря проще, пока нажата кнопка (или комбинация кнопок) на передающей части, на приемной части горит, соответствующий светодиод (или комбинация светодиодов).

Во время подачи питания на приемник и передатчик, они уходят в тест режим на 3 секунды. В это время ничего не работает, по истечению 3-х секунд обе схемы готовы к работе.

Кнопка (или комбинация кнопок) отпускается - соответсвующие светодиоды сразу же гаснут. Идеально подходит для радиоуправления различными игрушками - катерами, самолётами, автомобилями. Либо можно использовать, как блок дистанционного управления различными исполнительными устройствами на производстве.

На печатной плате передатчика кнопки расположены в один ряд, но я решил собрать что-то наподобии пульта на отдельной плате.

Питаются оба модуля от аккумуляторов 3,7В. У приемника, который потребляет заметно меньше тока, аккумулятор от электронной сигареты, у передатчика - от моего любимого телефона)) Схему, найденную на сайте вртп , собрал и испытал: [)еНиС

Обсудить статью РАДИОУПРАВЛЕНИЕ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ

Статьи по теме