ラジコン AM式27MHz、デジタルプロポーショナル受信機を作ってみました。

本来はヒノデシングルアナログ プロポーショナル式受信機の送信側を制作する計画でスタートしたはずが、どう間違えたのか デジタル プロポーショナル式受信機に変わってしまった。インターネットで色々調べてみると、どなたかのページにも書いて有り ましたが、今時、部品を集め、回路を組、調整をし、トラブルを直し、思ったような精度が出ない、などなどかなり時間を費やしても メーカーさんが造る商品にはかないません。今時、造るより買った方が間違いなく安く済みます。
それでも自作するのは物つくりが好きだからとでも言いますかネー!!
メーカー商品には勝てないとしても、苦労して造ったものは「動いた時の、あの感動は買えません」そこが購入した商品との大きな 違いと思って造っています。

前置きはこの位にして本題に入ります。
今回制作した受信機は、簡単回路で少量部品で動作安定した物と欲張り、目標にして制作しました。(実際はなかなか目的達成とは行きません )完成品はまだまだ改良の余地が残っています。
受信機の回路構成は高周波アンプ回路、中間増幅回路、局部発信回路、信号増幅回路、コンパレータ回路、信号反転回路、直列並列IC制御回路、 直列並列変換回路で出来ています。
☆動作電圧は3.6V駆動です。(充電式1.2VX3)
☆サーボモーターはMax8chです。
☆サーボは中国生産されている物を使用ます。〔3本ワイヤー)

受信機の信号の流れを書いておきます。
電波は始めに「高周波アンプ回路」に入り増幅されます。次に「局部発信回路」で作るられた信号と増幅した受信信号を「中間増幅回路」 ICに供給します。ICの中で中間周波数(455KHz)に変換して検波されてパルス波信号が出てきます。信号は非常に弱いため「信号増幅回路」 で信号を100倍に増幅して信号内から「コンパレータ回路」で目的のパルス信号を抜き取ります。 抜き取ったパルス信号は直列並列IC制御に利用する為に「信号反転回路」で反転します。 パルス信号を利用して「直列並列IC制御回路」でIC制御信号を作り「直列並列変換回路」でチャンネル分(8ch)の信号を直列から並列に変換して 各サーボに供給します。「ラジコン・受信機サイズと動作名称(制作2号機)写真を参照」コレが信号の流れです。
もっと詳しく知りたい方はお手数ですがインターネットで調べてみてください。

受信機の種類はオールインワンタイプ、セパレートタイプの二種類で受信信号を各サーボに供給する信号制御回路(直列並列変換回路) を三タイプ製作しました。
1)制作1号機の(直列並列変換回路)はトランジスター、コンデンサー、抵抗構成です。
2)制作2号機の(直列並列変換回路)はPIC(12F675)構成です。
3)制作3号機の(直列並列変換回路)はTTL-IC(74HC123)構成です。
高周波アンプ回路、中間増幅回路、局部発信回路、信号増幅回路は3機ともに共通になっています。

制作したAM受信機(No1-3)とPLL送信機(No4)、送受機共にMax8チャンネル!

受信機・送信機の回路図を書く前のブロック図はこうです


ブロック図説明。。。。。。。。。。。
電波は始めに「高周波アンプ回路」に入り増幅されます。次に「局部発信回路」で作るられた信号と増幅した受信信号を「中間増幅回路」 ICに供給します。ICの中で中間周波数(455KHz)に変換して検波されてパルス波信号が出てきます。信号は非常に弱いため「パルス信号増幅回路」 で信号を100倍に増幅して信号内から「コンパレータ回路」で目的のパルス信号を抜き取ります。 抜き取ったパルス信号は直列並列IC制御に利用する為に「信号反転回路」で反転します。 パルス信号を利用して「直列並列IC制御回路」でIC制御信号を作り「直列並列変換回路」でチャンネル分(8ch)の信号を直列から並列に変換して 各サーボに供給します。これが信号の流れです。

回路図はこのようにしました。


配線図と部品配置図はマイクロソフト・エクスプローラで作成して有ります。
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
配線図ダウンロードはこちらから.

  1. 制作1号機CR構成図面・部品配置図..ここ
  2. 制作2号機PIC構成図面・部品配置図..ここ
  3. 制作3号機TTL-IC構成図面・部品配置図(セパレートタイプ)..ここ

☆制作2号機PIC構成のPIC IC書き込みプログラム(Wiz-C Ver14.00A)..ここ
図面は自由に書き換えてください。

組み立てに使う部品を集めます


部品は入手しやすい物を使用しました
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
☆部品表(制作2号機専用)...☆

