И снова поисковая пищалка.... )))

На сегодняшний день существует несколько видов поисковых пищалок, собственно все доступно и не обременительно как по цене, так и по качеству, например готовая тут: "Пищалка" для поисков модели в траве от Hobby King
Товар http://www.parkflyer.ru/product/102775/ или самодельная тут: Самодельные поисковые маячки для моделей.+104
10 декабря 2013 года в 00:10 | Георгий Головин Челябинск
Статья http://www.parkflyer.ru/blogs/view_entry/3261/
Рассмотрев оба варианта, указанных выше, я пришел к выводу, что:
- в первом случае пищалку не включить с пульта, если приемник «не слышит» его сигнал - например, при падении модели отключилось электропитание приемника, антенна сломалась и т.п.
- во втором случае пищалка контролирует наличие импульсов на выходе канала приемника и при их пропадании (например, предполагается, что пропал сигнал передатчика) включает звуковой сигнал. Однако, ряд приемников (в т.ч. с функцией Fail Safe) «замораживают» последнее значение сигнала на своих выходах и таким образом импульсы на выходе всегда есть, а значит, эта пищалка не включится.
В то же время практически в каждом приемнике есть выход сигнала, показывающего состояние приемника в текущий момент – тот самый «зелененький/красненький светодиодик».
Например, у популярного приемника FrSky V8FR-II 2.4ГГц 8 канальный приёмник (HV)
Товар http://www.parkflyer.ru/product/101891/
это красный светодиод, который при наличии сигнала от передатчика не горит (впрочем, как и при пропадании напряжения питания приемника), а при его отсутствии начинает приветливо подмигивать ))).
Этот сигнал приемника я и предлагаю использовать для включения пищалки или какого-либо другого устройства, работа которого необходима при возникновении проблем связи с приемником. Указанный светодиод включен между выходом трансивера и общим проводом («минусом») питания приемника.
Доработав (НА СВОЙ СТРАХ И РИСК!!!) немного приемник (немного – это рублей на 5-10) можно получить выход для управления …хм…, например, поисковой пищалкой при пропадании сигнала передатчика/отключении питания приемника.
По поводу включения-выключения.… В сравнении с функционалом первой пищалки (см. ссылку на магазин Паркфлайера выше), в данном случае внешним устройством так же можно управлять сигналом с пульта – достаточно отключить пульт для того, чтобы приемник потерял сигнал и изменил состояние сигнального выхода.
В сравнении с функционалом второй пищалки (см. ссылку на статью выше), в данном случае нет зависимости от наличия/отсутствия/«замораживания» импульсов на выходе приемника – исполнительное устройство все равно будет включено при нештатной ситуации с приемом сигнала от передатчика (пульта).

Реализация
Для связи с внешними устройствами я дополнил схему индикации приемника токоограничивающим резистором R* сопротивлением 1,5кОм…2,4кОм для защиты приемника от короткого замыкания на сигнальном выходе. Для защиты трансивера приемника от случайной подачи извне на его выход напряжения обратной полярности следует установить параллельно штатному светодиоду приемника (D1 по схеме приемника, подписан на плате приемника) малогабаритный (например, КД521/КД522) диод D* в обратном включении (рис. 1). Лично я устанавливать диод не стал – видимо, самонадеянный я слишком ))). Добавляемые в приемник элементы на схеме выделены красным цветом.


Вывод сигнала выполнен кабелем, сделанным из половинки удлинителя для сервопривода со штатным разъемом. Вторая половинка кабеля с ответным разъемом припаяна к пищалке. Кроме вывода сигнала управления пищалкой, на выходной разъем выведено также напряжение питания приемника для контроля его наличия и возможной организации питания каких-либо устройств напряжением 5...6В от ВЕКа.
Резистор R* и диод D* устанавливаются внутри корпуса приемника - места для размещения там достаточно.
Аккуратно открываем боковые защелки 1 (рис. 2) с двух сторон корпуса приемника, разделяем части корпуса и вынимаем плату, освободив ее от защелок 2 в корпусе. С печатной платой нужно быть осторожнее – вещь нежная и любая деформация платы (изгиб и т.п.) может привести к отслоению SMD-компонентов и выходу приемника из строя!!!

Для обеспечения жесткости монтажа резистора я использовал одно из штатных «условно свободных» контактных отверстий в плате приемника, отрезав от него печатную дорожку, место разрыва которой на рисунке помечено красным крестом (рис. 3). Резистор R*, типа МЛТ-0.125 (его мощность тут ни при чем, все дело в размерах), одним своим выводом припаян к контактной площадке штатного светодиода (D1 по схеме приемника, подписан на плате) на плате приемника, другим – в освобожденное отверстие в плате приемника (рис. 3). Диод припаивается навесным монтажом параллельно светодиоду и «укладывается» на свободном месте рядом с ним.
С обратной стороны платы к выводу резистора, выводам «плюс» и «минус» штатного выходного разъема приемника припаян выходной кабель (рис. 3). Дорожку можно не резать, а оставить вывод резистора с припаянным проводом «висеть в воздухе», но, на мой взгляд, это не есть нормально, к тому же указанные штатные выводы приемника на плате я никогда не использую.


