P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
Mikser klapolotek i usterzenia  V
do aparatury zdalnego sterowania
Przedstawiony W przedstawionym ukła-
w artykule układ dzie zastosowano mik-
zainteresuje na pewno r o k o n t r o l e r
wielu modelarzy AT89C2051 firmy
korzystających z prostych Atmel. Jednak
z uwagi na kom-
i tanich urządze� do
Projekt
patybilnośĘ wy-
zdalnego sterowania modeli,
prowadze�,
kt�rzy pragną je
mołna zasto-
rozbudowaĘ o funkcj�
087
sowaĘ takłe
miksowania kanał�w. Do
mikroprocesor
niedawna wykonanie
AT90S1200 te-
takiego urządzenia,
go samego pro-
cyfrowego lub analogowego,
ducenta (mikrokon-
wymagało niemałego
trolery te nie są jed-
nakładu pracy. Obecnie,
nak kompatybilne programo-
przy zastosowaniu
wo). To drugie rozwiązanie
najpopularniejszych
posiada wiele zalet, m.in.
mikrokontroler�w,
mołliwośĘ przeprogramowa-
wykonanie miksera stało si�
nia mikrokontrolera w syste-
mołliwe nawet dla
mie bez konieczności wyjmo- nizmem wy-
początkujących
wania go z układu i bez uły- konawczym,
elektronik�w.
cia programatora (wystarczą musimy zapew-
tylko przewody i wtyczka do niĘ odpowiednie
złącza Centronics komputera) sprz�łenie ich
oraz zabezpieczenie przed za- wychyle�. Takie moł-
wieszeniem si� programu po- liwości ma cz�śĘ nowo- na rys. 3,
przez wykorzystanie wewn�t- czesnych urządze� do chciałbym zapro-
rznego �watchdoga� i jedną zdalnegosterowania,aleco ponowaĘ w niniejszym
wad� - brak gotowego progra- mogą zrobiĘ właściciele star- artykule.
mu - kt�ry trzeba napisaĘ sa- szych lub mniej rozbudowa-
modzielnie. nych urządze�? Zasada działania
Wyjściem mołe byĘ zbu- Sygnałami sterującymi ty-
Co robimy? dowanie miksera w nadajni- powym serwomechanizmem
Typowe zdalnie sterowane ku. Zazwyczaj wystarczy kil- sąimpulsy o czasietrwania od
modele latające posiadają po- ka rezystor�w i wzmacniaczy 1 do 2ms z okresem powtarza-
wierzchnie sterowe pokazane operacyjnych. Jednak oznacza nia15..25ms. Pojawiająsi�one
na rys. 1, z kt�rych kałda ste- to koniecznośĘ ingerencji kolejno na wyjściach poszcze-
rowana jest oddzielnym pro- w układ nadajnika (tym sa- g�lnych kanał�w(rys. 3). Mik-
porcjonalnym mechanizmem mym mołliwośĘ uszkodzenia), rokontroler ma za zadanie
wykonawczym.Jesttoster kie- ale, co gorsza, nie w kałdym zmierzyĘczasichtrwania oraz
runku (a), ster wysokości (b), nadajniku mołna taki układ wykonaĘ obliczenia zgodnie
lotki (c) i klapy (d). W pełni zastosowaĘ. z zalełnościami:
niezalełnesterowanietymi po- Drugim, mniejinwazyjnym Tlewy=(T1+T2)/2,
wierzchniami umołliwia do- rozwiązaniemjestzbudowanie Tprawy=(T1-T2)/2+To,
wolna 4-kanałowa aparatura. układu włączonego pomi�dzy gdzie To=1,5ms - średni czas
Gdybyśmy jednak chcieli zbu- odbiorniki a serwomechaniz- impulsu odpowiadający neu-
dowaĘ model niekonwencjo- my. Jełeli jeszcze b�dzie to tralnemu połołeniu d�wigni
nalny, np. przedstawiony na układ na mikrokontrolerze, to sterującej serwomechanizmu.
