一种遥控直升的制造方法
【专利摘要】本发明实施例主要是设计出一种遥控直升机，包括直升机本体以及一个控制它的发射机，在所述直升机本体中设有与其主控芯片连接的超声波处理电路，用于检测所述直升机本体在飞行过程中冲顶或探底的距离，从而在直升机本体超出冲顶或探底的一个安全范围时限制其飞行动作以起到保护的作用。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明主要涉及一种遥控直升机玩具，更特定言之，本发明是一种带超声波冲顶 及探底保护功能的遥控直升机。 一种遥控直升机
【背景技术】
[0002] 现有的遥控玩具直升机经过多年的改善，在稳定性方面已经有了很大的改善，尤 其是近年随着电子陀螺技术的发展，遥控玩具直升机在锁尾的稳定性方面更是有了质的飞 越，对于此类玩具在青少年中的普及及流行提供了一个很好地平台。现有遥控玩具直升机 多采用双桨共轴技术，利用一对上桨叶和一对下桨叶的反向旋转来抵消反扭力及提供直升 机所需的动力，利于两个舵机拉动斜盘调整下桨叶的角度实现直升机的前进/后退，左侧 飞/右侧飞功能，利用上桨马达和下桨马达的速差进行左右转向，同时利用控制板内的处 理芯片和电子陀螺进行复杂的计算，从而实现直升机在转向上的稳定，方向上的平顺，实现 锁尾悬停和平稳的3个方向上的飞行。根据以上现有技术，应该遥控玩具直升机是青少年 作为益智玩具及开展第二课课堂的非常好的选择。但是经过现实飞行及广大青少年的使用 过程中仍然暴露出一个严重的问题：那就是初次使用者未经过3天左右的指导联系，仍然 不能很好地操控直升机，其对直升机上升油门的操控感以及初次飞行的陌生感和紧张感都 会造成对直升机的误操作，从而导致直升机冲顶或者摔机的故障。这就造成使用者的损失， 进而严重挫伤初次使用者的兴趣，导致其对此类产品失去兴趣。
【发明内容】
[0003] 本发明从电子控制的角度，采用两个超声波传感器分别检测冲顶的距离和探底的 距离，并在控制单元的控制程序中加以判断，如果即将冲顶则自动减少马达的转速来防止 冲顶，如果探底则适当增加马达的转速来防止摔机，结合操控者的操控，实现初学者初次的 无故障飞行，从而确保初学者的飞行稳定性及易用性。
[0004] 本发明的主要技术方案是设计出一种遥控直升机，包括直升机本体以及一个控制 它的发射机，在所述直升机本体中设有与其主控MCU芯片连接的超声波处理电路，用于检 测所述直升机本体在飞行过程中冲顶或探底的距离，从而在直升机本体超出冲顶或探底的 一个安全范围时限制其飞行动作以起到保护的作用。
[0005] 在一个实施例中，所述超声波处理电路包括超声波升压与驱动电路、主控MCU以 及超声波信号放大与处理电路，所述的超声波升压与驱动电路连接于主控MCU与超声波信 号放大与处理电路之间，受控于主控MCU发送超声波信号，且接收外界反射的超声波信号， 通过超声波信号放大与处理电路转换为数字信号发送给主控MCU，进一步包括电源管理电 路，用于对所述超声波升压与驱动电路、主控MCU以及超声波信号放大与处理电路提供工 作电压，其中所述超声波升压与驱动电路具有：上超声波传感器，用于感测所述直升机本体 的冲顶距离；下超声波传感器，用于感测所述直升机本体的探底距离；以及升压驱动电路， 连接于所述主控MCU与上超声波传感器、下超声波传感器之间，用于传输来自主控MCU的超 声波驱动信号，以控制所述上超声波传感器、下超声波传感器的工作状态。
[0006] 在一个实施例中，所述主控芯片进一步连接和控制马达驱动电路，例如直升机本 体设有上下两个同轴螺旋桨，则分设有上桨马达驱动电路和下桨马达驱动电路，用于分别 驱动直升机本体上下桨马达的转速。