Для вывода сигнального кабеля в крышке корпуса приемника (меньшая часть корпуса) плоским надфилем сделана выборка с тем, чтобы кабель зажимался частями корпуса при его сборке. В итоге получилось как-то так (рис. 4):

В качестве источника звука используется активный звуковой излучатель (динамик и звуковой генератор в одном корпусе), аналогичный этому (Uпит=5V) http://ru.aliexpress.com/item/New-Arrival-10pcs-5v-Active-Buzzer-Magnetic-Long-Continous-Beep-Tone-Free-Shipping/2051767497.html или этому (Uпит=12V) http://ru.aliexpress.com/item/Brand-New-10-Pcs-12V-Buzzer-Magnetic-Premium-Sound-Alarm-Long-Continous-Beep-Tone/32318897595.html. Потребляемый 5-вольтовым звуковым излучателем ток около 25мА.

Для управления звуковым излучателем собрана схема на широко распространенных и доступных элементах, представленная на рисунке 5. Бюджет устройства составил около ста рублей, включая сам активный излучатель.




Описание и принцип работы устройства
На транзисторе VT1 собран буферный каскад для согласования с выходным сигналом приемника по уровню напряжения. На транзисторах VT2 и VT3 собрана схема контроля наличия напряжения питания приемника и управления звуковым излучателем.
При наличии сигнала передатчика и поданном на приемник питании, на «сигнальном» выходе приемника, а значит и на базе транзистора VT1, подключенного через резистор R* к этому выходу, отсутствует напряжение, при этом транзистор VT1 закрыт. На базу транзистора VT2 через резистор R2 подается напряжение питания приемника («контроль наличия напряжения питания»), открывая этот транзистор, при этом на базе транзистора VT3 напряжение отсутствует и он закрыт, а звуковой излучатель обесточен.
При пропадании сигнала передатчика на сигнальном выходе приемника появляется напряжение около 2,6В, которое подается на базу транзистора VT1 и открывает его. При этом на базе транзистора VT2 напряжение становится равным нулю и он закрывается, что приводит к подаче через резистор R4 напряжения питания пищалки на базу транзистора VT3, который в свою очередь открывается и подает питание на звуковой излучатель. Учитывая, что при пропадании сигнала передатчика напряжение на выходе приемника появляется в виде импульсов, пищалка издает прерывистый звуковой сигнал.
При пропадании напряжения питания приемника (забыли подключить кабель, приемник оторвался от батареи при аварии, «разбился» ВЕК, питающий приемник и.п.) напряжение на базе транзистора VT2 так же будет отсутствовать и транзистор закроется, при этом напряжение питания пищалки будет подано через резистор R4 на базу транзистора VT3, что приведет к его открытию и включению звукового излучателя. В этом случае пищалка будет издавать непрерывный звуковой сигнал все время, пока нет питания приемника.

Детали и возможная замена
Транзисторы VT1, VT2 и VT3 – КТ315Г и могут быть заменены на любые биполярные транзисторы малой мощности указанной проводимости. Для VT3 нагрузочные способности должны соответствовать электрическим характеристикам нагрузки, включенной в цепь его коллектора.
При необходимости увеличения мощности сигнализатора, транзистор VT3 может быть заменен на мощный полевой транзистор - «мосфет» с n-каналом (с переработкой печатной платы соответственно), а стабилизатор напряжения придется установить на радиатор, но, скорее всего, стабилизатор в этом случае не потребуется вовсе, ибо у мощной нагрузки и питание чаще всего не 5В))).
Транзистор VT1 также может быть заменен тразисторным оптроном (рис. 9). Резистор R* и диод D* (рис. 1) в этом случае не нужны.
Все устройство собрано на печатной плате размером 13х33мм (длина «обрезана» после установки излучателя, «по месту») из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5мм. Чертеж печатной платы представлен на рис. 6.


Каскад на VT1 питается непосредственно от приемника, каскады VT2 и VT3 питаются от отдельной линии питания напряжением 2S-3S, при этом источник питания – бортовая аккумуляторная батарея – может быть один и тот же. Такая схема питания, учитывая малое потребление тока (около 40мА) пищалкой, позволяет последней работать при аварии очень долго.
Печатная плата (рис. 6) включает возможность установки либо линейного стабилизатора (на схеме рис. 5 не показан), либо перемычки в зависимости от напряжения питания пищалки.
Правильно смонтированное и подключенное устройство не требует наладки и начинает работать сразу.


