Постоянно наблюдаю за обсуждениями самодельных устройств для RC-управления (в том числе — и кодеров RC передатчиков), которые активно ведутся сразу на нескольких модельных форумах.
Прихожу к выводу, что большинство авторов, уделяя излишне много внимания конструктиву, схемотехнике и сервисным возможностям таких устройств, не достаточно четко понимает логику работы кодера, как преобразователя управляющих воздействий в параметры выходного сигнала. Это обычно приводит к неоправданному усложнению и удлинению управляющего контроллером программного кода, увеличению востребованности аппаратных ресурсов контроллера, которых и без того порой не хватает. В итоге — неоправданный переход на более дорогостоящий контроллер, без улучшения функциональности устройства в целом.
В то же время, простой математический и логический анализ процессов, происходящих в кодере при выполнении даже самых сложных операций по обработке сигналов — нелинейного микширования, показывает, что решение подобных задач вполне возможно без использования микроконтроллеров последних поколений.
Изложу свое видение того, что мы называем «кодер», проанализирую процессы, происходящие в нем при выполнении основных функциональных задач, как при настройке самого устройства, так и в процессе управления моделью, и дам некоторые рекомендации по их практической реализации с точки зрения конструктора и программиста, точнее — постановщика задачи.
Попробую ограничиться только общими рассуждениями, не углубляясь в мелкие детали и схемнотехнически-программную конкретику, т.к. не ставлю перед собой задачу по разработке законченного устройства, а всего лишь хочу помочь другим самодельщикам разобраться в основах преобразований сигналов, без которых такое устройство создать не возможно.
Основы обработки управляющих воздействий и сигналов в кодере аппаратуры
дистанционного управления моделями.
Перед изучением этого материала советую ознакомиться с моей статьей , в которой я уже описывал формирование PPM сигнала, являющегося основным стандартом для дистанционного управления моделями. Термины и понятия, раскрытые в указанной выше статье будут использоваться здесь без дополнительных пояснений.
Основной частью любой аппаратуры для дистанционного управления, формирующей комплексный сигнал управления, передаваемый на RC-модель, является кодер — устройство, предназначенное для обработки одиночных сигналов, поступающих с органов управления, их обработку в соответствии с выбранными требованиями и последующее формирование комплексного PPM (или — PCM) сигнала. Далее ограничимся рассмотрением лишь отдельных канальных сигналов, их обработкой и преобразованием, а о формировании PPM сигнала будем вспоминать только при необходимости.
Для выполнения задачи обработки канальных сигналов, независимо от схемотехники конкретных моделей кодеров RC-аппаратуры, их функциональных и сервисных возможностей, требуется некоторый набор строго определенных математических зависимостей изменения выходных электрических сигналов от входных механических воздействий на органы управления. Если не принимать во внимание разную физическую сущность входных и выходных сигналов (на входе — механическое перемещение органа управления, на выходе — изменение длительности электрического импульса), можно сказать так: «выходные сигналы являются функциями входных сигналов» (управления).
Очевидно, что описание подобных зависимостей удобнее всего осуществлять языком математики. Тем не менее, учитывая «уровень начальной подготовки» большинства читателей, постараюсь максимально упростить изложение материала, и прибегать к математическим формулам только в тех случаях, когда обойтись без их помощи мне просто не удастся.
Для простоты рассуждений и однозначности толкования, определим некоторые термины, единицы измерений, установим определенные ограничения, и будем считать, что:
Секунда (с) — основная единица измерения абсолютных параметров выходного сигнала. Далее будут использоваться производные секунды — миллисекунда (мс) и микросекунда (мкс).
Вольт (В) — основная единица измерения абсолютных параметров входного сигнала. Далее будет использоваться производная вольта — милливольт (мВ). При этом любое механическое перемещение органа управления будет автоматически преобразовываться из линейной (мм) или угловой (град) размерности а электрическую (В, или мВ).
Процент (%) — единица измерения относительных параметров любого сигнала. Проценты далее будут использоваться при относительном описании как амплитудных, так и временных значений электрических сигналов.
Нейтраль (Nt) — крайнее положение органа управления, при котором электрический сигнал на выходе задатчика (переменного резистора, переключателя) будет равным нулю. Все дальнейшие рассуждения будем проводить с учетом этого допущения. Позднее я покажу, что подобное упрощение не влияет на общую логику работы кодера ни на этапе анализа, ни при выполнении любых операций и преобразований сигналов. Реальные перемещения ручки управления в обе стороны от нейтрали будут описываться в тексте лишь по мере необходимости.
Канал управления (КУ) — совокупность механических устройств и электрических цепей, скоммутированных для осуществления управления конкретным канальным импульсом в PPM-пачке. Число КУ в PPM-пачке ограничим четырьмя, и присвоим им номера от КУ1 до КУ4.
Канальный импульс (КИ) — любой по очередности импульс в PPM-пачке. Нумерация КИ аналогична нумерации КУ.
Управляющий сигнал (УС)- воздействие на вход КУ, приводящее к изменению выходных параметров КУ.
Функция управления (Fу) — математическое описание закона преобразования УС, выполняемого в КУ.
Выходной сигнал (ВС) — электрический импульсный сигнал на выходе КУ, длительность которого является функцией УС (ВС = Fу(УС)).
Необходимые определения и пояснения по новым терминам будут даваться в тексте по мере их возникновения.