Во времена моей учебы в университете нужно было сделать курсовую работу по электронике и микроэлектронике (вроде как предмет именно так назывался). Было два пути решения этой проблемы: взять готовое задание или придумать себе свое задание. Также важным условием задания было разработка именно аналоговой части какого-либо устройства.Так как я любил делать что-то свое, а не какие-то навязанные задания, я решил воспользоваться шансом и в качестве темы для курсовой работы взял систему радиоуправления, а в результате случайно сделал приемник для прослушки радиотелефонов.

Принцип работы аналогового радиоуправления

Для одноканальной аппаратуры дискретного управления кодирование сигнала производится включением и выключением радиопередатчика. Однако, я хотел что-то посложнее, и с возможностью добавления новых каналов управления. Поэтому я решил использовать дурдуино частотное кодирование сигнала так как еще не умел программировать дурдуино. Ниже приведена блок схема многоканальной аппаратуры радиоуправления.

При частотном кодировании сигнала каждый канал имеет свою частоту. Если сигнал на данной частоте присутствует, то исполнительный механизм работает, если сигнал отсутствует, то логично что исполнительный механизм не работает. Передатчик просто передает сигнал с нужными частотами, вот и весь принцип работы. Но не все так просто. Дело в том, что из-за искривления сигнала приемником, или из-за особенностей самого передатчика, скорее всего сигнал управления будет иметь гармоники, кратные его основным частотам. Поэтому, частоты соседних каналов не должны быть кратны друг другу, а так же нужно учитывать полосу пропускания фильтра, который детектирует сигнал данного канала, чтобы в нее не попадал сигнал или гармоника от соседнего канала.

Образование гармоник сигнала при ограничении синусоидального сигнала

Разбивка полосы пропускания по низкой частоте для кодирования и декодирования сигнала

Кому интересны подробности, советую обратиться к книге: "Электронное дистанционное управление моделями", Гюнтер Миль, Москва, издательство ДОСААФ СССР 1980. Данная книга хоть и очень старая, зато содержит много информации касательно передающих и приемных устройств.

Приемник для приемной части радиоуправления

Сначала я хотел сделать свой компактный радиоприемник. В итоге собрал схему сверхрегенератора, как например тут. Однако, сверхрегенератор отказался у меня работать с первого пинка, и поэтому я решил использовать более готовое решение в виде советской микросхемы КХА058. Выбор на нее пал по нескольким причинам:
1) У меня уже была эта микросхема, причем вместе с обвязкой.
2) Стоила она дешевле современной китайской микросхемы.
3) В отличии от китайского конкурента, эта микросхема имеет меньше элементов для обвязки и сразу заработала.
4) Работает микросхема приемника в УКВ диапазоне.
4) У нее прикольный внешний вид.

Внешний вид модуля радиоприемника

Схема включения данной микросхемы была взята тут, а ее характеристики можно найти тут например. Однако, УКВ диапазон мне был не нужен, поэтому я решил переделать колебательный контур приемника на частоту 39 МГц. Почему именно на эту частоту? На самом деле, можно было бы взять почти люблю частоту, учитывая что передатчик у меня был малой мощности. Частоту 39 МГц я когда-то увидел на одном радиоуправлении, и решил для тестирования приемника использовать готовый пульт, который был именно с этой частотой. К тому же эта частота не запрещена для использования в России. Переделать приемник на новую частоту было не сложно, достаточно было определить параметры колебательного контура приемника и рассчитать его на 39 МГц.

Тестирование приемника и перехват важных переговоров

Включил приемник, а слушать то нечего начал настраивать частоту, как вдруг случайно ловлю разговор двух старушек по телефону. Было забавно.

Передатчик команд

Схему передатчика, которую я выбрал, можно было назвать передатчиком весьма условно. Скорее это был генератор с антенной. Входной НЧ сигнал менял режим работы транзистора, за счет чего и работала модуляция сигнала. Такой подход не очень годится для передачи качественного звука, однако для передачи команд мне вполне подходило. Также я усилил передатчик выходным каскадом на одном транзисторе. Примерную схему передатчика можно посмотреть тут на рисунке 13.6. Далее я сделал обычный мультивибратор на частоту 800 Гц, и подключил его к схеме передатчика. Вот и весь пульт управления.

Детектор команд на приемной части

Из книги, приведенной в статье выше, я взял следующую схему:

Это RC фильтр с релейным каскадом переключения. Релейный каскад я переделал на светодиодную индикацию. Транзисторы взял типа кт315. Схема была промоделирована в программе CircuitMaker, там я ее настраивал на частоту 800 Гц. Частота данного фильтра зависит от двух RC цепочек: R14 C9 и R17 C10. R15 настраивает чувствительность схемы, однако тут надо быть аккуратным, схема может уйти в самовозбуждение. Подробнее о работе данной схемы можно прочитать в книге, приведенной в статье выше. Если кратко, то RC цепочки сдвигаю сигнал по фазе. Если сдвиг одинаковый, сигнал с выхода попадает на вход, получается у нас селективный усилитель. Если ситуация другая, сигнал может прийти вообще в противофазе.

P.S. Данный детектор я использовал позже в заказе по квесту как детектор частоты 8000 Гц (это свист), может кому такое решение пригодится.

Итог

Все заработало, светодиод на приемной части радиоуправления зажигался при передачи ему команды. Передача какой либо другой частоты реакции светодиода не вызывала. Преподаватели в университете обозвали Поповым и в общем заценили работу хорошо. Правда такое радиоуправление на практике вряд ли можно применять, особенно с той "качественной" сборкой что была у меня. Зато случай с перехватом разговоров был забавным. И конечно же главный вывод, что радиоуправление — это просто.