专利名称：数字比例遥控设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种遥控设备，尤其是一种用于模型、玩具、靶机上的比例遥控设备。
背景技术：
比例遥控设备是开展航模活动的必要器材，它的可靠性和抗干扰能力对安全的开展航模活动，优质的做出特技动作至关重要。为了解决这一问题人们开发了PCM比例遥控设备(《航空模型》2001年第四期第19页)。这种设备首先在发射机中的编码电路通过模/数(A/D)转换，把控制手柄上电位器产生的模拟信号转换成数字脉冲信号，在接收机中解码电路收到这种数字编码信号后，再经过数/模(D/A)转换，将数字信号还原成模拟信号，再由此模拟信号控制舵机。以上设备虽然能通过数字滤波消除部分干扰和电位器接触不良对编码电路和解码电路的影响，但在进行D/A转换后仍然是用模拟信号控制舵机，而舵机中的位置检测元件依然是电位器，因电位器接触不良而造成的跳舵隐患并没有被消除。为解决电位器接触不良而选用质量好、耐磨损的电位器产品必然增加产品的成本，但随着使用次数的增加，因电位器接触不良而造成的跳舵隐患依然存在。
发明内容
为克服现有遥控设备因电位器接触不良而造成的跳舵隐患，本实用新型提供了一种数字比例遥控设备，它能有效地消除遥控设备因电位器接触不良或其它干扰而造成的安全和可靠性隐患。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是发射机的控制手柄中的位置检测元件采用光电编码器，这些传感器产生的数字信号直接输入单片机或其它数字电路进行处理，在单片机或其它数字电路中通过数字滤波等抗干扰措施有效的消除其它干扰信号，数字信号经编码处理后再经过无线电射频发射电路调制、放大，最后从发射天线发射出去。接收机中无线电射频接收电路接收到高频信号后，经检波、放大、整形后输入单片机或其它数字电路，在单片机或其它数字电路中先通过数字滤波等抗干扰措施消除电波传播过程中的干扰信号，再经过解码得到控制信号。这些控制信号可以有以下两种方式控制舵机一种方法是这些控制信号直接输送给数字化舵机，在舵机中位置检测元件也采用光电编码器，这些传感器产生的位置数字信号直接输入舵机中的单片机或其它专用数字电路进行处理，单片机或其它专用数字电路对控制信号和位置数字信号进行比较后控制舵机中的电动机转动，从而达到控制目的。另一种方法是将舵机中位置检测元件(光电编码器)产生的位置数字信号直接输入接收机中的单片机或其它专用数字电路进行处理，单片机或其它专用数字电路对控制信号和位置数字信号进行比较后直接控制舵机中的电动机转动，从而达到控制目的。
本实用新型的有益效果是由于位置检测元件采用光电编码器或光栅传感器，这些传感器都是非接触性传感器，从而避免了因接触不良而产生的可靠性隐患。这些传感器产生的数字信号直接输入单片机或其它数字电路进行处理，在单片机或其它数字电路中通过数字滤波等抗干扰措施可以有效地消除其它干扰信号，这样就从根本上消除了因传感器接触不良和其它干扰带来的安全性和可靠性隐患。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的第一种实施方案的框图。
图2是本实用新型的第二种实施方案的框图。
图3是绝对型光电编码器的原理及与单片机的连接示意图。
图4是增量型光电编码器的原理及与单片机的连接示意图。
图5是一种增量型光电编码器的辨向计数软件程序流程图。
图3中1.发光二极管，2.光敏晶体管，3.单片机，4.转轴，5.编码盘。
图4中6.发光二极管，7.转轴，8.编码盘，9光敏晶体管，10.单片机。
具体实施方式
在图1中编码器1-n和单片机相连接，在单片机(mcul)中编码器1-n输入的信号经微调及设定程序调整后再经编码程序编码，最后经串行输出口(TXD)输送到无线电射频发射电路发射出去。接收机中的无线电射频接收电路接收到的信号经整形电路整形，然后经串行输入口(RXD)输入单片机(mcu2)，在单片机(mcu2)中先经数字滤波程序滤除干扰信号再经解码程序解码得到每个舵机的控制信号，然后这些控制信号被输送到舵机1--n中。在每个舵机中(以舵机1为例)编码器通过齿轮随电动机(M)转动从而产生舵机的位置信号，位置信号输入到比较控制电路中和控制信号进行比较，比较控制电路根据比较结果控制电动机(M)。
在图2所示的方案二中，大部分内容和图1所示的方案一相同。所不同的是在方案一中是通过舵机中的比较控制电路控制电动机转动，在方案二中改成了由单片机(mcu2)中的比较控制程序来比较控制信号和舵机位置信号，根据比较结果控制电动机(M)。单片机和电动机之间的接口电路在图中没有画出，在具体实施时请参考相关资料。