Если контроль наличия напряжения питания приемника не нужен, то схему (рис. 5) можно значительно упростить, оставив только элементы R1 и VT1. Звуковой излучатель в этом случе подключается к коллектору VT1 (рис. 7). При этом пищалка будет издавать прерывистый звуковой сигнал только при пропадании сигнала передатчика. Питание пищалки малой мощности можно осуществлять от цепей питания приемника (рис. 7а).
При необходимости увеличения мощности сигнализатора, транзистор VT1 типа КТ315Г может быть заменен на мощный полевой транзистор - «мосфет» с n-каналом. В этом случае питание пищалки должно осуществляться от отдельной линии питания (рис. 7б).


Транзистор VT1 вместе с резистором R1 на схеме рис. 7 могут быть заменены тразисторным оптроном (рис. 9), однако максимальная нагрузка будет ограничена параметрами оптрона и чаще всего не превышает 50В/50мА. Диод D* и Резистор R* (рис. 1) в этом случае не нужны.
Кроме звукового излучателя, нагрузкой схемы управления (рис.5, рис.7) могут быть световые индикаторы и механические исполнительные устройства (например, для приемников без функции «FS» - выпуск аварийного буя затонувшей водной модели, выпуск парашюта воздушной модели и т.п. – фантазируйте сами )))).
Кстати, сверхяркие мощные светодиоды (белый, 3Вт 220лм) начинают светиться уже на микротоках и при токе в 10…30мА обеспечивают достаточно яркую индикацию.
Печатная плата для схемы на рис. 7 не разрабатывалась – навесной монтаж получается более компактным и удобным для монтажа. Примерное раположение элементов показано на рис. 7В.


Выводы звуквого излучателя необходимо отрезать на нужную длину (на фото они пока оригинальные)))). Крепление делалей осуществляется следующим образом: вывод коллектора отогнут на 90 градусов с тем, чтобы транзистор можно было расположить «в распорку» между выводами звукового излучателя. С одной стороны транзистор крепится с помощью пайки его коллектора к выводу излучателя, с противоположной стороны транзистор прижать отогнутым выводом звукового излучателя. Резистор припаян к выводам базы и иэмиттера транзистора.
В принципе, держится нормально, учитывая, что потом обтягивается термоусадочной трубкой….
Правильно смонтированное и подключенное устройство не требует наладки и начинает работать сразу.



Внутренние неисправности приемника во всех случаях данным устройством не диагностируются.

Ку уже отмечалось выше, с разъема выходного кабеля через стандартный Y-разветвитель может быть подано питание 5…6В на различные дополнительные устройства модели, не относящиеся к данной статье.

Варианты работы с другими приемниками
Рассмотрим возможность подключения пищалки аналогичным образом к другим приемникам, имеющим светодиодную индикацию режима работы. Схема подключения внутреннего светодиода и аппаратная реализация приемника может отличаться от рассмотренного выше приемника. У отдельных моделей приемников схемотехника включения светового индикатора вообще не позволяет использовать «плюс» или «минус» питания приемника в качестве общего провода при организации внешнего выходного сигнала.
Например, у этого клона (рис. 8) известной модели ))) сигнальный светодиод включен между выходом микросхемы и плюсом питания приемника, а имеющийся на выходе уровень напряжения не позволяет полноценно использовать его во внешних схемах.



Алгоритм работы световой индикации режима работы так же отличается от приемника FrSky, рассматриваемого выше и выглядит следующим образом:
- при наличии сигнала передатчика и напряжения питания светодиод приемника постоянно светится;
- при отсутствии сигнала передатчика светодиод приемника мигает;
- при отсутствии напряжения питания светодиод не светится вообще )))).

Будем собирать схему управления пищалкой, исходя из этих условий.
Сначала выводим из приемника сигнал. Так как цепи включения штатного светодиода нам (по условию задачи) не ведомы либо на выходе приемника уровень сигнала не позволяет использовать его во внешних схемах, выходим из положения установкой транзисторного оптрона – благо, что они есть в любом радиомагазе по цене 17…20руб. В этом случае нет смысла задумываться о схемотехнике приемника – просто подключаем светодиод оптопары через токоограничивающий резистор Rдоб параллельно штатному светодиоду приемника (рис. 9). Величину токоограничивающего резистора – от единиц до сотен Ом - необходимо подобрать в зависимости от параметров выходного сигнала приемника и применяемого оптрона.


Так, сигнал из приемника вывели наружу…
Пришла очередь разработать схему управления пищалкой, вспомнив описанный выше алгоритм световой индикации режима работы этого приемника-клона. Схема устройства представлена на рисунке 10. Бюджет устройства около 60…70 рублей, включая стоимость активного звукового излучателя.



