专利名称：航模与电玩多用途控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种飞行控制器，特别是一种既可用于航空模型遥控、又可用于 电脑模拟飞行游戏的航模与电玩多用途控制器。
背景技术：
传统的航空模型无线电遥控器包括两个摇杆，其中一个摇杆横向运动控制航模飞 机方向舵和纵向运动控制升降舵；另一个摇杆左右运动控制副翼以及纵向运动控制油门。 这两个摇杆均为比例通道(即舵机转动角度与手柄运动角度相关)。控制油门的摇杆不可 自动回中，为固定式比例通道。其余摇杆均可自动回中。这4个方向的传感器均为普通电 位器。另外还包括开关通道，只有2种状态-开与关。遥控器一般都包括发射天线，发射经 调制的载波信号。部分遥控器还带有液晶显示屏，显示遥控器的信号发射频率、剩余电量等 相关参数。传统的航空模型无线电遥控器的工作流程是遥控器内传感电位器将动作转变为 连续变化的电压信号，经机内编码电路处理成特定的指令信号，再经过机内高频信号发射 头载波处理，由天线把无线电信号发射出去。接收机将接收到的无线电信号进行信号变换、 放大、去除干扰，再经过解码处理，输出与舵机相适应的脉冲信号，送入舵机。舵机执行动 作，控制飞机舵面以完成操控。传统的航空模型无线电遥控器是一种比较专业的遥控设备，它在遥控飞机时，通 常需要两个手拇指同时操作遥控器的两个操作手柄，操作不方便，使用手感较差；且与飞行 员操纵真实飞机的操纵方式完全不同；使用者需经过专业训练才能熟练掌握；由于手柄的 力臂较短，因而手指移动一定距离时，角度变化大，不容易精确控制。而传统航模无线电遥控器手柄的机械式微调结构是通过移动微调杆，从而改变传 感电位器的安装角达到校准航模飞机上各舵面的置中位。传统机械式微调存在的缺点很多，由于调整的对象是电位器与遥控手柄的安装角 度，所以必定会存在死角，也就是说必定会有一端电压无法调为零，在一定程度上会影响模 型的飞行性能(舵机动作也会有死角)。而较高端的航模遥控器则使用数字式调整，直接在 航模遥控器内的处理芯片内调整信号，虽不存在死角，但其步进幅度受所用芯片限制，而且 需要软件和硬件配合才能发挥功能，实现成本较高。莱仕达PXN-2119双翼模拟飞行摇杆只能用于电脑的模拟飞行游戏。包括一个飞 行动力控制杆和一个飞行姿态控制杆，通过USB线与电脑连接。该模拟飞行摇杆拥有7个 比例通道、16个开关通道和2个8方向苦力帽，各通道功能可在电脑上设置。比例通道的传 感器均为普通电位器。飞行姿态控制杆可以单独使用，包括4个比例通道、12个开关通道和 1个8方向苦力帽。两杆之间通过一根9线的S端子线相连。
图1为模拟飞行摇杆的内部电路结构框图。工作原理是飞行姿态控制杆和飞行 动力控制杆上的7个电位器与M个轻触开关(8方向苦力帽实质为4个轻触开关)把动作 过程转变为连续变化的电压信号或触发电信号。在飞行动力控制杆上的信号经过编码电路处理后通过S端子线发送给在飞行姿态控制杆上的主控电路；飞行姿态控制杆上的信号直 接送入主控电路。主控电路进行信号处理，并通过USB线发送给电脑。模拟飞行摇杆是按照真实的飞机使用的操纵杆设计的。飞行姿态控制杆左右运动 用于控制航空模型的副翼，上下运动控制航空模型的升降舵，左右转动控制航空模型的方 向舵。飞行动力控制杆前后运动控制航空模型的油门大小；同时上面另外两个比例通道可 以控制襟翼节流阀等。与真实的飞机操纵杆基本相同。
实用新型内容为了解决上述的技术问题，本实用新型的目的是提供一种简便、控制直观的航模 与电玩多用途控制器。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是航模与电玩多用途控制器，包括飞行动力控制杆和飞行姿态控制杆，所述飞行动 力控制杆包括编码电路，所述编码电路连接有苦力帽、轻触开关和比例通道，所述飞行姿态 控制杆包括原杆主控电路，所述原杆主控电路连接有苦力帽、轻触开关和比例通道，所述编 码电路与原杆主控电路连接，所述编码电路还连接有自动切换电路A，所述自动切换电路A 连接有油门和襟翼，所述原杆主控电路连接有自动切换电路B，所述自动切换电路B连接有 八通道控制板、升降舵、方向舵、副翼和开关，所述八通道控制板分别与自动切换电路A和 自动切换电路B连接。进一步作为优选的实施方式，所述原杆主控电路还连接有USB接口。