Instructions

Produktbeschreibung
Die Schaltung bietet die Möglichkeit, über nur einen Proportions-Kanal zwei Schaltfunktionen zu steuern…ohne umständliche Bastelei mit
Servos und Mikroschaltern. Es können somit (z.B. bei Modellschiffen) vom Ufer aus Innenbeleuchtung, Scheinwerfer, Sirene, Wasserpumpe
und vieles mehr ein- und ausgeschaltet werden.
Knüppelbewegung nach vorwärts schaltet Kanal 1 ein, nach rückwärts wird Kanal 2 eingeschaltet. In Mittelstellung sind beide Funktionen
ausgeschaltet. Der Anschluss erfolgt an einem noch freien Ausgang des Empfängers anstelle eines Servos.
Für Anlagen mit Positiv-Impuls.
Der Artikel entspricht der EG-Richtlinie 89/336/EWG Elektromagnetische Verträglichkeit. Eine jede Änderung der Schaltung bzw. Verwendung
anderer, als angegebener Bauteile, lässt diese Zulassung erlöschen!
Bei Einbau in funkferngesteuerte Spielzeuge/Modelle sind die einschlägigen BZT-Bestimmungen zu beachten!
Schaltungsbeschreibung
Vollproportional-Fernsteuerungen arbeiten nach folgendem Prinzip: Pro Kanal senden sie jeweils Impulse aus, die sich in rascher Folge
wiederholen. Je nach Stellung des zugehörigen Steuerknüppels ist der betreffende Impuls länger oder kürzer. Den Standard-Geräten mit
positiven Impulsen liegt dabei folgender Zeitrahmen zugrunde:
Pro Kanal wird alle 20 ms ein (positiver) Impuls übertragen, der in Knüppel-Neutralstellung genau 1,5 ms lang ist; in der Knüppel-
Maximalstellung verlängert sich die Pulsdauer auf 2,0 ms, und in der Minimalstellung verkürzt sie sich auf 1,0 ms. Sind also bei einer 7-Kanal-
Anlage alle Stellelemente auf Maximum, nehmen die sieben Impulse, die sich nahtlos aneinanderreihen, 14 ms eines 20-ms-Zyklus’ ein; dann
bleiben immer noch 6 ms Totzeit übrig, in der die Auswerteschaltung im Empfänger synchronisieren kann.
Schließlich muss sie ja „wissen“, welcher Impuls zu welchem Kanal gehört. Den Servos kommt dann die Aufgabe zu, die unterschiedlichen
Impulslängen in entsprechende Drehwinkel umzusetzen. Soweit zur allgemeinen Funktion, in die sich selbstverständlich auch unser Zwei-
Kanal-Schalter einfügen muss.
Aufgabe unserer Elektronik ist es nun nicht, proportional zur Impulslänge passende Drehwinkel eines Stellmotors zu erzeugen, sondern bei
einer bestimmten Auslenkung des Knüppels nach oben soll der eine Kanal schalten, und ab einer bestimmten Auslenkung nach unten wird der
andere Kanal aktiviert; in der Knüppel-Neutralstellung sind beide Schalter aus. Es sind also zwei zeitlich veränderbare Schwellen vorzusehen,
bei deren Über- bzw. Unterschreiten der angeschlossene Schalter kippt.
Unsere Schalter wurden vollelektrisch mit Leistungs-Transistoren realisiert; Relais bleiben in diesem Anwendungsfall in der Schublade. Wie
aber können wir nun zwei Impulslängen vergleichen und daraus ein geeignetes Schaltsignal ableiten? Der eine Impuls ist der vom Empfänger
gelieferte, ne nach Knüppelstellung mehr oder weniger lange (1,0….2,0 ms); der andere ist das Referenzsignal einstellbarer Dauer, mit dem wir
die Umschaltschwelle festlegen. Bevor sich jetzt vor Ihrem geistigen Auge Monoflops und aufwendige Vergleicher-Schaltungen auftürmen,
werden Sie einen Blick auf den Schaltplan.
Um von Schwankungen der Versorgungsspannung Uv unabhängig zu werden, betreiben wir die Schaltung an 3,3V; diese Hilfsspannung wird
mit der Z-Diode D1 stabilisiert, die über R5 gespeist und von C3 gestützt wird. Für das weitere Verständnis genügt die Betrachtung eines
Kanals, da der andere funktionell gleich aufgebaut ist. Durch die Belegung der Transistoren (Pin 10 oder Pin 11) wird jedoch eine
Funktionsumkehr erreicht.
