无线电遥控具有可控距离远、可穿透墙体等障碍物、操作方便灵活的特点,在生产、生活、娱乐等各个方面都得到了广泛的应用。本篇以一款电动汽车模型的遥控电路为例,介绍无线电遥控电路的分析方法。
电路控制原理
图3-48所示为无线遥控车模控制电路的电路图,包括发射和接收两大部分。发射电路为一微型无线电遥控器。
图3-48 无线遥控车模电路图接收控制电路由5部分组成:①无线接收模块IC1构成的无线电接收和解码电路,接收遥控器发出的无线电遥控指令并将其解码为A、B、C、D控制信号。②与门D1、D3、与非门D5、D6构成的脉冲形成电路,将解码电路输出的控制信号转换为前进(A)、左转弯(B)、右转弯(C)、倒退(D)等控制脉冲。③与门D2、D4构成的逻辑互锁控制电路,保证电路不会处于同时执行“前进”和“后退”指令的错误状态。④D触发器D7、D8构成的正转、反转控制电路,控制驱动电路的工作状态。⑤时基电路IC2~IC5构成的左、右直流电动机驱动电路,使直流电动机按照指令正转、反转或停转,以实现车模的遥控运动。
该车模的前进、倒退、左转弯、右转弯、停车等功能均由遥控器遥控,控制原理如图3-49方框图所示。
图3-49 无线遥控车模方框图①静止状态时,左、右各两个驱动器的输出“L1”、“L2”、“R1”、“R2”均为“0”,左、右直流电机M1、M2均不转动。
②当无线遥控器发出“A(前进)”指令时,无线接收解码器的A输出端为“1”,经与门D1、D2使D7双稳态触发器翻转,Q7=0,又使施密特触发器IC2、IC4输出端“L1”、“R1”均变为“1”,直流电动机M1和M2均正转,车模前进。
③当无线遥控器发出“D(倒退)”指令时,无线接收解码器的D输出端为“1”,经与门D3、D4使D8双稳态触发器翻转,Q8=0,则使施密特触发器IC3、IC5输出端“L2”、“R2”均变为“1”,直流电动机M1和M2均反转,车模倒车。
④在车模运行(前进或倒退)中,当无线遥控器发出“B(左转弯)”指令时,无线接收解码器的B输出端为“1”,与非门D5输出端YF5=0。而施密特触发器IC2、IC3的复位控制端(④脚)受D5控制,当YF5=0时,IC2、IC3被强制复位,其输出端“L1”、“L2”均变为“0”,直流电动机M1停转(即左后轮停转),使车模左转弯。
⑤同理,在车模运行中,当无线遥控器发出“C(右转弯)”指令时,无线接收解码器的C输出端为“1”,与非门D6输出端YF6=0,IC4、IC5被强制复位,其输出端“R1”、“R2”均变为“0”,直流电动机M2停转(即右后轮停转),使车模右转弯。
发射电路
无线电遥控器和接收模块采用微型无线电遥控组件,该遥控组件采用数字编码,保密性和抗干扰性都很强,遥控距离可达m。遥控器为4位微型遥控器,包括控制部分(具有A、B、C、D四个按键)、编码电路、调制电路、高频振荡与发射电路以及内藏式天线,其原理如图3-50方框图所示。
图3-50 遥控器方框图接收控制电路
接收控制电路包括无线接收模块、脉冲形成电路、正反转控制电路等部分。
(1)无线接收模块
接收电路采用与微型遥控器相配套的接收模块TWH(IC1),其内部电路结构如图3-51方框图所示,由内藏式天线和无线接收电路、放大整形电路、解码电路、锁存电路和输出电路组成,具有“A、B、C、D”四个锁存输出端和“Io”一个非锁存输出端。
图3-51 接收模块方框图A、B、C、D四个锁存输出端对应遥控器上的A、B、C、D四个按键,任何一个按键按下时Io均输出一窄脉冲。
(2)脉冲形成电路
由于整机控制电路的逻辑需要,必须将无线接收解码电路的锁存输出转变为非锁存脉冲输出。脉冲形成电路由与门D1、D3、与非门D5、D6构成。
当A、B、C、D任一键按下时,其相应端为“1”,但由于Io端仅在按键按下的时间内为“1”,因此经过与门或与非门后,A、B、C、D端输出的便是与按键按下时间相等的控制脉冲。
遥控器上A键按下时D1输出为“1”,B键按下时D5输出为“0”,C键按下时D6输出为“0”,D键按下时D3输出为“1”。
(3)双稳态触发器
正转、反转控制电路均采用了D触发器构成的双稳态触发器。D触发器由时钟脉冲CP的上升沿触发,每输入一个CP脉冲,其输出端(Q或杠Q)的状态就翻转一次。
驱动电路
驱动电路由4个施密特触发器构成。由于双极型时基电路具有mA的驱动能力,因此可以直接驱动车模上的直流电动机,使得驱动电路完全集成化。
IC2、IC3组成左轮驱动电路,当IC2输出端L1=1时直流电动机M1正转,左轮前进。当IC3输出端L2=1时M1反转,左轮倒退。当L1=0、L2=0时M1停转,左轮不动。
同理,IC4、IC5组成右轮驱动电路,控制右轮的前进、倒退和停止不动。
逻辑互锁控制电路
车模不可能同时处于既前进又后退的状态,为避免误操作,设置了逻辑互锁控制电路,由与门D2、D4等构成。控制“前进”指令传输的与门D2受反转控制双稳态触发器D8控制,控制“倒退”指令传输的与门D4受正转控制双稳态触发器D7控制。
当车模处于前进状态时,D7输出端Q7=0,封闭了D4,使得D端输出的“倒退”指令不能通过。当车模处于倒退状态时,D8输出端Q8=0,封闭了D2,使得A端输出的“前进”指令不能通过。从而保证电路不会处于同时执行“前进”和“倒退”指令的错误状态。