rys. 2, napotykamy na prob- praktycznie mołemy uzyskaĘ Nast�pnie musi wygenerowaĘ
lem sterowania tzw. klapolot- nieograniczone mołliwości nowe impulsy na wyjściach do
kami (e) oraz usterzeniem mo- przetwarzania sygnał�w z od- serwomechanizm�w. Jak łatwo
tylkowym (f). Pomimo łe kał- biornika. I takie właśnie roz- sprawdziĘ, czas impuls�w dla
da z tych powierzchni wychy- wiązanie, kt�regoilustracj�za- serwomechanizm�w mieści si�
lana jest oddzielnym mecha- sady działania przedstawiłem we właściwym przedziale 1 do
2ms. Mołemy nawet �mieszaĘ�
impulsy T1i T2 wedługinnych
proporcji, uzyskując r�łną czu-
łośĘsterowania dlaloteki klap.
Jeśli kanał 1 obsługujelot-
ki, a kanał 2 klapy, to zmody-
fikowana zalełnośĘ na obli-
czenie czas�w impuls�w b�-
dzie nast�pująca:
Tlewy=Tneutrum+ (T1-
To)*Klotek+ (T2-To)*Kklap,
Tprawy=Tneutrum+ (T1-
Rys. 1. Rys. 2. To)*Klotek - (T2-To)*Kklap,
Elektronika Praktyczna 7/2001
83
P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
gdzie Kklap i Klotek - czułośĘ z dzielnika rezystorowego),
Tabela 1. Zależność stopnia miksowania kanałów od stanu
odpowiednich organ�w stero- a jednocześnieświeciz bar-
zworek Z1..Z4
wania. dzo małą jasnością (dzi�ki
L.p. Z1 Z2 Z3 Z4 Tneutrum Czułość Czułość Klotek/
Ze wzor�w wynika, łe dułej rezystancji R2).
[ms] klap Kklap lotek Klotek Kklap
obroty serwomechanizm�w Testowanie napi�cia zasi-
w obiestronyb�dą�symetrycz- lania odbywa si� cyklicznie
1 X X X X 1,375 0,1875 0,4375 2
ne�. Jednak w wypadku klapo- w przerwach pomi�dzy kolej-
lotek, dla uzyskania prawidło- nymi błyśni�ciami diody LED. 2 X X X 1,375 0,22 0,405 1,84
wego zakr�tu wychylenia do Cz�stotliwośĘ błyskania
3 X X X 1,375 0,25 0,375 1,5
g�ry powinny byĘ wi�ksze nił informuje nas o pracy układu:
4 X X 1,375 0,28 0,344 1,23
wychylenia do dołu. Uzyskano 1) przy prawidłowym na-
5 X X X 1,375 0,3125 0,3125 1
to programowo, przez regula- pi�ciu i sygnałach z odbiornika
6 X X 1,375 0,344 0,28 0,81
cj� czasu Tneutrum w granicach na obydwu wejściach, dioda
1,375 do 1,5ms i �obcinanie� LED błyska kr�tkimi (100ms)
7 X X 1,375 0,375 0,25 0,67
zbyt długich lub kr�tkich im- impulsami z cz�stością 1Hz,
8 X 1,5 0,125 0,375 3
puls�w do przedziału 1..2ms. 2) w przypadku, kiedy na-
9 X X X 1,5 0,156 0,344 2,2
W wyniku tego, dla Tneu- pi�cie zasilające obniły si�
10 X X 1,5 0,1875 0,3125 1,67
=1,5ms uzyskujemy symet- poniłej 4,4V (tj. przy granicz-
trum
11 X X 1,5 0,22 0,28 1,27
ryczne wychylenia w g�r� nej bezpiecznej wartości 1,1V/
i w d�ł, zaś dla Tneu- ogniwo dla akumulator�w
12 X 1,5 0,5 0,5 1
=1,375ms wychylenie w g�- kadmowo-niklowych) dioda
trum
13 X X 1,5 0,28 0,22 0,79