进一步作为优选的实施方式，所述八通道电路板包括微处理器，所述微处理器连 接有蜂鸣器报警电路、高频信号发射头和微调电路。进一步作为优选的实施方式，所述报警电路为NE555集成电路为核心的报警电路。本实用新型的有益效果是本实用新型模拟飞行游戏是一种航空模型控制器，使 用模拟飞行游戏的飞行摇杆控制航空模型，达到简便、直观的效果；具有适用于模拟飞行游 戏和航空模型飞机的优点。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是模拟飞行摇杆的内部电路结构框图；图2是航模与电玩多用途控制器的电路框图；图3是八通道控制板的电路图；图4是八通道控制板传感器、微调电路和反向开关图；图5是低电压报警电路的电路图；图6是自动切换电路的总控制继电器和各信号切换继电器的电磁线圈图；图7是位于飞行动力控制杆的自动切换电路图；图8是位于飞行姿态控制杆的自动切换电路图。
具体实施方式
参照图2，航模与电玩多用途控制器，包括飞行动力控制杆和飞行姿态控制杆，所述飞行动力控制杆包括编码电路，所述编码电路连接有苦力帽、轻触开关和比例通道，所述 飞行姿态控制杆包括原杆主控电路，所述原杆主控电路连接有苦力帽、轻触开关和比例通 道，所述编码电路与原杆主控电路连接，所述编码电路还连接有自动切换电路A，所述自动 切换电路A连接有油门和襟翼，所述原杆主控电路连接有自动切换电路B，所述自动切换电 路B连接有八通道控制板、升降舵、方向舵、副翼和开关，所述八通道控制板分别与自动切 换电路A和自动切换电路B连接。进一步作为优选的实施方式，所述原杆主控电路还连接有USB接口。进一步参照图3，作为优选的实施方式，所述八通道电路板包括微处理器，所述微 处理器连接有蜂鸣器报警电路、高频信号发射头和微调电路。进一步参照图5，作为优选的实施方式，所述报警电路是以定时器NE555集成电路 为核心的报警电路。作为上述方案的一种改进，该航模与电玩多用途控制器的控制真实直观。该模拟 飞行摇杆是以真实战斗机的飞行操纵杆为原型去设计和制造，故其有着同真实飞机操纵杆 高度相似的外观和手感。飞行动力控制杆上原设计了一个调节摩擦力旋钮，可以调节推拉 油门的阻力，达到油门控制高仿真的效果。由于是用模拟飞行摇杆进行改造的，其外观基本 不改变，也没有失去其控制简单、上手容易的优点。所以，会玩模拟飞行游戏的就会用模拟 飞行摇杆，会用模拟飞行摇杆的使用者，不需要经过专业训练，就可以操纵航模飞机飞行。作为上述方案的一种改进，该航模与电玩多用途控制器机械结构控制更精确。由 于手柄的力臂变长了(约为传统航空模型遥控器4 6倍)，因此在获得相同的舵机转动角 度条件下，行程会更长，因而控制较传统航空模型遥控器更精确。作为上述方案的一种改进，该航模与电玩多用途控制器拥有独立的高频信号发射 头，不易干扰杆内其他电路，同时也方便更换别的高频信号发射头，适应不同场合需要，增 强了通用性。作为上述方案的一种改进，该航模与电玩多用途控制器拥有可调步进幅度的微调 装置，避免死角出现，从而更精确的控制航空模型。作为上述方案的一种改进，该航模与电玩多用途控制器具有两用的功能，不仅可 以遥控航空模型，还可以接入电脑进行模拟飞行游戏。不仅增加了飞行摇杆的用途，而且将 模拟飞行游戏控制和航空模型控制有机的结合在一起，使两方面的爱好者可以互通交流。图2为航模与电玩多用途控制器的电路框图。在航模与电玩多用途控制器里有三 套电路，为模拟飞行摇杆的原电路、八通道模型遥控电路、自动模式切换电路。八通道模型遥控电路与模拟飞行摇杆的原电路共用5个传感电位器(图2中的升 降舵、方向舵、副翼、油门和襟翼)和3个轻触开关(图2中的开关1、开关3、开关4)。这5 个传感电位器和3个轻触开关由自动模式切换电路选择切换接入的电路。当航模与电玩多用途控制器使用USB接入电脑时，自动切换开关把这5个传感电 位器和3个轻触开关接入模拟飞行摇杆的原电路，此时航模与电玩多用途控制器就相当于 原模拟飞行摇杆，可以用来玩模拟飞行游戏。当USB断开时自动模式切换电路把这5个传 感电位器和3个轻触开关接入八通道模型遥控电路，此时航模与电玩多用途控制器就相当 于航空模型遥控器，可以直接遥控航空模型。1.八通道模型遥控电路[0039]八通道模型遥控电路包括4部分八通道控制板、高频信号发射头、微调电路、低 电压报警电路。它与原模拟飞行摇杆共用5个传感电位器与3个轻触开关。用来实现直接 遥控航空模型的功能。