专利名称：微型扑翼机构无线遥控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机械运动控制领域，特别涉及一种双曲柄双摇杆微 型扑翼机构的无线电遥控装置。
背景技术：
微型扑翼飞行器在空中飞行时非常像鸟的姿态，因而具有较好的隐蔽性， 在军事侦查领域有重要的应用价值。目前，受体积和重量的限制，难以采用
机载自动驾驶仪进行飞行控制。因此，用无线的方式对微扑翼飞行器的飞行 进行遥控就显得非常有意义。微扑翼飞行器的遥控主要包括扑翼机构的遥控 和方向舵的遥控。其中，尤以扑翼机构的遥控为重要。因为，微扑翼飞行器 的升力和拉力全部由扑翼的扑动产生。扑翼上下扑动频率的大小决定了升力 的大小和飞行速度。而在扑翼的无线遥控方面，遥控距离短和遥控电路复杂 等问题急需解决。 发明内容
本实用新型是针对现有微型扑翼机构无线遥控装置遥控距离短和遥控电 路复杂的问题，提出了一种新型微型扑翼机构无线遥控装置，在简化遥控电
路设计的同时，使遥控距离可达1000米(空间无障碍)，与一般的基于soc
无线单片机的方案相比，控制距离远而控制成本低。
本实用新型的技术方案为 一种微型扑翼机构无线遥控装置，包括无线
编码发射器、接收解码器、电机控制器和电机驱动器，操作键经过无线编码 发射器后发出控制信号，接收解码器接收信号后解码输出信号到电机控制器， 由电机控制器发出信号到电机驱动器驱动机构动作，无线编码发射器包括编码电路和高频发射电路，编码电路利用编码芯片PT2262处理信号，川315MHz 载波调制后输出，进入高频发射电路通过23.5cm的拉杆式天线发射出去，接 收解码器包括高频接收电路和解码电路，解码电路采用与PT2262匹配的 PT2272-M4芯片，高频接收电路接收信号输入解码电路解码信号，将解码信号 输入电机控制器。
所述电机控制器采用具有在系统编程功能的AT89S52，输出三路控制信号 分别控制电机的转向和转速。所述电机驱动器采用直流电机驱动芯片L293D。 所述编码电路中编码芯片PT2262的A0到A7为地址管脚设为"开路"状态； 管脚Vss接地；D3， D2，D1，D0管脚为指令输入端，分别与SW1, SW2， SW3, SW4 按键通过上拉电阻连接；TE管脚为发射使能管脚，低电平有效，与电源负极 连接，0SC1、 0SC2管脚连接振荡电阻4. 7兆欧姆，使振荡时钟频率稳定在315 MHz的ISM频段；信号通过315MHz的载波进行调制后，由管脚DOUT输出；DOUT 的输出信号输入到高频发射电路。所述解码电路中的解码芯片PT2272-M4的 DIN管脚接高频接收电路接收的腐制波，通过内部电路进行解调以获得发对的 数据码字；0SC1，0SC2管脚连接振荡电阻，以产生315MH在的振荡频率；在 D0， Dl, D2， D3输出管脚上按照数据码字格式输出相应的电平信号。
本实用新型的有益效果在于本实用新型微型扑翼机构无线遥控装置控 制距离远，遥控电路设计成本低，用户还可以对该遥控装置进行软件编程， 以适应不同扑翼结构运动控制的要求，具有相当的灵活性。工作于315 MHz 的ISM频段，该频段属于免付费免申请的工业科学医疗专用频段，为用户的 使用提供了便利。
图1是本实用新型双曲柄双摇杆机构示意图2是本实用新型微型扑翼机构无线遥控装置中无线编码发射器原理框图3是本实用新型微型扑翼机构无线遥控装置中接收解码器与电机控制器原 理框图4是本实用新型微型扑翼机构无线遥控装置中电机驱动器原理框图。
具体实施方式
如图1是本实用新型的遥控对象——双曲柄双摇杆扑翼机构。双曲柄双 摇杆扑翼机构，和单曲柄双摇杆机构以及空间摇杆机构相比，具有对称性好 操作稳定的优点。图中，1为安装在直流电机输出轴上的小齿轮，2为减速大 齿轮，3为曲柄，4为连杆，5为摇杆。机构左右对称，扇状扑翼固定在左右 摇杆上。翼展15cm。在机构的几何尺寸布局设计上满足(1)机构运动学要求 的曲柄存在条件(2)鸟类飞行仿生学的要求摇杆的摆动角度大于50度， 且上偏角大于下偏角。该机构共有7个可动构件，9个低副，2个高副，运动 自由度数F二3X7 —2X9 —1X2-i。即只需要1个原动^牛，在本銜中原动件为 小齿轮1。当直流电机带动小齿轮1顺时针转动时，外啮合齿轮2逆时针转动， 从而带动曲柄3逆时针转动。曲柄3的转动经过连杆4的传递，转化为扑翼 5的上下扑动。当构件5的扑动频率逐渐加大，获得的升力随之增大，完成起 飞动作。反之，当构件5的扑动速度由高逐渐降低时，整个机构获得的空气 升力逐渐降低，完成降落动作。
