無(wú)線電控制玩具的工作原理


作者:杰夫·泰森

沒(méi)有年齡玩遙控車(chē) 希爾街工作室/蓋蒂圖片社
您可能已經(jīng)在周六早上看過(guò)廣告 電視 宣揚(yáng)“超級(jí)超路撕裂者”或其他人的驚人能力 無(wú)線電控制(遙控) 汽車(chē)。你可能在公園里看到人們?cè)陲w行模型 飛機(jī) 或 軟式小型飛船,或控制一艘微型船在池塘中平靜地航行。
在本文中,您將了解所有關(guān)于 收音機(jī) 控制。您將了解RC玩具使用的頻率,不同的組件是什么以及它們?nèi)绾螀f(xié)同工作。在談?wù)撏婢呋蚰P蜁r(shí),您還將了解無(wú)線電控制和遙控器之間的區(qū)別。
遙控玩具的種類(lèi)
遙控玩具有多種型號(hào),包括:
汽車(chē)
卡車(chē)
夢(mèng)幻載具
飛機(jī)
直升機(jī)
飛艇
帆船
摩托艇
潛艇
機(jī)器人
動(dòng)物
雖然不同玩具的操作機(jī)制可能有很大差異,但基本原理是相同的。所有無(wú)線電控制玩具都有四個(gè)主要部分:
發(fā)射機(jī) - 你把發(fā)射器拿在手里控制玩具。它發(fā)送 無(wú)線電波 到接收器。
接收器 - 玩具內(nèi)部的天線和電路板接收來(lái)自發(fā)射器的信號(hào),并根據(jù)發(fā)射器的命令激活玩具內(nèi)的電機(jī)。
電機(jī) - 電機(jī) 可以轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)輪、操縱車(chē)輛、操作螺旋槳等。
電源
發(fā)射器使用無(wú)線電波向接收器發(fā)送控制信號(hào)(參見(jiàn) 無(wú)線電的工作原理 有關(guān)詳細(xì)信息),然后驅(qū)動(dòng) 發(fā)動(dòng)機(jī),導(dǎo)致發(fā)生特定操作。汽車(chē)中的電機(jī)可能會(huì)導(dǎo)致車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng),而飛機(jī)中的電機(jī)可能會(huì)調(diào)整襟翼。電源通常是可充電電池組,但有時(shí)只是普通電池。
在許多遙控玩具中,無(wú)線電控制的電機(jī)提供指導(dǎo),而另一個(gè)動(dòng)力源提供運(yùn)動(dòng)。以下是一些示例:
模型飛機(jī)通常有一個(gè)小型燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋槳;遙控電機(jī)控制襟翼。
帆船利用風(fēng)進(jìn)行推進(jìn);遙控電機(jī)控制方向舵。
飛艇使用 氦 或用于提升的熱空氣;RC電機(jī)控制小型螺旋槳。
現(xiàn)在讓我們仔細(xì)看看每個(gè)主要組件。-
更多無(wú)線電控制玩具
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遙控玩具發(fā)射器

典型的遙控汽車(chē)變送器遙控玩具通常有一個(gè)小型手持設(shè)備,其中包括某種類(lèi)型的控件和無(wú)線電發(fā)射器。發(fā)射器通過(guò) 頻率 到玩具中的接收器。發(fā)射器有一個(gè)電源,通常為 9 伏 電池,為信號(hào)的控制和傳輸提供動(dòng)力。遙控玩具和遙控玩具的主要區(qū)別在于遙控玩具有一根連接控制器和玩具的電線,而遙控總是 無(wú)線電.
大多數(shù)遙控玩具在以下任一情況下運(yùn)行 27兆赫 或 49兆赫.FCC已將這對(duì)頻率分配給基本的消費(fèi)品,例如車(chē)庫(kù)開(kāi)門(mén)器,對(duì)講機(jī)和遙控玩具。先進(jìn)的遙控飛機(jī),如更復(fù)雜的遙控飛機(jī),使用 72 MHz 或 75 MHz 頻率。
大多數(shù)遙控玩具都標(biāo)有其工作的頻率范圍。例如,下面的遙控卡車(chē)有一個(gè)標(biāo)簽,將其指定為 27-MHz 型號(hào)。