Nehmen wir uns also Kanal 1 mit IC1 vor, bei dem sofort die beiden kreuzgekoppelten Gatter 3 und 4 ins Auge fallen: Typischer Fall von
Flipflop, werden einige sagen, uns zwar eins, das mit zwei Gattern aufgebaut ist. Prinzipiell stimmt das zwar, dennoch werden Sie gleich
erkennen, dass dieser Flipflop nur „einen“ stabilen Zustand hat (monostabil), in Wirklichkeit also ein Monoflop ist. Und monostabil ist auch die
mit den Gattern 1 und 2 aufgebaute Kippstufe, so dass wir es hier mit einer ganzen Ansammlung von Monoflops zu tun haben!
Wenn Sie diese scheinbar simple (aber sehr pfiffige!) Schaltung genau verstehen wollen, müssen Sie ganz konsequent ans Werk gehen. Von
Nutzen ist dabei folgende Vorabüberlegung, die zum Grundlagen-Wissen gehört: Ein Ausgang Q der verwendeten NOR-Gatter (Nicht-Oder-
Gatter) geht bereits dann auf LOW, wenn nur einer der Eingänge HIGH ist; Q geht aber erst dann wieder auf HIGH, wenn beide Eingänge LOW
sind.
Auslöser für alles Wirken sind die an „IMP“ ankommenden Empfänger-Impulse des betreffenden Fernsteuer-Kanals; wie bereits erwähnt,
können die je nach Knüppel-Stellung 1,0…2,0 ms lang sein und sie wiederholen sich alle 20 ms. Die positive Flanke jedes Impulses bringt die
Ausgänge Q2 und Q3 auf LOW (vgl. Ende des vorigen Abschnitts). Dieser LOW-Pegel geht über den Kondensator an Gatter 1 (Inverter), das
daraufhin an Q1 HIGH-Signal erzeugt; als Folge davon geht Q4 erbarmungslos auf LOW (vgl. Ende des vorigen Abschnitts).
Nun sind also beide kreuzgekoppelten Ausgänge Q3 und Q4 gleichzeitig auf LOW, was sich für ein richtigen Flipflop naturgemäß gehört, dies
ist aber nicht von bleibender Dauer, denn Q1 geht genau dann zurück auf LOW, wenn sich der Kondensator am Gatter-Eingang über das Poti
wieder aufgeladen hat. Die Zeitkonstante C1/P1 (bzw. C2/P2) bestimmt also die Impulsdauer an Q1. Von den beiden z. Zt. noch auf LOW
liegenden Ausgängen Q3 und Q4 geht einer wieder auf HIGH, und zwar Q4, wenn der Q1-Impuls kürzer ist als IMP, und Q3 kippt zurück auf
HIGH, wenn der Q1-Umpuls länger ist als die IMP-Dauer.
Wenn wir diese Betrachtung zu Ende führen, dann ergeben sich folgende Verhältnisse: In der Knüppel-Neutralstellung ist Q1 im Kanal 1 länger
als der 1,5-ms-Puls an IMP, und Q4 bleibt ständig LOW. Erst mit zunehmender IMP-Dauer geht Q4 auf HIGH, allerdings alle 20 ms kurzzeitig
unterbrochen (für die Dauer der Q1-Impulse). Für Kanal 2 gilt, dass in der Neutralstellung Q1 kürzer ist als 1,5 ms, und Steuerausgang Q3
ständig LOW bleibt. Erst mit abnehmender IMP-Dauer geht Q3 auf HIGH, wiederum alle 20 ms kurzzeitig unterbrochen (für die Dauer der IMP-
Pulse, nicht die Q1-Pule!).
Das an die Steuerausgänge Q4 (im Kanal 1) bzw. Q3 (im Kanal 2) angeschlossene RC-Glied macht aus einem gepulsten HIGH eine fast glatte
Vorspannung zur Ansteuerung des Schalttransistors. Der schaltet dann ungepulst durch, sofern die Knüppelstellung (und der jeweilige Poti-
Abgleich) dies veranlassen.
Für die Schalttransistoren haben wir die npn-Darlington-Typen BD 675 ausgewählt. In dem unscheinbaren Gehäuse verbirgt sich fast eine
ganze Baugruppe, d.h. es sind darin zwei Transistoren, zwei Widerstände und eine Schutzdiode integriert. Die Stromverstärkung dieses
Transistor-Gebildes liegt bei ungefähr 1000, und der zulässige Kollektorstrom beträgt 4A bei einer zulässigen Sperrspannung von 45V. Im
Normalfall, d.h. beim Betrieb dieser Schaltung in einem Fernlenkmodell, werden diese Grenzwerte wohl kaum erreicht werden. Bei
Dauerströmen über 1A ist auf jeden Fall für ausreichende Kühlung der Transistoren zu sorgen!
Der Lastkreis mit der externen Spannung Ux ist von der Empfänger-Stromversorgung Uv getrennt, um gegenseitige Beeinflussungen zu
vermeiden. Wenn es die zu schaltenden Lasten und der Akku zulassen, können Sie die Plusleitungen von UX und Uv natürlich mitein
ander
verbinden.