图3是绝对型光电编码器的原理及与单片机的连接示意图。图中转轴(4)和控制手柄或舵机中的电动机相联，转轴(4)带动编码盘(5)转动，编码盘左边是四个发光二极管(1)，右边对应位置是四个光敏晶体管(2)，编码盘上有四个同心圆环，分别位于四个发光二极管和四个光敏晶体管中间。每一同心圆环上黑色和透明色交替排列，黑色部分为“1”，透明色部分为“0”，每一个环代表一位二进制数，这样就可以在输出端把转轴的角度用四位二进制数输入到单片机(3)中。由图中可知绝对型光电编码器能直接把与每个角位置相对应的完整数字量输入单片机(mcu)中，但每位数字需要占用一个I/O口，这限制了数字比例通道数和位置检测精度，适用于数字比例通道较少的遥控设备中。
图4是增量型光电编码器的原理及与单片机的连接示意图。图中转轴(7)和控制手柄或舵机中的电动机相联，转轴(7)带动编码盘(8)转动，在编码盘(8)的边缘上开有相等角度的缝隙(分为透明部分和不透明部分)，在编码盘(8)左边是发光二极管(6)，右边是两只在空间相对位置有一定关系的光电晶体管(9)，当编码盘(8)转动时就会在两只光电晶体管(9)上产生在相位上相差 的两路输出信号，这两路输出信号一般要经过辨向电路鉴别增量型光电编码器的旋转方向，在相关资料中有很多的具体电路，在此不再赘述。
由于遥控动作比单片机的运算速度慢得多，因此可以用辨向计数软件代替辨向电路。在下例中，我们把图4所示的增量型光电编码器产生的两路信号分别输入单片机的P1.0口和P1.1口，在单片机中每隔一段时间执行一次由图5增量型光电编码器的辨向计数软件程序流程图所示的子程序。
由图5可以看到输入单片机的P1.0口、P1.1口的信号在相位上相差 ，我们可以设一个指针，根据P1.0口、P1.1口的信号确定指针的四种状态，每隔一定时间执行一次辨向计数子程序，每次执行辨向计数子程序时先根据指针确定要运行的程序段，没有脉冲信号时指针等于0，编码盘正转时指针等于1，若P1.1＝1则编码盘位置变量加1，编码盘反转时指针等于2，若P1.0＝1则编码盘位置变量减1，编码盘位置变量加1或减1后指针等于3，等待下一个脉冲信号的到来，这样就能在确定编码盘的位置。
同样方法，每增加一个增量型光电编码器就占用两个I/O口，增加运行一次辨向计数程序，各个编码器的辨向程序中都有自己的指针，都根据编码器自己占用的I/O口的状态确定自己的指针状态，确定各自编码盘的位置。用这种方法能设计出廉价的多通道比例遥控设备。
权利要求1.一种数字比例遥控设备，它包括发射机、接收机和舵机。发射机中包括位置检测元件、编码电路、无线电射频发射电路，由编码电路连接位置检测元件和无线电射频发射电路；接收机中包括无线电射频接收电路、解码电路，无线电射频接收电路和解码电路相连接；舵机中位置检测元件和比较控制电路相连接，比较控制电路还和接收机中的解码电路相联。其特征在于发射机和舵机中的位置检测元件是光电编码器，编码电路和解码电路是由单片机(mcu)或其它专用数字电路构成，光电编码器的数字信号输出端口直接和单片机(mcu)或其它专用数字电路的I/O口相联接。
2.根据权利要求1所述的数字比例遥控设备，其特征在于光电编码器是增量型光电编码器。光电编码器中转轴(7)和控制手柄或舵机中的电动机相联，转轴(7)带动编码盘(8)转动，编码盘一边是发光二极管(6)，另一边对应位置是光敏晶体管组(9)，光敏晶体管组的输出端和单片机(10)的I/O口相联接。
3.根据权利要求1所述的数字比例遥控设备，其特征在于光电编码器是绝对型光电编码器。光电编码器中转轴(4)和控制手柄或舵机中的电动机相联，转轴(4)带动编码盘(5)转动，编码盘一边是发光二极管组(1)，另一边对应位置是光敏晶体管组(2)，光敏晶体管组的输出端和单片机(3)的I/O口相联接。
4.根据权利要求2所述的数字比例遥控设备，其特征在于增量型光电编码器采用辨向软件辨别旋转方向。
专利摘要一种数字比例遥控设备，发射机的控制手柄中的位置检测元件采用光电编码器，它们产生的数字信号直接输入单片机或其它数字电路进行处理，在单片机或其它数字电路中通过微调设定和编码处理后再经过无线电射频发射电路发射出去。接收机的无线电射频接收电路接收到的信号经整形后输入单片机或其它数字电路，通过数字滤波等抗干扰措施消除干扰信号，再经过解码得到控制信号，这些控制信号直接输送给数字化舵机，在舵机中位置检测元件(光电编码器)产生的位置数字信号输入比较控制电路和控制信号进行比较后控制舵机中的电动机转动，从而达到控制目的。
文档编号G08C17/00GK2691671SQ20032010236
公开日2005年4月13日 申请日期2003年10月21日 优先权日2003年10月21日
发明者方凯 申请人:方凯