遥控车原理

遥控器主要由形成遥控信号的微处理器芯片、晶体振荡器、放大晶体管、红外发光二极管以及键盘矩阵组成。其工作原理如下 微处理器芯片IC1内部的振荡器通过2、3脚与外部的振荡晶体X组成一个高频振荡器，产生高频振荡信号（480kHz）。此信号送入定时信号发生器后产生40KHz的正弦信号和定时脉冲信号。正弦信号送入编码调制器作为载波信号；定时脉冲信号送制扫信号发生器、键控输入编码器和指令编码器作为这些电路的时间标准信号。 IC1内部的扫描信号发生器产生五中不同时间的扫描脉冲信号，由5～9脚输出送至键盘矩阵电路。当按下某一键时，相应于该功能按键的控制信号分别由10～14脚输入到键控编码器，输出相应功能的数码信号。然后由指编码器输出指令码信号，经过调制器调制在载波信号上，形成包含有功能信息的高频脉冲串，由17脚输出经过晶体管BG放大，推动红外线发光二极管D发射出脉冲调制信号。 遥控玩具车电路图 今天介绍这款我们设计的遥控车。该集成电路具有５种控制功能，即前进、后退加速、左转和右转等，另外，我们还把它的外壳设计成泡沫的，这样还可以使它在水面上行走。由于采用了编码发射及解码接收电路，所以具有较高的抗干扰性能。 图２为接收机电路，在发射端发出的高频信号经接收天线接收，Ｑ１、Ｌ２、Ｃ２、Ｃ３等构成的超再生接收电路，Ｌ２、Ｃ２为并联谐振回路，其作用是选频，Ｃ３为超再生正反馈电容，调整Ｌ２可改变接收频率。Ｒ１、Ｒ２、Ｃ５决定超再生的熄灭电压。接收信号经Ｒ４、Ｃ７送入译码电路ＲＸ－２的{14}脚进行放大，放大后的信号由{1}脚输出经Ｒ８送入译码信号输出端{3}脚进行译码。当译码电路将收到的信号译码后，若是前进信号，则{11}脚输出高电平，Ｑ１１导通→Ｑ１２、Ｑ１３分别导通，＋４。５Ｖ等经Ｑ１２→ＭＡ→ＭＢ→Ｑ１３→地，电机正转，车子前进，其他功能依此类推，不再赘述。Ｒ９为振荡电阻。ＲＸ－２中的{6}、{7}、{10}、{11}、{12}脚分别为右转、左转、后退、前进、加速等功能的输出端。Ｒ２０、Ｄ１、Ｃ１、Ｃ１４组成简单的稳压电路，为ＲＸ－２提供稳定的工作电压，Ｄ２为隔离二极管。 车分两大部分：1。遥控设备 2。车动力系统遥控器可把你输入的方向信号转化成不同的电磁波信号发射出去，车体接收到，又把电磁信号转化为控制电动机或舵机的不同电流，使车按你的控制行驶。另外，车体上的电池又为接收器和电动机供电（油动遥控车只为接收器供电，然后有仪器把它转化成油门的大小和舵机的控制电流） 无线电遥控模型的设备一般都包括以下几个部分遥控发射机、遥控接收机、执行舵机、电子调速器组成。      1.遥控发射机      就是我们所说的遥控器，由于它外部有一个长长的天线，遥控指令都是通过机壳外部的控制开关和按钮，经过内部电路的调制、编码，再通过高频信号放大电路由天线将电磁波发射出去。目前模型常用的遥控发射机有三种类型：一种是盒式按键手持用的小型遥控发射机；一种是便携杆式遥控发射机；另一种是手持枪式遥控发射机。前一种多为开关式模拟电路的遥控系统，为一般普通的玩具遥控车模、船模或航模使用，电路的设计和制作比较简单，动作的指令都为“开”和“关”两种，虽然通道的数量可以很多，遥控的性能和距离较低。而发射机为杆式和枪式两种通常为比例式的无线电遥控器，在动态仿真模型中是当今最为流行的遥控操作系统。      比例遥控杆式发射机有两个操纵杆，左边的杆用来控制模型车的速度及刹车（前进或后退），右边的杆控制模型车的方向。