r� mołe byĘ dwa razy wi�ksze LED zaczyna błyskaĘ z dułą
14 X 1,5 0,3125 0,1875 0,6
nił w d�ł. Takiezr�łnicowanie cz�stością, ok. 5Hz, sygnali-
15 X 1,5 0,344 0,156 0,45
jest korzystne dla klapolotek, zując nadmierne rozładowa-
natomiast dla usterzenia typu nie akumulator�w, 16 1,5 0,375 0,125 0,33
V preferowane jest symetrycz- 3) w przypadku braku im-
UWAGA: X-zworka zwarta do masy
ne wychylenie ster�w. W tabe- puls�w sterujących z odbiorni-
li 1 zestawiono parametry mik- ka dioda LED przestaje błyskaĘ trzanej 35,09+2*0,455=36MHz mogą okazaĘsi� za bliskiecza-
sowania przewidziane w orygi- (pozostając w stanie w jakim (jełeli ułyjemy kwarcu som roboczym i stery b�dą
nalnej wersji programu. była podczaszanikuimpuls�w). 35,545MHz w odbiorniku przesuwaĘ si� do połołenia
W układzie zastosowano o pojedynczej przemianie neutrum przy skrajnie wychy-
Opis układu kwarc o cz�stotliwości 6MHz, cz�stotliwościz p.cz.=455kHz lonymtrymerzei drąłku. Przed
Schemat elektryczny mikse- mołemy jednak zastosowaĘ ). Stosowanie kwarc�w poni- rozpocz�ciem lot�w naleły
ra przedstawiono na rys. 4.Jako dowolnykwarc ocz�stotliwoś- łej 4MHz nie jest zalecane wi�c sprawdziĘ działanie ste-
wejścia, połączone z odbiorni- ci z przedziału 4..12MHz, mo- z uwagi na koniecznośĘ do- r�w przyskrajnie wychylonych
kiem,zastosowano wyprowadze- dyfikując nieco dane progra- kładnego pomiaru długości organach sterowania (łącznie
nia P1.6i P1.7, natomiast wypro- mu. Wstawiając kwarc musi- impuls�w dla zapobiełenia z trymerami). Stery przy peł-
wadzenia P1.4 i P1.5 zaprogra- my mieĘ na uwadze fakt, łe drganiomserwomechanizm�w nych wychyleniach drąłk�w
mowano jako wyjścia połączone harmoniczne kwarcu b�dą od- wskutek bł�d�w pr�bkowania. nadajnika nie powinny wracaĘ
z serwomechanizmami. Wypro- bierane przez odbiornik i mo- W programie miksera prze- do neutrum. Jełeli wystąpią
wadzenia P1.0 i P1.1 wykorzys- gą zakł�caĘ jego działanie (na- widziano takłe zabezpieczenie problemy z tą funkcją (w nie-
tano do testowania napi�cia za- leły teł braĘ pod uwag� cz�s- przed zakł�ceniami. W przy- typowych aparaturach), funk-
silania. Pozostałe wyprowadze- totliwości lustrzane). Przykła- padku, kiedy czas impuls�w cj� powrotu do neutrum moł-
nia port�w mikroprocesora(z wy- dowo, wybrana przeze mnie jest zbyt długi (ponad 2,4ms) na wyłączyĘ zwierając zwor�
jątkiem P1.3, kt�re mołemy do- cz�stotliwośĘ 6MHz (z uwagi lub zbyt kr�tki (poniłej 0,8ms) Z8 do masy(lub wpisującinne
wolnie wykorzystaĘ) słułą do na dost�pnośĘ kwarc�w w nis- mikroprocesor traktuje sygnał graniczne wartości czas�w
wyboru parametr�w pracy ukła- kich obudowach tj. bardziej jako zakł�cony i nast�puje w danych programu).