(1)八通道控制板图3是八通道控制板的电路图。八通道控制板的作用是，将传感电位器产生的连续变化的电压信号或者开关信号 处理成有特定意义的脉冲信号，传送到高频信号发射头发射。八通道控制板上包括8个传 感电位器信号输入端，2个传感电位器5V电源端(Vcc、GND)，1个脉冲信号输出端，1个高频 信号发射头12V直流电源输出端，2个八通道控制板12V电源输入端(Vcc、GND)。8个传感 电位器信号输入的端中5个为比例通道，3个为开关通道信号。比例通道信号为0 +5V连 续变化的电压；开关通道闭合时接地。电路图中的蜂鸣器的作用是发出启动自检提示音。在图3中，Cl和Rl组成单片机的复位电路。电容C2、C3和4MHz石英晶体振荡器 组成单片机时钟信号发生器。电阻R2、R3，电容C4和三极管VTl组成PWM(脉宽调制)信 号放大器。电阻R4、R5和三极管VT2组成蜂鸣器开关电路。电容C5、C6和7805组成稳压 电路。当八通道控制板接通电源的时候，12V直流电通过7805稳压芯片稳压，输出稳定 5V直流电，其中一路供给八通道控制板上的单片机及外围电路工作，另一路供给传感电位 器电源。单片机执行自检，自检通过后开始正常工作，同时在P2. 7 口(16管脚)输出一个 高电平脉冲，导通三极管VT1，蜂鸣器发出一声“滴”。从单片机的Pl. 0 Pl. 7 口(18 25管脚)提取电压值(PI. 0 Pl. 3、Pl. 7为 比例通道，电压范围为0 5V ；Pl. 4 Pl. 6是开关通道，接通时为0V)，通过单片机内的8 路8位ADC (模拟-数字转换)转换成8位二进制数值。在20ms内有8个脉冲，平均分成8个等分，那么每个脉冲的持续时间为2. 5ms，通 过芯片自带的PWM输出来控制输出脉冲。CLO和CHO为初始化时间，那么设置初始化时间到 溢出时间为2. 5ms时候，整个小脉冲就一定是2. 5ms。在使用时能匹配功能，设置脉冲的占 空比，高电平时间为1 ans，所以根据ADC取出的8位2进制(0 255)，转换成高电平持 续时间，在转换成16进制，存储在CCAPOL和CCAPOH中，接着就可产生时能匹配，产生PWM 脉冲输出。在P2. 4输出PWM信号，由三极管VTl放大，输送给高频信号发射头。八通道控制板输出信号线接口使用3. 5mm双声道音频插头。可以同时传输高频信 号发射头的信号和直流电源。传输线使用屏蔽线，减少外来杂信号干扰。图4所示的是八通道控制板传感器、微调电路和反向开关。lin、2in、3in、4in、8in 端的电路相同，为比例通道；5in、6in、7in端为开关通道。在5个比例通道上均设置有通道反向开关。反向开关设置在传感电位器电源线 上，通过改变流经传感电位器电流方向来改变信号反向。(2)微调电路图4中的2个50K电位器和1个IOK的电位器构成该航模与电玩多用途控制器传 感电位器的微调器，微调器的作用是在主电位器在置中时，校正舵面的位置。原理是微量增 加或减少主电位器信号线相对于地线的电压。其中IOK电位器为微调主电位器；2个50K微调电位器用于调节微调主电位器的步进幅度，以及调整的上下限。(3)高频信号发射头航模与电玩多用途控制器的高频信号发射头取自航空模型无线电遥控器内的高 频信号发射头模块(遥控器型号为WFLY-FT06A)，用来把脉冲信号进行载波处理，并通过发 射天线发送出去。高频信号发射头包括2根电源线(Vcc、GND，使用12V直流电源)和1根信号线、 载波处理和发射电路以及发射天线。发射频率由高频信号发射头上所插的石英晶体振荡器 决定，与航空模型无线电接收机上的石英晶体振荡器频率相同，配套使用；石英晶体振荡器 可以随时更换，防止其他同频率遥控器干扰。高频信号发射头的输入端只有一个3. 5mm双声道音频插座，与八通道控制板输出 信号线的插头配合使用。高频信号发射头可以直接使用控制杆的直流电源，而不需要单独 配备电源为其供电。(4)低电压报警电路图5为低电压报警电路的电路图。用来监视电池电压情况，以免发生电池电压过 低引起电路不工作，导致模型飞机失控。当电池降低到设定报警阀值时，NE555的4脚变成高电平，场效应管VNlOKM截止， 从而触发定时器NE555，产生方波报警音频信号。图5中电阻R5用于调节报警阀值，根据实际需要调节。整个电路并联在电池两端。2.自动模式切换飞行姿态控制杆和飞行动力控制杆，各设置有一个自动模式切换电路，其功能是 自动判断工作状态是在模拟飞行游戏摇杆模式还是在航模飞行控制模式。