Модулируем логические уровни прямоугольником

Изменено: . Разместил: FadeDemon | Меню
Количество просмотров2`028 / FD1704-6-0

Сегодня мы продолжим тему проблем, возникших при сборке схемы управления двигателем для перезаряжающего устройства, вернее одной-единственной проблемы. Широко эта проблема была описана в соответствующей статье, тут мы только рассмотрим интересное обходное решение: подачу на управляющие входы схемы не постоянного высокого уровня, а только прямоугольных (или каких-нибудь других) импульсов, обязательно содержащие промежутки полной тишины. Экспериментально было установлено, что при таком способе управления, схема не “зависает”, и состояния триггеров меняет корректно и своевременно, при любой погоде, ну, а нам этого вполне достаточно, ведь цель наша, всё-таки — результат!


Поразмыслив, задачу нашу, в некотором смысле, можно назвать модуляцией: мы должны постоянный сигнал промодулировать некоторой несущей частотой, и уже полученный результат скормить схеме контроллера. Поскольку мой мозг последнее время подсел на микросхемы, да ещё и КМОП-структуры, я сразу представил, как это можно элегантно сделать с помощью одной К561КТ3, и идея эта мне почему-то сразу понравилась. И не важно, что в закромах лежат килограммы неиспользуемых транзисторов, а микросхемы, да ещё и такие интересные — товар довольно редкий и дефицитный… Ну да не важно, микросхемы так микросхемы. Давайте лучше представим, что-же у нас в итоге должно получиться.


Схема модулятора
Рис. №868. Схема модулятора

Итак. На верхние ключи (именно они обозначены как MOSFET-элементы) можно пока не смотреть, они в схему включены для некоторых дополнительных функций, которые рассмотрим позже. Идея схемы невыносимо проста: генератор выдает что-то похожее на прямоугольные импульсы, и направляет их на затворы коммутаторов (ключей), то-есть в нашу микросхему. К одним лапкам проводящих в обе стороны ключей цепляются входы схемы, к другим — выходы. Всё. Генератор генерирует, микросхемка ключики включает-выключает, соответственно если на входах есть постоянный уровень, на выходе получаются прямоугольники, а если на входе тишина, то и на выходе ничего не может быть. Генератор сделан из мультивибратора, и работает на частоте ≈ 1 кГц. Частота тут, как можно догадаться, важна меньше всего, поэтому мультивибратор можно собирать из чего попало, лишь-бы работал.


Это всё главная часть схемы. Есть ещё парочка примитивных и второстепенных функций, которые решено было возложить на эту схему:

   1. блокировка правого входа, когда активен левый.
   2. блокировка альтернативного (запираемого) левого входа, по соответствующему сигналу.

Пункт первый разрешал не совсем штатную ситуацию, когда высокий уровень подается одновременно на правый и левый вход, отдавая приоритет в таком случае входу левому. Такие мысли вытекали из особенностей устройства внутренней логики гаусса, предполагалось, что правый вход будет постоянно под высоким уровнем, когда пушка находится в состоянии боевой готовности, а на левый вход будет в момент перехода подаваться импульс (прямо от кнопки управления), чтобы инициировать перезарядку. Как видно, тут неизбежно возникала ситуация, когда на обоих входах высокий уровень. Запираемый левый вход был придуман на основе того, что перезарядка может и не требоваться, то-есть, в стволе уже может находиться снаряд, и на вход запирания будет подаваться ни что иное, как сигнал от датчика наличия снарядов. Вот так всё хитро :)


Несколько позже, правда, было осознано, что запирать надо и правый вход, на случай если вдруг вздумается нам во время боевой готовности извлечь обойму, и потом её снова вставить. Но, думаю что это будет делаться уже не в этой схеме, ибо осознан этот невесёлый факт был уже тогда, когда территория платы была распилена, дырочки просверлены, а детальки вставлены… Кстати, за правое направление было выбрано направление движения заряжающего штыря внутрь ствола, то-есть направление запихивания снаряда в ствол из обоймы, за левое — соответственно противоположное действие, то-есть, отпирание ствола для принятия нового снаряда из обоймы.


В схеме все мы видим инверторы. Тратить целую микросхему, состоящую аж из 6-ти штук инверторов мне показалось страшным расточительством, и в голову взбрела мысль инверторы сделать из спичек и желудей из PNP транзисторов. Да, опять свою ущербную ТТЛ логику изобретать будем… Впрочем додумался я сделать каждый инвертор всего из одного транзистора (и одного диода, правда), хотя раньше лепил их из минимум двух КТ315. Схему такого, с позволения сказать, “PNP-инвертора” можно, кстати, найти на самом верхнем рисунке. Поскольку PNP транзисторы открываются только когда ток вытекает с их базы, подача туда напряжения питания транзистор сразу запирает, поскольку разность потенциалов эмиттер-база становится мизерной, и ток между ними, естественно, прекращается. Диод тут слегка усиливает нижний порог разности потенциалов, и служит своеобразной защитой транзистора от всяких там непредвиденных вещей (перестраховка своего рода). Такой элемент, кстати, можно использовать в качестве инвертирующего ключа, а не просто инвертора, если эмиттер транзистора использовать, собственно говоря, как вход.