[0007] 在另一个实施例中，在所述的直升机本体上设置连接所述主控MCU的状态开关， 用于设定遥控直升机的多个使用状态。所述主控芯片进一步根据来自发射机的使用状态信 号控制所述超声波处理电路。或者，在直升机尾部可装设控制按键（例如模式选择开关以 及相应状态的LED指示灯），由使用者加以操作来限定此直升机玩具的使用状态。例如规定 这些使用状态为"初学"、"练习"和"高级"三种。
[0008] 其中在"初学"状态下，在所述的直升机本体在一个室内封闭空间内飞行的过程 中，若所述上超声波传感器通过反射波感测到直升机本体距离封闭空间的顶面小于第一设 定值时，控制马达驱动电路减低直升机本体马达的转速直至所述距离大于第一设定值；若 所述下超声波传感器感测到直升机本体距离封闭空间的底面小于第二设定值时，控制马达 驱动电路增大直升机本体马达的转速直至所述距离大于第二设定值。
[0009] 在"练习"状态下，在所述的直升机本体在一个封闭空间内飞行的过程中，若所述 上超声波传感器感测到直升机本体距离封闭空间的顶面小于第一设定值时，控制马达驱动 电路减低直升机本体马达的转速直至所述距离大于第一设定值。
[0010] 其中，第一预设值限定为0至0. 5m内，第二预设值限定为0至0. 3m内。
[0011] 本发明的技术效果：因为设置了模式选择开关，分为初学，练习和高级三种模式， 在初学者阶段，上、下超声波传感器均起作用，很好地解决了初学者对直升机上升/下降操 控杆（油门杆）的陌生和紧张，使其能够很快地熟悉直升机操作，从而平添飞行乐趣，同时 做到了不冲顶、不摔机，避免了不必要的损失，也是使用者的兴趣大大提高。而在练习者模 式，用户已经对油门杆的操控有了一定掌控，因而摔机的可能性大大降低，因此在这一阶段 只有上超声波传感器起作用即可，防止冲顶。而在最后的高级阶段，使用者已经完全掌握了 油门杆的操控，为避免乐趣性的降低，因而此阶段无任何保护，是有着可以尽情体验飞行的 乐趣。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1示意性绘示出本发明超声波处理电路的功能原理框图；
[0013] 图2绘示出本发明一个使用状态实施例的示意图；
[0014] 图3为本发明超声波处理电路的局部电路原理图。
【具体实施方式】
[0015] 在一个较佳实施例中，所述超声波处理电路包括：上超声波传感器10,用于感测 所述直升机本体在封闭空间，例如室内的可能冲顶距离，下超声波传感器11，用于感测所述 直升机本体的探底距离，与上超声波传感器10和下超声波传感器11耦合的超声波信号放 大与处理电路12,用于将传感器10、11接收到的反射超声波信号转换为数字方波信号，主 控MCU芯片13,接收并处理此数字信号，超声波升压及驱动电路14,连接于所述主控MCU芯 片13与上超声波传感器10、下超声波传感器11之间，用于传输来自处理器13发出的超声 波驱动信号，以控制所述上超声波传感器10、下超声波传感器11的开关与工作状态，以及 连接所述超声波升压驱动电路14的电源管理电路15,用于根据处理器13的电平信号对所 述上超声波传感器10、下超声波传感器11进行工作电源的开关控制。主控MCU芯片13可 以连接外部单片机，用于与发射机做信号处理和交互。所述主控MCU芯片13还可连接及控 制内部的马达驱动电路，例如直升机本体设有上下两个同轴螺旋桨，则分设有上桨马达驱 动电路和下桨马达驱动电路，用于分别驱动直升机本体上下桨马达的转速。
[0016] 在直升机尾部可装设控制按键，由使用者加以操作来限定此直升机玩具的使用状 态。例如规定这些使用状态为"初学"、"练习"和"高级"三种，方便初学者从低级到高级进 阶。直升机本体的尾部有模式开关可选择工作模式。在一个例子中，直升机本体的发射机 具有油门操纵杆和方向操纵杆，例如在控制油门操纵杆向上推动会导致直升机本体上升飞 行，将油门操纵杆向下拉动时则会导致直升机下降。而将方向操纵杆向上推动会导致直升 机向前倾斜，而同样地，将方向操纵杆向下拉则会导致直升机向后倾斜。在另一个例子中， 发射机具有显示界面，其中显示出直升机的控制状态以及飞行模式。