這輛卡車(chē)的工作頻率為 27 MHz。
大多數(shù)遙控玩具制造商為兩種頻率范圍(27 MHz和49 MHz)制作每種型號(hào)的版本。這樣,您可以同時(shí)操作兩個(gè)相同型號(hào)的賽車(chē)或一起比賽,而不必處理兩個(gè)發(fā)射器之間的干擾。一些制造商還提供有關(guān) 頻帶 玩具在其中運(yùn)行。一個(gè)很好的例子是 美國(guó)日光,世衛(wèi)組織提供了創(chuàng)建最多六個(gè)玩具的賽車(chē)套裝的選項(xiàng),每個(gè)型號(hào)都調(diào)諧到 27-MHz 頻率范圍的不同部分。
變送器的范圍從單功能簡(jiǎn)單控制器到具有多種選項(xiàng)的全功能控制器。一個(gè)示例 單功能控制器 是使玩具在按下扳機(jī)時(shí)向前移動(dòng),在松開(kāi)時(shí)向后移動(dòng)的一種。要停止玩具,您必須實(shí)際將其關(guān)閉。
最 全功能控制器 有六個(gè)控件:
向前
反向
前進(jìn)和向左
向前和向右
反向和左側(cè)
反向和向右
在大多數(shù)全功能控制器中,不按任何按鈕或轉(zhuǎn)動(dòng)任何旋鈕會(huì)導(dǎo)致玩具停止并等待進(jìn)一步的命令。更高級(jí)RC系統(tǒng)的控制器經(jīng)常使用 雙操縱桿 具有多個(gè)響應(yīng)級(jí)別,可實(shí)現(xiàn)精確控制。
無(wú)線電控制

典型的RC信號(hào)傳輸讓我們仔細(xì)看看我們?cè)谧詈笠豁?yè)上看到的遙控卡車(chē)。我們假設(shè)使用的確切頻率是 27.9 MHz。以下是使用 RC 發(fā)射器時(shí)發(fā)生的事件順序:
你按下扳機(jī)讓卡車(chē)前進(jìn)。
觸發(fā)器使一對(duì)電觸點(diǎn)接觸,完成連接到特定引腳的電路 集成電路 (IC)。
完成的電路使發(fā)射器傳輸設(shè)定的序列 電脈沖 (見(jiàn) 無(wú)線電的工作原理 了解詳情)。 每個(gè)序列包含一小組同步脈沖,后跟脈沖序列。對(duì)于我們的卡車(chē), 同步段 - 提醒接收器傳入的信息 - 是四個(gè)脈沖,長(zhǎng)度為2.1毫秒(千分之一秒),間隔為700微秒(百萬(wàn)分之一秒)。這 脈沖段,它告訴天線新信息是什么,使用 700 微秒脈沖和 700 微秒間隔。