航模遥控器与飞行遥杆自动切换电路如图6、图7、图8所示。图6是自动切换电 路的总控制继电器和各信号切换继电器的电磁线圈。图7是位于飞行动力控制杆的自动切 换电路。图8是飞行姿态控制杆的自动切换电路。模拟飞行游戏摇杆模式和航模飞行控制模式切换的实现是通过信号切换继电器 Jl J3完成的；继电器J4用于控制原游戏杆主控电路板和信号切换继电器Jl J3的电 源通断。所有继电器的电源均来自USB 口。在图6中可以看出，继电器J4用于控制总电源开关。在图7中可以看出，继电器Jl用于控制油门与襟翼的信号第一步切换。在图8中可以看出，继电器J2用于控制油门与襟翼的信号第二步切换以及控制升 降舵与方向舵的信号切换。继电器J3用于控制收放襟翼、轻触开关的信号切换。图8是飞行姿态控制杆自动切换电路，当USB接口未接入电脑时，所有继电器不工 作，5个传感电位器和3个轻触开关接入八通道控制板，用于控制飞机模型。其余未用的传 感电位器和轻触开关信号线不改动，仍然接回原游戏摇杆的主控电路板。当USB接口接入电脑时，主控制继电器J4工作，常开触头J4-1、J4-2闭合，原游戏 摇杆的主控电路板工作；同时信号切换继电器Jl J3工作，所有信号线均接入原游戏摇杆 的主控电路板，同时断开与八通道控制板的连接。图7和图8是两块电路板，插座Zl和插座Z2是通过S端子线连在一起的。考虑到继电器工作时会消耗部分能量，5个继电器功耗在0. 8W左右；飞行摇杆工作在飞行模式时，是在户外，由电池作为电源；USB接口正常情况下能提供2. 5ff(5VX0. 5A =2. 5W)的功率，原摇杆本身最大功耗为0. 65ff(5VX0. 13A = 0. 65W，产品说明书提供的数 据。所以将继电器工作时定义为游戏摇杆模式。3.为符合户外使用，以及方便更换电池，增强通用性，八通道控制板的电源接口使 用航空模型锂聚合物电池的T型插座。以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所 述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同 变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
权利要求1.航模与电玩多用途控制器，包括飞行动力控制杆和飞行姿态控制杆，所述飞行动力 控制杆包括编码电路，所述编码电路连接有苦力帽、轻触开关和比例通道，所述飞行姿态控 制杆包括原杆主控电路，所述原杆主控电路连接有苦力帽、轻触开关和比例通道，所述编码 电路与原杆主控电路连接，其特征在于所述编码电路还连接有自动切换电路A，所述自动 切换电路A连接有油门和襟翼，所述原杆主控电路连接有自动切换电路B，所述自动切换电 路B连接有八通道控制板、升降舵、方向舵、副翼和开关，所述八通道控制板分别与自动切 换电路A和自动切换电路B连接。
2.根据权利要求1所述的航模与电玩多用途控制器，其特征在于所述原杆主控电路 还连接有USB接口。
3.根据权利要求1所述的航模与电玩多用途控制器，其特征在于所述八通道电路板 包括微处理器，所述微处理器连接有蜂鸣器报警电路、高频信号发射头和微调电路。
4.根据权利要求3所述的航模与电玩多用途控制器，其特征在于所述报警电路是以 NE555为核心的报警电路。
专利摘要本实用新型公开了航模与电玩多用途控制器，包括飞行动力控制杆和飞行姿态控制杆，所述飞行动力控制杆包括编码电路，所述飞行姿态控制杆包括原杆主控电路，所述编码电路与原杆主控电路连接，所述编码电路还连接有自动切换电路A，所述自动切换电路A连接有油门和襟翼，所述原杆主控电路连接有自动切换电路B，所述自动切换电路B连接有八通道控制板、升降舵、方向舵、副翼和开关，所述自动切换电路A分别与自动切换电路B和八通道控制板连接。本实用新型的一种航空模型控制器，使用模拟飞行游戏的飞行摇杆控制航空模型，达到简便、直观的效果；具有适用于模拟飞行游戏和航空模型飞机的优点。本实用新型应用于航模遥控。
文档编号A63F13/02GK201894848SQ201020561769
公开日2011年7月13日 申请日期2010年10月13日 优先权日2010年10月13日
发明者于斌, 李航, 甘霖, 赵智博, 陈强 申请人:广州民航职业技术学院