  1. 基板72X47mm(2.54ピッチ) X 1
  2. ベークボビン7mm(10mmでもOKです) X 3
  3. 455kHz〔中間トランス〔黒))10mm X 1
  4. 水晶発信子(受信用)X 1
  5. LA1600 X 1
  6. LMC662 X 1
  7. 12F675(PIC) X 1
  8. 74HC164 X 1
  9. 三端子レギュレーター(3.3V) X 1
  10. 2SK192 X 1
  11. 2SC458 X 1
  12. 2SC1815 X 1
  13. セラミックフィルター(455KHz) X 1
  14. 電解コンデンサー 10μF X 1、100μF X 1
  15. コンデンサー 10pF X 1、47pF X 2,20pF X 1
  16. コンデンサー 0.01μF X 5、0.1μF X 3
  17. 抵抗 100Ω X 1、10K X 1,3.3.K X 3、330Ω X 2
  18. 抵抗 10K X 3、1M X 2、4.7K X 1、220Ω X 1
  19. 発光ダイオード LED X 1
  20. 制作3号機専用 74HC123 X 1、100K X 2,0.01μF X 1、0.1μF X 1
  21. 制作1号機専用 2SC185 X 1、210K X 1、0.1μF X 1
  22. ジャンパー線を少々

☆左側に部品写真を掲載しました。参考にしてください
TOPページに部品店の一覧表が有ります。TOPへ

コイル作りからスタートです、予備知識も少し


今回は7mmベークボビンに受信用・発信用のコイルを自作しました。左図の回数で共振しました。
コンデンサーは47pF(受信)および20pF(発信)で共振します。発信コイルは受信と同じ回数ですと共振できませんでした。
10/7mmともに同じ回数でOKです
使用コイルは「ポリウレタン銅線0.2mm  120℃」



基板を組む前にブレットボードで回路動作を確かめる



受信機調整に使用した送信機、一台は必要です



基板に部品配置と半田付けした順番です。
三台制作して一番効率が良かった順番です。
参考までに!



基板裏面の半田つけはこんな感じです。
経験から部品穴および配線部分の穴は全て半田で埋めたほうが良いです。
完成後調整段階でFET受信回路の異常発信が発生し動作不安定がありました。
参考までに!



☆注意点☆
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
☆ベークボビン(7mm)を使う場合、ボビンの端子を少し広げないと穴に入りません。
☆ベークボビン(10mm)を使う場合、三本足側はそのままでは穴に入りませんのでセンター足用にあらたに穴を開けます。
☆100KΩボリュームは100KΩ抵抗に変えても問題ないです。〔変更)
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
いよいよ配線を開始します.....。

動作役割を調べました(黄色ワク内)、受信機サイズ(72X47mm)、

こんな動きをしています(制作1、2、3号機)

1)高周波増幅回路〔電波の入り口)。
2SK192

2)中間周波に変換してパルス信号を検波します、(右側3,3V三端子IC)
LA1600

3)455KHzトランスコイルと混信を防ぐためのフィルターです
SFU455

4)パルス信号を100倍に増幅しコンパレーターで信号を取り出します(VRは動作点調整)
LCM662

5)局部発信周波数でチャンネルが決まります
2SC458

6)制作1号機パルス反転と直列・並列変換IC制御信号トランジスター部
2SC1815

7)直列のパルス信号を並列に変換しています
74HC164

8)制作2,3号機の直列・並列変換IC制御、パルス信号反転トランジスター
2SC1815

9)制作2号機のパルス信号直列・並列変換IC制御用PIC IC
12F675

10)制作3号機のパルス信号直列・並列変換IC制御用TTL-IC
74HC123


動作を調べてみると全他の動きが良くわかります
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

動作信号波形も調べてみました

オシロスコープ波形

1)LA1600(6P)のAGC信号波形、左側が電波を受信した状態、右側が信号が無い状態
調整の段階でココの信号が最大になるようにコイルを調整する。27MHzコイル、455kHzコイルと調整
テスターで調整する時は無信号のときでもメーターが振れますので注意

2))LA1600(9P)の検波出力信号波形、左側が電波を受信した信号状態、右側が信号が無い状態
テスターでは測定することは出来ません

3)水晶発信子が発信してコイルに共振している信号波形

4)LCM662の(6P)100倍に増幅した信号波形。
受信したチャンネル分のパルス信号が確認できます

5)LCM662の(7P)コンパレーターで抜き出した信号波形。
信号が反転しています。100kΩのVRで信号抜き出し動作点を調整できます

6)パルス信号反転トランジスターで反転させた信号を74HC164の(8P)CLK信号と12F675使用は(P4)へ,74HC123使用は (P2)へ供給しています

7)74HC164(9P)直列・並列動作リセット信号波形
74HC123の使用は(P12)から,12F675の使用は(P6)からCLR信号波形が出てきます

8)直列・並列変換後のサーボモーターに供給するパルス信号1.5mSを中心に+-0.5mS変化します。 受信信号が弱いとこのパルス信号の幅が変化してサーボモーターがガタガタと異常動作します