典型的RC信號(hào)傳輸
脈沖序列
前進(jìn):16脈沖
反向:40脈沖
前進(jìn)/向左:28 個(gè)脈沖
前進(jìn)/向右:34 脈沖
反向/左:52 個(gè)脈沖
反向/右:46 個(gè)脈沖
發(fā)射器發(fā)送以每秒 27,900,000 個(gè)周期 (27.9 MHz) 的頻率振蕩的無(wú)線電波突發(fā)。如果您已閱讀 無(wú)線電的工作原理,您將認(rèn)識(shí)到這是 脈沖調(diào)制.
卡車(chē)持續(xù)監(jiān)控信號(hào)的指定頻率(27.9 MHz)。當(dāng)接收器接收到來(lái)自發(fā)射器的無(wú)線電突發(fā)時(shí),它會(huì)將信號(hào)發(fā)送到濾波器,該濾波器會(huì)阻擋天線拾取的除 27.9 MHz 以外的任何信號(hào)。剩余的信號(hào)被轉(zhuǎn)換回電脈沖序列。
脈沖序列被發(fā)送到卡車(chē)中的IC,IC對(duì)序列進(jìn)行解碼并啟動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)。在我們的示例中,脈沖序列為16個(gè)脈沖(向前),這意味著IC向運(yùn)行車(chē)輪的電機(jī)發(fā)送正電流。如果下一個(gè)脈沖序列是40個(gè)脈沖(反向),IC會(huì)將電流反轉(zhuǎn)到同一電機(jī),使其沿相反方向旋轉(zhuǎn)。
電機(jī)的軸實(shí)際上有一個(gè) 齒輪 在它的末端,而不是直接連接到軸。這降低了電機(jī)的速度,但增加了扭矩,通過(guò)使用小型電動(dòng)機(jī)為卡車(chē)提供了足夠的動(dòng)力!
卡車(chē)向前行駛。
如果你看看遙控卡車(chē)的內(nèi)部,你會(huì)發(fā)現(xiàn)它非常簡(jiǎn)單。
遙控卡車(chē)內(nèi)部

卡車(chē)內(nèi)部外觀在我們的遙控卡車(chē)內(nèi)部,我們有兩個(gè)電動(dòng)機(jī),一個(gè)天線,一個(gè) 電池 包裝和電路板。
一個(gè)電機(jī)使前輪向右或向左轉(zhuǎn)動(dòng),而另一個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后輪向前或向后移動(dòng)。電路板包含IC芯片、放大器和無(wú)線電接收器。幾個(gè)簡(jiǎn)單的齒輪將電機(jī)連接到車(chē)輪。令人驚訝的是,如此少的組件即可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)范圍的多功能性。

在車(chē)內(nèi),您會(huì)發(fā)現(xiàn)一塊帶有多個(gè)的電路板 電容器、電阻器和 二極管,以及控制電機(jī)的 IC。無(wú)線電接收器由一個(gè)晶體組成 振蕩 在特定頻率下, 電感 和一個(gè) 天線.
電動(dòng)的 電機(jī) 從 電池.電源的流量由IC調(diào)節(jié)。
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遙控玩具
遙控器如何在玩具上工作?
無(wú)線電波通過(guò)遙控器中的發(fā)射器產(chǎn)生并發(fā)送到玩具中的接收器。當(dāng)按下遙控按鈕時(shí),信號(hào)以電脈沖的形式產(chǎn)生,在空氣中傳播。
如何增加遙控發(fā)射器的射程?
為了增加范圍,您可以使用晶體管來(lái)增強(qiáng)RC發(fā)射器的信號(hào)。但是,這可能很棘手且成本高昂。一種便宜的方法是用更高效的天線更換天線或使用更大的天線。您還可以使用定向天線來(lái)放大發(fā)射器的信號(hào)。
任何發(fā)射器都可以與任何接收器配合使用嗎?
任何發(fā)射器都可用于與任何類(lèi)型的接收器配對(duì)。但是,不匹配的頻率和發(fā)射器功率可能會(huì)永久損壞您的接收器。因此,請(qǐng)確保您的發(fā)射器和接收器都在相同的頻率上運(yùn)行。
如何阻止遙控器干擾?
當(dāng)兩個(gè)設(shè)備以相同的頻率工作時(shí),它們可能會(huì)遇到串?dāng)_或干擾。如果您的設(shè)備可以選擇更改頻率,那應(yīng)該可以解決問(wèn)題。大多數(shù)遠(yuǎn)程 RC 設(shè)備的工作頻率為 27 MHz 或 49 MHz,因此請(qǐng)閱讀手冊(cè)以檢查設(shè)備的頻率。調(diào)整頻率級(jí)別,直到您注意到干擾已被消除。
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