作者:姜立中 来源:
当今用于航模遥控发射和接收的电路已不再是分立元件的业余制作，而是由专用集成电路构成的成熟的商业化产品。本文介绍一款商品化二通道数字比例遥控发射与接收电路，以及与接收电路配套的伺服舵机电路(原机为日本FUTABA牌T2DR型二通道调幅机)，另外对其改进部分――动力电机开关电路的工作原理作一分析。
1.遥控发射机电路
遥控发射机电路如图1所示。专用集成电路IC1各主要引脚功能如下：①、②脚接主振晶体。③、④脚接开关K2、K3，通过改变③、④脚悬空与接地状态对应W1和W2的左右上下动作的对调，例如电位器W1的滑动接头向上滑动表示推杆的向左动作，接收机舵机操纵飞机向右转弯。如将K2向地接通后，W1滑动接头向上滑动表示推杆向左动作，接收机舵机操纵飞机将向左转弯，使飞机实际动作方向与滑杆动作方向相适应，对某一调试好的模型飞机，此两开关就不再变动了。11、12脚外接的发光二极管LED2和LED1分别为通道1和通道2的工作指示灯，指示灯如闪闪发光则表示电源不足需要更换。13、14脚间接发射载波晶体。该晶体工作在27MHz的业余频段上，频率必须与接收机的晶体频率一致，才能正常工作，但同一场地只能有一对发射接收机晶体频率相同，否则将互相干扰影响飞行操纵。一般在航模比赛中应准备数套晶体供替换。发射机和接收机上的晶体都是可插拔式的，晶体的两引脚无方向极性，调转方向不影响工作。27MHz波段常用的12个频点如附表所示。17脚发出数字比例调制信号，本机是调幅型(AM)。18脚输出信号与17脚波形相同，但振幅不同，17脚脉冲信号振幅为7.5V，而18脚为3V。19脚接正电源，22、23、24引脚外接操纵杆电位器。23脚为第一通道控制端，24脚为第2通道控制端。CH1为左右操纵推杆，CH2为上下操纵推杆。根据W1和W2滑动触点位置的变化，得到不同数字比例脉冲信号去调制27MHz载波信号，经**率放大三极管VT1放大后由天线送向空间。
①
附表 27MHz波段可使用频率
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
频率(MHz) 26.975 26.995 27.025 27.045 27.075 27.095 27.125 27.145 27.175 27.195 27.225 27.245
本机为实现航模飞机的左右转弯和上下升降的控制，已将两个通道全部占用。这对由汽油发动机构成的模型飞机已经足够了，但是对目前航模界正在兴起的、由可充电池作为电源去驱动螺旋桨电机的电路方案，还缺少有效的控制。生产厂商对二通道遥控发射接收机电路作了些改进，除保持原二通道遥控电路功能不变外还增加了一路开关电路，这就是所谓第3通道CH3。它在原集成电路IC1的基础上另增加一块集成电路IC2，但IC2型号被擦除，根据外围电路及电平关系，估计是TTL数字电路7400或74LS00型四双输入端“与非”门，工作于5V电源下。现根据发射机各级波形图(图2)分析其开关信号形成过程。
②
从IC1的脚得到如图所示脉冲
串，通过C16、R17、C17送到IC2⑨脚。由于IC2⑩脚和①脚始终接高电平，根据“与非”门真值表，只有两输入端均为高电平输出端才为低电平，所以⑧脚信号与⑨脚反相。由于C18和R20的充放电作用，当IC2⑧脚为高电平时，②、⑤脚亦为高电平；当⑧脚出现如图2所示的负脉冲时，②、⑤脚上高电平经VD3放电形成一锯齿状波形，由于平时①、②脚均为高电平，③脚则呈低电平，一旦②脚电平降低，③脚则出现高电平正脉冲，此脉冲经VD2、R19、C20在④脚出现上升沿陡峭而下降沿平缓的波形，④脚和⑤脚波形都为高电平时⑥脚出现低电平脉冲，其脉冲宽度由C18、R20和C20、R19时间常数决定。该脉冲使VT2短暂导通，并避开另两通道数字比例脉冲群出现的时间。各波形的时间关系如图2所示。由于VT2发射极接于射频振荡电路中，当VT2导通时振荡电路停振，即对载波产生最大限度的幅度调制。当K4接地时，IC2的⑥脚始终为高电平，VT2截止，无低电平脉冲产生。所以只有当K4断开时才会在发射信号中产生约4ms的脉冲信号。它对接收机开关电路的作用见后文分析。
2.遥控接收机电路
遥控接收机电路如图3所示。接收专用集成电路IC1的①脚收到天线送来的信号进行混频、中放、检波后分别在⑦、⑧脚送出根据发射机W1和W2滑动触点位置变化而改变脉冲宽度的单脉冲信号。当图1中K2和K3处于如图位置时，W1和W2滑动触点向接地端滑动时，脉冲变宽。该脉冲通过插座CH1和CH2送到航模的舵机电路。IC1 20脚为混频输出端，经T2、R3到中频滤波器，进18脚中放，15脚则输出检波后的控制脉冲群。插在CH1和CH2上的舵机电路是相同的，分别对模型飞机的垂直尾翼和水平尾翼按比例进行控制。