枪式发射机用一个转轮（方向盘）和一个类似手枪扳机的操纵杆来分别控制方向和速度。除了这些基本功能之外，一些较高级发射机还运用了先进的电脑技术，增加了许多附加的功能，如储存多种模型车、船的调整数据，一机多用；有计时、计圈功能，方便练习和比赛；有大型液晶显示屏幕，可显示工作状态和各种功能。      2.遥控接收机      遥控接收机是安装在车模或船模上用来接收无线电信号的。它会处理来自遥控发射机的无线电信号，将所接收的信号进行放大、整形、解码，并把接收来的控制信号转换成执行电路可以识别的音频信号或是数字脉冲信号，传输给车模上或船模上的其他电子部件，如：舵机电路、电子调速器电路等执行机构，这样一来我们的车模或船模，就会通过这些执行机构来完成我们所发出的动作指令。由于接收机是装在模型飞机上、车上或船上的，一般都尽量做得很小巧，有两个火柴合大小，重量仅几十克，但大都为具有很高的灵敏度，性能低一些的接收距离也有几百米，而好的却能接收千米外发射来的无线电信号。接收机一般都要与发射机配套使用，通常使用专用的电池组或使用六伏直流电源（4节5号电池）。      3.伺服舵机      舵机是把从接收机传来的信号转换为机械的动作的一种机电一体的装置，主要作用是把接收机收到的电信号转换成相应的机械动作，借此完成方向和速度的控制。伺服舵机根据不同用途又可分为普通舵机、强力舵机和微型舵机。普通舵机能满足一般使用要求；强力舵机通常被用在较大的模型或受力较大的控制机构上（如越野车的转向机构）；微型舵机则常被用于尺寸和受力都比较小的模型车模或船模上。      但有的舵机也常分离成单独的个体，这种机电分离的形式常用在非比例执行的控制电路当中，早年我们常把它称作随动器或擒纵器，实际就是一个齿轮减速装置，现在的一些开关型的遥控系统常采用它。比例舵机则与往常大不一样，不仅体积小而且精密，是现在比例遥控系统常用的动作执行机械。      4.电子调速器      电子调速器就是我们通常所说的电调，是专门用在电动遥控模型上的动力输出控制装置，它是控制车模或船模上的电动机的转速和正转反转的一种电子控制电路。也可以说电子调速器是接收来自接收机控制信号的一种放大装置，它将所接收到的比例信号放大成电动机可直接使用的电压和电流供电动机工作。它与普通的机械式调速器相比，有体积小、寿命长、效率高、输出功率大的优点。一些高级的电子变速器还运用了数码技术，采用高频操作，有多种程式刹车、温控自动保护以及自动断电等功能。      无线电遥控器的工作原理      前面我们介绍了模型无线电遥控器的组成，下面我们再介绍一下模型无线电遥控器的工作原理和控制原理，本文以一般的动态模型用四通道比例遥控设备系统为例，介绍一下它的发射机、接收机、舵机、电子调速器等部分的工作原理。 四通道比例遥控发射机设备，外部开关和各部分名称则分别为：在发射机机壳的面板上分别有两个控制l、2通道和3、4通道动作指令的操纵杆，又称遥控杆。对应X轴与Y轴方向的两个操纵杆的两边分别相对应的是4个通道的微调装置，可分别对1、2通道和3、4的控制动作进行细致的微调。在发射机后面的电池盖下，一共设置有6个舵机或电子调速器的换向开关，分别用于变换舵机摇臂的偏转方向。在左下角则是可插拔的石英晶体振荡器，用于变换遥控器的工作频率。 接收机和舵机、电子调速器，以及接收机电源装置所组成的接收控制系统，其中接收机是用来接收从发射机传来的指令信号，经过放大、解码等处理后，指挥舵机和电子调速器作出与发射机指令相对应的动作。