无线遥控装置包括无线编码发射器、接收解码器、电机控制器和电机驱 动器，操作键经过无线编码发射器后发出控制信号，接收解码器接收信号后 解码输出信号到电机控制器，由电机控制器发出信号到电机驱动器驱动机构动作，其中无线编码发射器包括编码电路和高频发射电路，利用编码芯片
PT2262处理信号，用315MHz载波调制后输出，进入高频发射电路通过23. 5cm 的拉杆式天线发射出去，接收解码器包括高频接收电路和解码电路，解码器 采用与PT2262匹配的PT2272-M4芯片，高频接收电路接收信号输入解码器中 解码信号，将解码的信号输入电机控制器。
如图2所示无线编码发射器，PT2262的A0， Al……A7为地址管脚，此处 设为"开路"状态，管脚Vss接地。D3， D2, Dl, D0管脚为指令输入端，分别 与SW1， SW2， SW3， SW4按键通过上拉电阻连接。TE为发射使能管脚，低电平有 效，故与电源负极连接。0SC1， 0SC2管脚连接振荡电阻4.7兆欧姆，使振荡 时钟频率稳定在315 MHz的ISM频段。基带信号"1"， "0"通过315MHz的载 波进行调制后，由管脚DOUT输出。DOUT的输出信号输入到高频发射电路，通 过23. 5cm(315MHz无线电波波长的四分之一)拉杆式天线向外发射。按键SW1 ， SW2， SW3分别对应扑翼加速扑动，扑翼恒速扑动和扑翼减速扑动三种遥控指 令。又和扑翼飞行器的起飞、保持和降落三种动作相，致。按键SW4功能未 设定，用户可根据需要进行个性化扩展。当没有按键按下时，电源处于断路 状态，延长了电源的工作时间。下面举例说明遥控器的工作过程假设用户 按下SW1键，VCC管脚通过二极管IN4148与12V电源正极连接，PT2262上电 工作，红光LED点亮用以指示。同时，D0管脚置高，生成数据码字"1000" (后面三个"0"表示D2，D3,D4管脚为"0")。该数据码字连同地址码Hj 315MHz 载波调制后由DOUT管脚输出，并进一步又高频发射电路通过23. 5cm的拉杆 式天线发射出去。
如图3所示接收解码器与电机控制器原理框图，无线指令解码器采用与PT2262匹配的PT2272-M4芯片。它为4通道点控式解码器，符合扑翼遥控的 要求。其中，高频信号接收电路将遥控器发射过来的调制波输入到PT2272-M4 的DIN管脚，通过内部电路进行解调以获得最初的数据^字。0SC1，0SC2管脚 连接振荡电阻，以产生315MH在的振荡频率。如果解码成功则(1) VT管脚输 出高电平，点亮绿光LED灯用于指示。(2)同时，在D0，D1，D2，D3等4个输 出管脚上按照数据码字格式输出相应的"1"， "0"电平。举例来说，如果W 户在遥控器上按下SW1按键，如果解码成功，则D0管脚置"1"， D1，D2，D3管 脚均为"0"。 D0， Dl， D2， D3管脚与控制器AT89S52分别通过330欧姆的缓冲电 阻与AT89S52的P3. 0， P3. 1， P3. 2， P3. 3管脚相连，作为控制器的输入信号 使用。
如前所述，电机控制器采用具有在系统编程(ISP)功能的AT89S52。复 位电容采用10uF，晶振为12MHz。从Pl.O， Pl. 1和Pl. 2管脚输出二路控制 信号DIR1， DIR2和P觀，分别控制电机的转向和转速。其中，PWM为脉宽调 制信号，在P丽频率一定的情况下(本实用新型采用100Hz〉. P丽占空比越大-电机转速越快，扑翼上下扑动的频率就越高，所获得的升力就越大。DIR1， DIR2同时为"0"或同时为"1"时，电机停止。通过Pl.O 口输出P丽波的基 本过程如下(1)让计时器T0工作在方式1，即16位重载模式。(2)根据 P画频率，装载T0计数初值。例如，要产生100Hz的P丽波则计数初值为EC78 (16进制)。(3)开中断，启动T0开始计时。(4)在中断程序中，对P1.0的 初值取反。为降低有效载荷，本实用新型采用单电源工作方式。直流电机釆 用12V高能电池供电，而解码器PT2272-M4和控制器AT89S52则需要采用5V 供电，所以采用了 5伏直流稳压芯片78L05。为降低电源总线的噪声，采用了0. luF旁路电容和47uF的电解电容，防止电压的浪涌和过冲起到保护译码器