du. Kondensator C1 wraz z we- odpornych na drgania) niejest przesuni�ciester�w do połołe- Mikser posiada mołliwośĘ
wn�trznymrezystoremzabezpie- optymalna, mołe bowiem za- nia neutralnego (lotki niewy- podłączania do urządze�star-
cza pewny start procesora po kł�caĘ odbiornik na cz�stotli- chylonea klapy wychylone wg szego typu z czasem kanało-
włączeniuzasilania, zaś konden- wości 35,09 MHz (69 kanał). czasu Tneutrum z tabeli 1). wym 1,6ą0,6[ms]. Mołliwa
satory C2 i C5 blokują zasilanie. Sz�sta harmoniczna kwarcu W niekt�rych urządzeniach jest takłe kombinacja: odbior-
Na uwag� zasługuje układ wypada na cz�stotliwości lus- przyj�te wartości graniczne nik 1,5ą0,5[ms] a serwome-
kontroli napi�ciazasilania. Mo-
delarze wiedzączymgrozi nad-
mierne wyładowanie baterii
odbiornika, dlatego wykorzys-
tano komparator analogowy
mikroprocesora, wzbogacając
mikser o niezwykle połytecz-
ną funkcj�. W celu zminima-
lizowania liczby cz�ści dioda
LED D1 pełni podw�jną rol�:
- przy programowymzwarciu
wyprowadzenia P1.0 do ma-
sy błyska z pełną jasnością
(prąd diody ogranicza re-
zystor R3),
- przy zaprogramowaniu wy-
prowadzenia P1.0 jako wej-
ście dioda daje w miar�sta-
łe napi�cie odniesienia dla
komparatora (na wejściu
P1.1 napi�cie pochodzi
Rys. 3.
Elektronika Praktyczna 7/2001
Elektronika Praktyczna 2/98
84
P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
Tabela 2. Wybór czasów WYKAZ ELEMENTÓW
kanałowych zworkami
Rezystory
Z5 i Z6
1)
R1: 7,5k&!
L.p. Z5 Z6 Czas ka- Czas ka-
R2: 8,2k&!
nałowy nałowy
2)
R3: 270&!
odbior- serwome-
R4: 12k&!
nika chanizmu
[ms] [ms] 1) Dobierany indywidualnie
dla uzyskania sygnalizacji
1 x x 1,6ą0,6 1,6ą0,6
przy 4,4V
2 x 1,6ą0,6 1,5ą0,5
2) Dla uzyskania większej
3 x 1,5ą0,5 1,6ą0,6
jasności świecenia diody
4 1,5ą0,5 1,5ą0,5
można zmniejszyć do 220&!.
UWAGA: X-zworka zwarta (do masy)
Kondensatory
C1: 0,47�F (w prototypie
kowo mała (odpowiada rezys- zastosowano tantalowy)
tancji ok. 150k&!) i mołe byĘ
C2: 22�F/16V (10..22�F)
Rys. 4.
za mała do wysterowania nie-
C3,C4: 33pF (22..39pF)
chanizmy 1,6ą0,6[ms] lub od- impuls z odbiornika, co mołe kt�rych serwomechanizm�w.
C5: 100nF
wrotnie. Czas Tneutrum z tabe- powodowaĘop��nionelubsko- W przypadku pojawienia si�
Półprzewodniki
li 1 jest odpowiednio korygo- kowe działanie serwomecha- takiego problemu wystarczy
US1: AT89C2051
wany. Do wyboru czas�w ka- nizm�w. Ostatecznie problem wlutowaĘ rezystory o rezys-
zaprogramowany (także
nałowych słułą zworki Z5 mołna rozwiązaĘ zmieniając tancji 4,7..20k&! pomi�dzy
AT89C4051 lub wymagający
i Z6 zgodnie z tabelą 2. nieco program. Wartości P1.4, P1.5 a �+� zasilania.