[0017] 模式1 :将直升机尾部的模式选择开关01拨到最前面（参照图2中所示位置），然 后打开发射机和直升机本体的电源进行操控飞行。此时为"初学"模式，直升机的上超声波 传感器10和下超声波传感器11均处于工作状态，此时操控者推动油门摇杆，直升机处于 距离地面0. 3米左右至距离顶部0. 5米左右的范围飞行，当直升机距离顶部少于0. 5米左 右时，直升机自动减低油门，停止上升，下降到0.5米左右以内恢复正常操控。当直升机 距离底部少于0.3米左右时，直升机自动增加油门，停止下降，上升到0.3米左右以上恢 复正常操控。
[0018] 模式2 :将直升机本体尾部的模式选择开关拨到中间（参考图示），然后打开发射 机遥控器和直升机电源进行操控飞行。此时为"练习"模式。直升机的上超声波传感器10 处于工作状态，下超声波传感器11不工作。此时操控者推动油门摇杆，直升机处于距离 地面至距离顶部0.5米左右的范围飞行，当直升机距离顶部少于0.5米左右时，直升机自 动减低油门，停止上升，下降到0.5米左右以内恢复正常操控。
[0019] 模式3 :将直升机本体尾部的模式选择开关拨到最后面（参考图示），然后打开发 射机遥控器和直升机电源进行操控飞行，此时为"高级"模式，用户已经基本掌握本发明直 升机的操控，直升机本体内的上超声波传感器10和下超声波传感器11均不工作。此时操 控者推动油门摇杆，直升机处于完全操控飞行阶段，用户可自由体验飞行乐趣。
[0020] 在一个实施例中，在直升机处于倾斜状态时，同样地满足前述方式，在超出当直升 机距离顶部少于0.5米左右时，直升机自动减低油门，停止上升，下降到0.5米左右以内 恢复正常操控，当直升机距离底部少于0.3米左右时，直升机自动增加油门，停止下降， 上升到0. 3米左右以上恢复正常操控。
[0021] 参照图3,示意性地绘示出超声波处理电路的局部电路图，其中主控MCU芯片13的 左上侧引脚连接有模式开关M0DE_SWITCH，用于切换这三种模式，并通过电源芯片IC5加以 供电。升压驱动电路包括连接主控MCU引脚PD0的使能端，以及连接引脚PD1和TO2的2 个电子开关IC2和IC3,用于输出40KHz方波信号，通过使能端来控制电子开关的通断，例如 使用图示的M0S管开关Ql，Q2, Q3,当主控MCU输出为+3V高电平信号时，Q3导通，输出给 Q1、Q2低电平，由于Q1，Q2反向，因此Q2导通，Q1截止，使得开关IC2或IC3(作为电子继电 器，输出PWM波形）导通。连接每一电子开关的升压电路包括电容C5和电感L2,在前端电 子开关导通时，电感L2将输入的电能转换为磁场能加以储存，当使能端的MOS开关关断后， 将储存磁场能转换为电能，再与MOS开关导通后输入的电能进行叠加实现升压至大约7V， 通过超声波探头TANSDUCER1模拟输出超声波信号，其中进一步设定肖特基二极管D1起隔 止作用，加上电容滤波后得到平滑波形加以输出。在此实例中，通过使能端激励所述电子开 关导通，以传递给升压电路电压信号进行升压后，经过上超声波传感器或下超声波传感器 发射超声波信号。
[0022] 参照图3,超声波信号放大与处理电路包括连接所述上、下超声波传感器探头 TRANSDUCER1和TRANSDUCER2的电子开关IC12, IC13,根据探头接收到的反射超声波信号转 换为方波信号并在节点处加以耦合，通过C4滤波后输出给运放IC4, IC4接收此方波信号 加以放大并传输给主控MCU的XMEGAC0MPARAT0R端子。进一步地为运放IC4接入电源芯片 IC6加以供电。
