比例遙控控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其原理

遠(yuǎn)程控制技術(shù)又稱為遙控技術(shù)，是指實(shí)現(xiàn)對被控目標(biāo)的遙遠(yuǎn)控制，在工業(yè)控制、家用電器、無線電運(yùn)動以及兒童玩具等領(lǐng)域都有非常廣泛的應(yīng)用。遙控技術(shù)可以分為單通道遙控和多通道遙控，也可以分為開關(guān)型遙控和比例型遙控。

本文主要介紹了使用到單片機(jī)部分的控制電路，包括發(fā)射機(jī)電路和接收機(jī)電路。發(fā)射機(jī)采用電位器分壓作為比例控制信號，由4路A／D電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，各個通道數(shù)字信號連同兩路開關(guān)量由單片機(jī)進(jìn)行多通道編碼，編碼信號由串行口送出，最后由發(fā)射模塊發(fā)射。接收機(jī)主要負(fù)責(zé)把收到的信號放大并從中解調(diào)出編碼信號，最后由伺服機(jī)把接收機(jī)收到的電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的機(jī)械動作，由此實(shí)現(xiàn)方向和速度的控制。

外觀上，在遙控器的發(fā)射端應(yīng)該有帶旋鈕的比例表盤，把5 V電壓平均分成360°，每一個小的度量單位就代表一定的電壓值，當(dāng)旋鈕轉(zhuǎn)動一定角度時，也就是輸入給發(fā)射單片機(jī)一定的電壓值，與此同時，發(fā)射單片機(jī)一直以一定的時間間隔去查詢當(dāng)前的速度并讀入到單片機(jī)內(nèi)部，并根據(jù)計(jì)算公式計(jì)算出模型應(yīng)該前進(jìn)的距離或者當(dāng)前應(yīng)該的速度且根據(jù)此值設(shè)置相應(yīng)的計(jì)數(shù)／定時器的初值，然后由系統(tǒng)外部驅(qū)動電路（伺服機(jī)）把接收單片機(jī)收到的電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的機(jī)械動作，即前進(jìn)一定距離或者作加減速運(yùn)動；當(dāng)定時器溢出產(chǎn)生中斷以后，外部相應(yīng)的驅(qū)動電路也幾乎同時發(fā)出控制信號控制模型停止任何動作。

使用比例遙控的優(yōu)點(diǎn)有很多。例如：控制靈活；可以調(diào)整遙控的距離且調(diào)整的最大距離比一般遙控遠(yuǎn)；可以根據(jù)使用者的意愿實(shí)現(xiàn)模型的速度改變；線路簡單，抗干擾能力強(qiáng)；伺服機(jī)構(gòu)（包括齒輪箱和伺服馬達(dá)）簡單等等。

1 比例遙控設(shè)備的基本原理

一般比例遙控系統(tǒng)的功能框圖如圖1所示。

圖1（a）中，鍵盤用于產(chǎn)生發(fā)射端控制信號；編碼器對控制信號進(jìn)行編碼；顯示器顯示受控對象及其受控狀態(tài)類別；發(fā)射機(jī)將操縱指令轉(zhuǎn)換為帶有控制信息的無線電信號并將此信號進(jìn)行功率放大，以滿足發(fā)射功率的要求。

圖1（b）中，解碼器將編碼信號譯成控制信號；控制器對受控對象實(shí)施控制；接收機(jī)接收發(fā)射機(jī)發(fā)出的無線電信號，同時將接收到的信號放大并從中解調(diào)出編碼信號，一般和發(fā)射機(jī)配套使用。由于接收機(jī)是裝在模型上的，一般都應(yīng)該盡量做到小巧，同時還應(yīng)具有很高的靈敏度，能接收較遠(yuǎn)距離發(fā)射的無線電信號。

遙控設(shè)備的基本工作原理是：操縱者通過手中的遙控發(fā)射機(jī)（撥動發(fā)射機(jī)上的旋鈕或者搖桿）將控制模型前進(jìn)、后退、加速或減速的指令變成電信號并將其發(fā)射到空中；模型上裝載的遙控接收機(jī)收到這些電信號并由伺服舵機(jī)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的機(jī)械運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)對模型的遙控。