接收机电池是专门给接收机和舵机供电的，由4节普通5号干电池或镍氢电池串联而成。动力电池组则是给电子调速器提供工作能源，它一般采用较大容量的电池或蓄电池组成。   下面我们在这里简要谈一谈比例遥控设备的工作原理。发射机的组成如图4所示,它基本上是由操纵器、编码电路、开关电路、高频电路所组成。操纵器与可变电位器电路连接，而可变电位器又与信号发生电路和编码器电路连接，编码器所产生的信号通过开关电路搭载在高频无线电发射器上由天线发送出去,这个过程有点像用火车运载货物,操纵者相当于货运调度员,动作指令信号相当于货物，而高频无线电波相当于火车，把“货物“搬上“火车“的这个过程称为调制，将信号调制为AM称调幅，而将信号调制为FM则称调频。至于说在遥控器中标明PPM和PCM，只是编码调制的方式不同，PPM为脉位调制，而PCM则为脉宽调制，前者是在发射时将模拟信号转换为数字信号，而接受时再将数字信号转换为模拟信号，经放大电路驱动执行机械动作。而PCM则不同，它是一种纯数字信号输出的形式，所以信号还原好，受到的外界干扰也小，并且电路的设计和调试也相对简单。      那么发射机和接收机是怎样发射和接受信号的呢？下面我们简单的介绍一下它的发射和接收原理。当遥控发射机发出的无线电波时,Ta——Td操纵杆用脉冲信号及Ts矩形波(共5个信号)组成一个周波，在1秒时间内大约自动重复出现30个周波，比例脉冲的宽度一般为1.5ms±0.5ms。 Ta——Td分别与和操纵杆连接的可变电位器相对应，当操纵杆运动时,Ta——Td的信号随之改变其时间宽度，促使与接收机连接的舵机边做出相应成比例的动作。Ts信号不是用于操纵杆的，它是一个固定的时间脉冲，它有较长的时间宽度，其作用是当接收机由于杂音信号干扰而引起信号排列紊乱时，它能自动整形使接收机能够识别。在脉冲信号之间的To是没有无线电信号的间隔期，也就是我们所说的脉冲宽度，它能使接收机可靠地区别多个连续的脉冲信号。      接收机基本上是由选频电路、放大电路、译码电路等部分组成。从接收放大电路出来的脉冲信号，通过译码电路后就能分别独立地取出由发射机发出的操纵杆动作信号Ta——Td，并分配到不同的译码地址输出口。这个过程有点像货物运达目的地车站后，把货物卸下来并分类送给不同的使用者。接收电路相当于接货和卸货人员，它把“货物”卸下来后，再由货物分类人员(译码电路)把“货物”输送给不同的用户，于是各个执行舵机或电子调速器便开始执行各自的任务。    舵机是由电子电路和机械减速装置所组成的动作执行机构，它通过接收机能够取出由发射机操纵杆生成的比例信号，能够作出与该信号相对应的具体动作。由于它需要动作的反馈去引导电路的工作，所以必须安装马达和齿轮减速机构。作为发射机操纵杆动作与模型动作之间的动作媒介，舵机的可靠性和稳定性是极为重要的。发射机与接收机不同的编解码电路，要配用不同的执行舵机电路，如模拟信号或数字信号。舵机电路对于信号的接收，都要经过与机内的振荡脉冲进行脉宽或脉位的比较，经放大后驱动减速机构动作，同时将机械的动作信号反馈到比较电路，以便掌控比较的脉冲，使之与发射机操纵杆所发出的操控角度达到同步。      以上我们简单地介绍了模型用无线电遥控系统的组成和工作原理，早期的调幅式（AM）比例式遥控器虽说原理相同，但由于电路的组成较为复杂，况且安装和调试不便，所以现在市场上所销售的都是采用数字集成电路的比例遥控电路。