[0023] 本发明的较佳实施例仅作为描述和解释，并非对本发明的技术方案的限制，本发 明所要求保护的主题范围是由所附权利要求加以限定的。
【权利要求】
1. 一种遥控直升机，包括直升机本体以及一个控制它的发射机，其特征在于：在所述 直升机本体中设有超声波处理电路，用于检测所述直升机本体在飞行过程中冲顶或探底的 距离以控制直升机本体的飞行动作，其中所述超声波处理电路包括超声波升压与驱动电 路、主控MCU以及超声波信号放大与处理电路，所述的超声波升压与驱动电路连接于主控 MCU与超声波信号放大与处理电路之间，受控于主控MCU发送超声波信号，且接收外界反射 的超声波信号，通过超声波信号放大与处理电路转换为数字信号发送给主控MCU，进一步包 括电源管理电路，用于对所述超声波升压与驱动电路、主控MCU以及超声波信号放大与处 理电路提供工作电压，其中所述超声波升压与驱动电路具有：上超声波传感器，用于感测所 述直升机本体的冲顶距离；下超声波传感器，用于感测所述直升机本体的探底距离；以及 升压驱动电路，连接于所述主控MCU与上超声波传感器、下超声波传感器之间，用于传输来 自主控MCU的超声波驱动信号，以控制所述上超声波传感器、下超声波传感器的工作状态。
2. 根据权利要求1所述的遥控直升机，其特征在于：进一步在所述的直升机本体上设 置连接所述主控MCU的状态开关，用于设定遥控直升机的多个使用状态。
3. 根据权利要求1所述的遥控直升机，其特征在于：所述主控MCU进一步连接和控制 马达驱动电路，用于根据超声波信号放大与处理电路传递的数字信号驱动直升机本体马达 的转速。
4. 根据权利要求1所述的遥控直升机，其特征在于：所述主控MCU进一步根据来自发 射机的使用状态信号控制所述超声波处理电路。
5. 根据权利要求1至3之任一项所述的遥控直升机，其特征在于：在第一使用状态下， 在所述的直升机本体在一个封闭空间内飞行的过程中，若所述上超声波传感器感测到直升 机本体距离封闭空间的顶面小于第一设定值时，控制马达驱动电路减低直升机本体马达的 转速直至所述距离大于第一设定值；若所述下超声波传感器感测到直升机本体距离封闭空 间的底面小于第二设定值时，控制马达驱动电路增大直升机本体马达的转速直至所述距离 大于第二设定值。
6. 根据权利要求1至3之任一项所述的遥控直升机，其特征在于：在第二使用状态下， 在所述的直升机本体在一个封闭空间内飞行的过程中，若所述上超声波传感器感测到直升 机本体距离封闭空间的顶面小于第一设定值时，控制马达驱动电路减低直升机本体马达的 转速直至所述距离大于第一设定值。
7. 根据权利要求1所述的遥控直升机，其特征在于：所述升压驱动电路包括连接所述 主控MCU引脚的使能端及电子开关，以及连接此等电子开关的升压电路，通过使能端激励 所述电子开关导通，以传递给升压电路电压信号进行升压后，经过上超声波传感器或下超 声波传感器发射超声波信号。
8. 根据权利要求7所述的遥控直升机，其特征在于：所述使能端包括MOS开关阵列，激 励电子开关产生方波信号。
9. 根据权利要求1所述的遥控直升机，其特征在于：所述超声波信号放大与处理电路 包括连接所述上、下超声波传感器的电子开关，根据接收到的超声波信号转换为方波信号 并加以耦合；运放，接收此方波信号加以放大并传输给主控MCU。
【文档编号】G08C23/02GK104107549SQ201410320619
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】丁建峰, 陈曼天, 芮章杰, 陈向阳, 沈昌群 申请人:浙江飞神车业有限公司