9)74HC164(1,2P)A/B信号波形。この信号のLowレベルの時にデータ信号が直列・並列変換されて各端子に出力されます。74HC164(p3-6)(p10-13)
74HC123の使用は(P10)から,12F675の使用は(P7)からA/B信号波形が出てきます

A)制作1号機CR構成機の場合にはA/B信号波形がこのようになります
信号が弱いと少々不安定になる感じです。

B)74HC164の制御信号(CLR、A/B、CLK)波形のタイミングです

送信機から送られてくる信号です。写真が良くないですが6chネル波形が見えてます
波形の見える部分が1.5mS+-0.5mS変化します。検波されて増幅すると2番目左側の波形になります。

74HC164の制御信号図
この図説明はA/B信号を抵抗とコンデンサーを使用して作る場合です。
制作1号機CR構成機


上記オシロスコープ信号データーは制作2号機PIC構成です
但し制作1号機は「No9」の信号が「NoA]になります。それ以外は全て同じになります
順調に動作しています。
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

動作しない時はどう対処したら良いか!!、動作電圧・調整・トラブル対処

☆動作電圧...☆

  • 受信機全体の電圧(サーボモーター1台接続)
    1. 受信時 80mA
    2. 無信号 23mA
  • 2SK192(高周波増幅)
    1. G; 0V
    2. D; 3.3V
    3. S; 0.47V
  • 2SC458〔局部発信)
    1. B: 0.71V
    2. C; 3.3V
    3. E: 1.30V
  • LA1600〔中間増幅)
    1. P1: 1.13V
    2. P2: 1.13V
    3. P3: 3.17V
    4. P4: 3.3V
    5. P5: 0V
    6. P6: 0.35V
    7. P7: 1.13V
    8. P8: 3.3V
    9. P9: 0.29V
  • 2SC1815〔信号反転)
    1. B: 0。71V
    2. C; 0V
    3. E: 0V
    ☆調整...☆

    電圧が正常であれば、局部発信回路が動作しているか点検します。〔波形参照)オシロスコープが必要です。 調整は動作信号波形で説明しましたIC(LA1600)のAGC回路(P6)の電圧が最大になるように各コイルを 調整していきます。または受信信号が最大になるように調整します。 順番は①高周波コイル左、②高周波コイル右、③中間コイル(455KHz)テスターでも測定できると思います。 コンパレーター回路のデーター抜き出し動作点調整。信号が出なくなる点より少し大目にあわせます。
    以上の二点で終わりです。

    ☆トラブル対処...☆

    半田つけに不完全な場所(かなり細かいミス)があると異常発信が起きる、動作しても受信感度が非常に悪い、など訳のわからないトラブル が発生することがある。
    半田つけは慎重にして下さい。端子間のブリッチ半田にも注意してください。
    使用電池はマンガン・アルカリタイプでは電流容量不足でサーボーモターが2台以上になると動作不良になります。
    受信距離は30m程度までは動作確認しましたが、調整しだいで良くも悪くもなります。
    局部発信同調コイルを発信用でまかないと共振しない。受信用では旨く動作しない。〔原因不明)

    ☆動作しない時は...☆

    ①部品間違いを調べる②配線間違い、回路間違い、半田つけミスを調べる③電圧を調べる④波形を調べる⑤電池電圧を調べる ⑥受信周波数を調べる(送信周波数ー455KHz=受信周波数)⑦その他


    ラジコン AM式27MHz、デジタル プロポーショナル式送信機


    PLLモジュール・プロポーショナル送信機
    。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
    受信機を作成したのと同時に作成した送信機です。昔、購入したPLLモジュールがジャンク箱に転がっていたのを 見つけ、早速動作確認をしたところ正常動作。(購入は20年ぐらい前の話)周波数は26MHz-28MHzまでコントロールできます。 周波数ステップは10KHzですが、改造により20KHzステップにもなります。PLLモジュールをPIC ICで10KHz ステップ刻みでコントロールして周波数をラジコンで使用している範囲にしています。サーボ制御パルスは8chです。

    送信機構成


    ☆名称..☆

    1. PLLモジュール
    2. 高周波増幅回路
    3. パルス制御回路
    4. コントロールパット
    5. PLLモジュール制御PIC IC回路 
    6. LCD表示回路

    送信機回路


    パルス回路はトランジスターで組む予定でしたが、インターネット(動く模型工作ファンのページにようこそ)で見つけた回路を利用させていただきました。感謝しています..
    送信部は今回の目的ではないのでこのくらいにしておきます。

    制作・企画

    平成24年度 2月編集
    ラジコン受信機製作(27MHz)
    企画制作:SAVMASA企画
        

    (電子回路を制作した結果発生した損害に対しては全て自己責任でお願いします。)

    著作権はSAVMASA企画またはその記事の筆者に属します。(著作権について)
    当サイトに掲載されている記事や画像などの無断転載を禁止します。

    top.gif画像

    ページのトップへ戻る