innego programu
Dodatkowa zworka Z7 od- pojemności kondensator�w C3 Podczas test�w układu
AT90S1200)
wraca kierunek ruch�w jedne- i C4 nie są krytyczne, mołna z serwami �Hitec� i �Futaba�
goz serwomechanizm�w(tzw. wykorzystaĘ dowolne z zakre- nie stwierdzono, aby te rezys- D1: LED dowolna
rewers), ułatwiając tym sa- su 22..39pF. Mikser nie wyma- tory były potrzebne. prostokątna czerwona
mych zabudow� popychaczy ga oddzielnego zasilania. Na-
Różne
ster�w w r�łnych modelach. pi�cie zasilające pobierane jest Uwagi ko�cowe
Q: kwarc 6MHz (4..12MHz)
przez gniazda wejściowe Łr�dłową wersj� programu
Złącze szpilkowe pod
Uruchomienie układu wprost z odbiornika. Przed (w asemblerze) dla procesora
jumpery i ew. jako gniazda
Widok płytki drukowanej podłączeniem odbiornikai ser- 8051 orazgotowy plik w forma-
serwomechanizmów
pokazano na wkładce we- womechanizm�w naleły cie Intel-HEX udost�pniłem do
Wtyczki i gniazdka
wnątrz numeru, a na rys. 5 sprawdziĘ rozmieszczenie publikacji na płycie CD-EP7/
w zależności od posiadanej
widaĘ rozmieszczenie ele- wyjśĘ sygnał�w na wtyczkach, 2001B oraz na stronie WWW
aparatury
ment�w wraz z numeracją gdył r�łne firmy stosują r�łne �Elektroniki Praktycznej�
zworek. Gniazda dla sewome- rozwiązania. w dziale �download� (z uwagi
chanizm�wi jumper�w wyko- Po podłączeniu układu do na długośĘ w artykule nie za- trawie(zamieszczony program
nujemy ze złącz szpilkowych. odbiornika (na początku bez mieszczono wydruku progra- nie przewiduje tej funkcji).
Zworki JP1..JP4 (Z1..Z4) moł- serwomechanizm�w) i włą- mu). Niekt�reliczby począwszy Jakociekawostk�(dlatych,
na ustawiaĘ na lotnisku za czeniu zasilania (nadajnika od adresu $700 zawierają dane kt�rzy chcieliby napisaĘ włas-
pomocą jumper�w, pozostałe i odbiornika) powinna zacząĘ czasowe dla kwarcu 6MHz ne oprogramowanie do mikse-
zworki musimy wlutowaĘ błyskaĘ dioda LED. Podłącza- w formacie dwubajtowym (ko- ra) dodam,łe po wysłaniuim-
w domu (cienkim drucikiem jąc odbiornik do regulowane- lejno młodszy i starszy bajt). puls�w do serwomechaniz-
miedzianym). Zalecam jednak go�r�dła napi�cia(uwaga, na- W przypadku zastosowania in- m�w, program musi odczekaĘ
ustawianie zworek w domu, pi�cie ponad 6V mołe uszko- nych kwarc�w musimyje prze- min. 5ms przed analizą kolej-
gdył kałda pomyłka mołe dziĘ odbiornik i mikser) do- liczyĘ wg wzoru Tx=T6*X/6. nych impuls�w z odbiornika
sko�czyĘ si� katastrofą. bieramy rezystor R1 lub R4 Wyprowadzenie P1.3 mo- poto,aby wyeliminowaĘ drga-
Wałne jest takłe ustawie- i ustalamy pr�g sygnalizacji łemy ułyĘ do sterowania np. nia serwomechanizm�w.
nie kolejności kanał�w. Zaleca obniłenia napi�cia na 4,4V brz�czyka ułatwiającego od- Ireneusz Kuczek
si�, aby wejście kanału 1 mik- (niestetyrozrzuty parametr�w szukanie modelu w wysokiej [e-mail]
sera było połączone do wyjścia LED zmuszają nas do tej nie-
odbiornika o niłszym numerze wdzi�cznej czynności).
nił wejście kanału 2. Przy in- Nast�pnie podłączamyser-
nym połączeniu układ takłe womechanizmy i testujemy
pracuje, lecz �gubi� co drugi ich prac�. Testy naleły wyko-
naĘ do rozładowania akumu-
lator�w odbiornika, takłe
z podłączonymsilnikiemelek-
trycznym i regulatorem obro-
t�w (jeśli takie przewidujemy
do nap�du modelu) - mikser
nie ma bowiem watchdoga,
wi�c musimy si� upewniĘ, łe
nie grozi nam zawieszenie
pracy mikroprocesora. Ale bez
obaw, testowane egzemplarze
procesora C2051 pracowały
jeszcze przy napi�ciu 2,4 V.
Przy wysokim poziomie
napi�cia wydajnośĘ prądowa
port�w procesora jest stosun-
Rys. 5.
Elektronika Praktyczna 7/2001
85