TL082 – 2 ОУ в одном флаконе
Рис. №869. TL082 – 2 ОУ в одном флаконе

Итак, переходим к деталькам. Во первых, вместо весьма редких К561КТ3 я решил затариться в ближайшем радиомагазине их аналогами, коими, кстати, являются нашенские КР1561КТ3 и забугорные CD4066BE, коим я и отдал предпочтение, ибо в сравнении с отечественным производителем — дешево и сердито. Роль операционного усилителя сыграла знаменитая TL082, которые в количестве 10 штук я также почерпнул в магазине, мультивибратор был собран на двух КТ315Б, а для инверторов я решил использовать не менее известные КТ361, а точнее КТ361В. Конденсаторы для мультивибратора были по вышеописанным причинам были выбраны К10-7, а это было сделано ещё потому, что скопилось их у меня немыслимое количество — ну не выбрасывать же, правда? Ёмкость оных была взята 47 нанофарад, в сочетании с сопротивлениями 22 кОм, дало как раз примерно тот самый килогерц частоты. Ещё один конденсатор тут пришлось влепить на выход ОУ, через резистор, без него схема иногда по непонятным мне причинам жёстко глючила, внося разнообразные странности и в работу контроллера, а выяснилось как это лечить только методом случайного, ненаучного тыка.


Небезызвестные КТ361В
Рис. №870. Небезызвестные КТ361В

Надо ещё отметить другую непредвиденную странность, возникшую при сборке генератора. Дело в том, что первый вариант схемы подключения ОУ был проще: там оба его выхода вешались на плечи мультивибратора (коллекторы транзисторов), с полной уверенностью в том, что все должно отлично заработать… Но меня постигло разочарование, по непонятным мне причинам схема не работала вообще. Нет, серьезно, на мультивибраторе есть частота, на выходе ОУ — нет. Ну просто мистика :) Привело всё это в общем к том, что схема стала такой как на картинке в начале, один из выходов ОУ был без лишних рассуждений повешен на делитель. Брутально, согласен, но зато в таком виде оно хотя-бы работает…


Схемка модуляции. Готовность 50%
Рис. №871. Схемка модуляции. Готовность 50%

После первого этапа сборки, картина получилась примерно такая вот. Тут осталось собрать инверторы, под которые уже насверлено много-много дырочек. Диодиками в инверторах, кстати, по традиции уже стали КД522Б и КД521А, чуть позже в схему каждого инвертора я решил воткнуть ещё один диод, на выход, ну для перестраховки, а то мало-ли что. Паранойя? Возможно, возможно… После ещё нескольких десятков минут работы напильником и паяльником, схема была окончательно собрана, и приняла вот такой вид:


Система перезарядки
Рис. №872. Система перезарядки

Какое тут хитросплетение проводов, я даже сам путаюсь… Впрочем, на самом деле на контроллер идёт всего 4 провода: правый-левый входы, и питание. А вот на схемку нашу из внешнего мира идёт аж 6 входов: питание, правый-левый входы, левый запираемый и затвор для него. Плюс к этому, в шлейфе 2 провода зарезервированы, по ним, возможно, будет передаваться инвертированное состояние концевиков (они же ведь работают на разрыв!), если потребуется. Зря я не решился сюда ставить микросхему с инверторами, так бы сейчас можно было для передачи состояния концевиков просто воспользоваться ещё двумя её элементами, а теперь, придётся мне конструировать ювелирной точности инверторы, да ещё и из SMD деталек… Миниатюризация, чтоб ей было пусто! :)


Тесты собранного девайса, кстати, прошли успешно. Схема показала адекватное поведения во всех режимах, и со всеми возможными извращенными состояниями входов. Модулятор и система запирания успешно делали свою работу, осталось теперь только дождаться, когда это устройство наконец заработает в нашем вожделенном гауссе…


На этом и завершим. Электронику контроллера мы закончили. Обновления будут только в виде фото. Следующая деталь гаусс-гана будет значительно интереснее, но что именно это будет — узнаем из следующей статьи. До скорых встреч… :)

Ключевые слова Схемы, Gauss-cannon, микросхема, модуляция, К561КТ3, мультивибратор, CD4066BE, TL082, КТ361В, ОУ
QR-код
Интересное
О том, как можно вывести кривую Безье Внезапно стало ясно, что свежевыведенная формула, оказывается, задаёт ни что иное, как кривую Безье 3-го порядка, то-есть кубическую. Правда если вглядеться повнимательнее, то формулы немного отличаются …

Читать »»
Случайные фото