和控制器的作用。
如图4所示电机驱动器原理框图，直流电机驱动芯片采用L293D。 L293D 的峰值电压为36V，峰值电流1A，满足扑翼运动控制的要求。管脚IN1， IX2 分别接收控制器AT89S52发出的方向信号DIR1， DIR2; EN1. 2管脚连接控制 器的P丽端口。 4， 5， 12， 13号管脚接地；0UT1， 0UT2管脚连接直流电机的 接线端子。在提高驱动电路可靠性方面，主要采取了以下措施L293D内嵌fT 续流二极管，可较好地解决尖峰电压对控制电路的影响；图4中的0. 1liF电 容为旁路电容，用以吸收电源线上的瞬时脉动噪声，470uF的电解电容用以吸 收过冲电流。我们选取耐压50伏的旁路电容和电解电容；此外，为了进一步 降低DC马达造成的电磁干扰，将DC电机的供电线绞合，并远离高频接收电 路的天线。
本实用新型提出的无线遥控装置，适用于图1提到的双曲柄双摇杆扑翼 机构。对其他类型的扑翼机构如单曲柄双摇杆扑翼，空间连杆扑翼等同袢适 用。
权利要求1、一种微型扑翼机构无线遥控装置，包括无线编码发射器、接收解码器、电机控制器和电机驱动器，操作键经过无线编码发射器后发出控制信号，接收解码器接收信号后解码输出信号到电机控制器，由电机控制器发出信号到电机驱动器驱动机构动作，其特征在于，无线编码发射器包括编码电路和高频发射电路，编码电路利用编码芯片PT2262处理信号，用315MHz载波调制后输出，进入高频发射电路通过23.5cm的拉杆式天线发射出去，接收解码器包括高频接收电路和解码电路，解码电路采用与PT2262匹配的PT2272-M4芯片，高频接收电路接收信号输入解码电路解码信号，将解码信号输入电机控制器。
2、 根据权利要求l所述微型扑翼机构无线遥控装置，其特征在于，所述电机 控制器采用具有在系统编程功能的AT89S52，输出三路控制信号分别控制电机 的转向和转速，所述电机驱动器采用直流电机驱动芯片L293D。
3、 根据权利要求l所述微型扑翼机构无线遥控装置，其特征在于，所述编码 电路中编码芯片PT2262的A0到A7为地址管脚设为"开路"状态；管脚Vss 接地；D3， D2，D1，D0管脚为指令输入端，分别与SW1,SW2，SW3，SW4按键通过 上拉电阻连接；TE管脚为发射使能管脚，低电平有效，与电源负极连接，OSCi、 0SC2管脚连接振荡电阻4. 7兆欧姆，使振荡时钟频率稳定在315 MHz的ISM 频段；信号通过315MHz的载波进行调制后，由管脚DOUT输出；D(XJT的输出 信号输入到高频发射电路。
4、 根据权利要求l所述微型扑翼机构无线遥控装置，其特征在于，所述解码 电路中的解码芯片PT2272-M4的DIN管脚接高频接收电路接收的调制波，通 过内部电路进行解调以获得发射的数据码字；0SC1, 0SC2管脚连接振荡电阻，以产生315MH在的振荡频率；在D0， Dl， D2， D3输出管脚上按照数据码字格式 输出相应的电平信号。
专利摘要本实用新型涉及一种微型扑翼机构无线遥控装置，采用成熟的无线电遥控编码和解码组件PT2262和PT2272-M4芯片，工作于315MHz的ISM频段，在简化遥控电路设计的同时，使遥控距离可达1000米(空间无障碍)，与一般的基于SOC无线单片机的方案相比，控制距离远而控制成本低。
文档编号B64C33/00GK201249876SQ20082015176
公开日2009年6月3日 申请日期2008年8月8日 优先权日2008年8月8日
发明者孙玉国 申请人:上海理工大学