③
3.接收机舵机电路
接收机舵机电路如图4所示。为增加输出电流，增加VT1和VT2。IC1的⑥、⑩脚为电流吸入端，其工作过程是：④脚低电平时，VT1导通，电流流过电机M后到低电平的⑩脚，此时⑥、12脚应为高电平；当上述电平反转时，流过电动机的电流亦为反向。电动机转轴通过减速齿轮组带动飞机尾翼偏转，同时齿轮亦同步带动电位器W的转动，①脚得到的反馈信号与⑤脚得到的控制电压脉冲宽度相适应，即尾翼转动角度与控制电压脉冲宽度成比例。
④
⑤
⑥
4.接收机动力电机开关电路
接收机动力电机开关电路如图5所示。螺旋桨动力电机电源由6节镍镉电池提供，接收机和舵机电源由7.2V经本电路中IC1(78M05)稳压成5V经插座CH3和CH1、CH2提供。动力电机开关控制电路电源由R13和VD5提供。控制电路由集成电路IC2及外围元件构成，其型号被厂家擦除，据分析可能为7400或74LS00型。电路的控制信号由插座CH3从图3IC1的 15脚取得。当图1发射机电路未接通电源时，图3IC1的 15脚无脉冲信号产生，当发射机开机且K4断开时，从图3IC1 15脚送到图5VT1基极的脉冲波形如图6(a)所示。在波形图中前面脉冲群由三个凹槽相间的两个1ms宽的脉冲分别为通道1和通道2的控制脉冲，随发射机W1和W2的变化，这两个脉冲的宽度从1.2ms到2ms之间变化。在波形图后面一宽度达4ms的凹槽为开关信号，发射机K4闭合时则无此信号。此开关信号控制电机工作的过程如下：
(1)当发射机无信号发射时，图3接收机IC1的⑦、⑧脚和 15脚均无脉冲信号输出，15脚始终是4V高电平，图5中VT1导通，IC2 15脚为低电平，11脚一直为高电平，④、⑤脚被R4上拉为高电平，⑥脚为低电平，VT3截止，J不吸合，螺旋桨电机M不转动。
(2)发射机接通电源后，同时K4闭合，在图5VT1基极出现图6(a)所示波形，在VT1集电极上产生图6(b)所示反相正脉冲群，由R3、VD4和C1的共同作用在IC2的 13脚产生图6(b)所示三个小角形脉冲，使 13脚一直处于低电平，11脚为高电平，电机仍不工作。
(3)发射机工作时断开K4，VT1基极、集电极出现图6(a)、(b)所示波形，在IC3 13脚得到高电平，宽脉冲形成的积分波形后段已处于高电平，经R6、C2、VD1和VT2的作用，在IC2 12脚上得到图6(d)所示波形，在12、13两脚上电压都处于高电平的一小段时间内，11脚则如图6(e)所示为低电平。这段宽度仅为1.2ms的脉冲凹槽提供了开关信号。虽然11脚的平均电压为4V，但R4、R5的时间常数较大，在11脚处于低电平的短时间内，IC2的④、⑤脚如图6(f)所示降为零电平，待11脚恢复高电平时，由于VD2的隔离作用，④、⑤脚电平因R4而缓慢上升，但还未上升到高电平，又一次电平下降来到，所以④、⑤脚一直保持低电平，⑥脚维持高电平，VT3导通，J吸合，电机一直工作。一旦发射机K4闭合，电机随之停转。
(4)图5所示低电压保持电路和电机驱动保险电路中，如要IC2 11脚出现低电平，除13脚要有高电平外，12脚也必须同时间内有高电平，这与⑧脚电平有关。只有⑧脚保持高电平，12脚才有可能出现高电平。IC2－3和IC2－1构成一基本RS触发器电路，平时①脚为高电平，③、⑩脚为高电平，②、⑧脚为低电平，⑨脚因R5上拉为高电平，当按动开关AN一下，电路即翻转，即当⑨脚瞬间为低电平时，②、⑧脚为高电平，③、⑩脚为低电平，松开AN后，⑨脚恢复高电平，其他各脚电平不变。只有当①脚瞬间为低电平时，电路才会再翻转，综上所述，只有按过AN后发射机才能断开K4来启动接收机动力电机。这是电机驱动保险电路。VT4和VD3构成低电压保护电路，平时总电源电压高于VD3的击穿电压时，VT4导通，IC2①脚保持高电平；只有当总电压下降到不足以击穿VD3时，VT4才截止，IC2①脚被R10下拉到低电平，③、⑩脚始终为高电平，⑧脚为低电平，电机停转。此时即使按动AN，⑧脚上升为高电平，再放开AN后，⑧脚仍恢复为低电平。这种保护功能是为了模型飞机一旦上天，动力电机耗电极大，当电源电压下降到一定时候就可自动切断螺旋桨动力电机电源，使剩下的电源能有效地保证接收机和舵机的可靠工作，使发射机能有效地控制模型飞机的升降转向而平安滑翔降落。这部分电路是必不可少的。
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发表于 2004-9-16 19:30
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