Описание работы устройства
При поданном на приемник напряжении питания и наличии сигнала передатчика светодиоды приемника и оптопары включены и светятся непрерывно. При этом транзистор оптопары DA1 открыт, на базе транзистора VT1 отсутствует напряжение, и он закрыт, а пищалка обесточена.
При пропадании сигнала передатчика светодиоды приемника и оптопары начинают мигать, при этом с погасанием светодиода оптопары ее транзистор закрывается, на базу транзистора VT1 через резистор R1 подается напряжение питания пищалки и открывает транзистор, который в свою очередь подает питание на звуковой излучатель, издающий в этом случае прерывистый звуковой сигнал.
При пропадании напряжения питания приемника светодиод оптопары также гаснет, ее транзистор закрывается, далее все как в случае пропадания сигнала передатчика с той лишь разницей, что звуковой сигнал будет непрерывным все время, пока нет питания приемника.
Пищалку с напряжением питания 5В можно также питать от цепей питания приемника, аналогично схеме на рис. 7а (см. цепи «+/- Uпит»), при этом пищалка будет работать только при пропадании сигнала передатчика.

Детали и возможная замена
Транзисторный оптрон DA1 типа РС120 может быть заменен на любой другой, подходящий по параметрам и размерам. Особое внимание при выборе следует уделять параметрам светодиода оптопары.
Транзистор VT1 типа КТ315Г может быть заменен любым биполярным транзистором аналогичной проводимости малой и средней мощности, а так же мощным полевым транзистором – «мосфетом» с n-каналом - в случае, если требуется увеличить мощность ключа.

Как вы уже заметили, более простой приемник, но с другим алгоритмом работы индикации режима позволяет обойтись меньшим числом (а значит весом и стоимостью!) деталей, обеспечивая при этом максимальный функционал собранного устройства.
У упомянутого выше приемника FrSky похожий функционал можно получить, применив схему на рис. 10 совместно со штатным зеленым светодиодом приемника, который светится при наличии питания приемника и обмене пакетами с передатчиком. Однако, сигнал на этом выходе импульсный, что потребует дополнительно позаботиться о сглаживании пульсаций на входе внешнего устройства, например, изменив цепь включения базы VT1. Плюс к этому - пищалка будет издавать непрерывный звуковой сигнал и при пропадании напряжения питания приемника, и при потере сигнала передатчика.

Напоследок пара рекомендаций
Активные излучатели бывают как с питанием 12В, так и с питанием 5В. Я бы рекомендовал использовать 5-вольтовую пищалку с питанием от 12В через стабилизатор напряжения 5В.
Почему? При снижении напряжения питающей батареи ниже минимального порога напряжения питания пищалки, 12-вольтовая пищалка перестанет работать, а 5-вольтовая, включенная через стабилизатор, все еще будет подавать сигнал. Конечно, батарея при этом разрядится до состояния «теперь только в помойку», зато будет больше времени на поиски. В данном случае, я думаю, найденная модель будет стоить гораздо больше «убитой» батареи….

Еще один момент, связанный с поиском по звуку.
Звуковой излучатель, имеющий небольшую мощность, в готовых устройствах чаще всего располагается на печатной плате устройства, кстати, поисковая пищалка, описанная здесь (рис. 5), выполнена по тому же принципу. Это налагает определенные ограничения в установке пищалки на модели и чаще всего приводит к тому, что устройство размещено внутри модели, а размещенная внутри модели пищалка «теряет» в силе звука. Кроме того, будучи установленной с одной стороны модели, пищалка имеет шанс вообще не быть услышанной на расстоянии, если модель при падении упрется ее (пищалки) выходным отверстием в землю.
Таким образом, напрашивается решение с установкой на модель двух звуковых излучателей. Например, один - в носовой части ЛА, другой - в хвостовой части ЛА с направлением звука в разные стороны. Такой вариант увеличит силу звука и шанс услышать пищалку.
С точки зрения монтажа сам звуковой излучатель достаточно технологичен в установке, он имеет круглый корпус D=12мм L=9мм и может быть вынесен проводами за пределы печатной платы, а круглые отверстия делать гораздо легче, чем квадратные ))))
С точки зрения схемотехники, то тут тоже все просто – излучатели можно соединять как параллельно (12-вольтовые) так и последовательно (5-вольтовые). Во втором случае стабилизатор типа 7805 (Uвых=5В) на плате (рис. 6) следует заменить на стабилизатор типа 7809 (Uвых=9В). Поднять напряжение на его выходе еще примерно на полвольта можно, включив в цепь его управляющего вывода («обычно» этот вывод подключен к общему проводу – «минусу» питания) любой кремниевый диод (рис. 11).