實例分析無線電遙控電路的工作原理

2020-12-15 電子工程師小李

無線電遙控具有可控距離遠、可穿透牆體等障礙物、操作方便靈活的特點，在生產、生活、娛樂等各個方面都得到了廣泛的應用。本篇以一款電動汽車模型的遙控電路為例，介紹無線電遙控電路的分析方法。

電路控制原理

圖3-48所示為無線遙控車模控制電路的電路圖，包括發射和接收兩大部分。發射電路為一微型無線電遙控器。

圖3-48　無線遙控車模電路圖

接收控制電路由5部分組成：①無線接收模塊IC 1 構成的無線電接收和解碼電路，接收遙控器發出的無線電遙控指令並將其解碼為A、B、C、D控制信號。②與門D 1 、D 3 、與非門D 5 、D 6 構成的脈衝形成電路，將解碼電路輸出的控制信號轉換為前進(A)、左轉彎(B)、右轉彎(C)、倒退(D)等控制脈衝。③與門D 2 、D 4 構成的邏輯互鎖控制電路，保證電路不會處於同時執行「前進」和「後退」指令的錯誤狀態。④D觸發器D 7 、D 8 構成的正轉、反轉控制電路，控制驅動電路的工作狀態。⑤555時基電路IC 2 ～IC 5 構成的左、右直流電動機驅動電路，使直流電動機按照指令正轉、反轉或停轉，以實現車模的遙控運動。

該車模的前進、倒退、左轉彎、右轉彎、停車等功能均由遙控器遙控，控制原理如圖3-49方框圖所示。

圖3-49　無線遙控車模方框圖

① 靜止狀態時，左、右各兩個驅動器的輸出「L 1 」、「L 2 」、「R 1 」、「R 2 」均為「0」，左、右直流電機M 1 、M 2 均不轉動。

② 當無線遙控器發出「A(前進)」指令時，無線接收解碼器的A輸出端為「1」，經與門D 1 、D 2 使D 7 雙穩態觸發器翻轉， Q 7 =0，又使555施密特觸發器IC 2 、IC 4 輸出端「L 1 」、「R 1 」均變為「1」，直流電動機M 1 和M 2 均正轉，車模前進。

③ 當無線遙控器發出「D(倒退)」指令時，無線接收解碼器的D輸出端為「1」，經與門D 3 、D 4 使D 8 雙穩態觸發器翻轉， Q 8 =0，則使555施密特觸發器IC 3 、IC 5 輸出端「L 2 」、「R 2 」均變為「1」，直流電動機M 1 和M 2 均反轉，車模倒車。

④ 在車模運行(前進或倒退)中，當無線遙控器發出「B(左轉彎)」指令時，無線接收解碼器的B輸出端為「1」，與非門D 5 輸出端 YF 5 =0。而555施密特觸發器IC 2 、IC 3 的復位控制端(④腳)受D 5 控制，當 YF 5 =0時，IC 2 、IC 3 被強制復位，其輸出端「L 1 」、「L 2 」均變為「0」，直流電動機M 1 停轉(即左後輪停轉)，使車模左轉彎。

⑤ 同理，在車模運行中，當無線遙控器發出「C(右轉彎)」指令時，無線接收解碼器的C輸出端為「1」，與非門D 6 輸出端 YF 6 =0，IC 4 、IC 5 被強制復位，其輸出端「R 1 」、「R 2 」均變為「0」，直流電動機M 2 停轉(即右後輪停轉)，使車模右轉彎。

發射電路

無線電遙控器和接收模塊採用微型無線電遙控組件，該遙控組件採用數字編碼，保密性和抗幹擾性都很強，遙控距離可達100m。遙控器為4位微型遙控器，包括控制部分(具有A、B、C、D四個按鍵)、編碼電路、調製電路、高頻振蕩與發射電路以及內藏式天線，其原理如圖3-50方框圖所示。

圖3-50　遙控器方框圖

接收控制電路

接收控制電路包括無線接收模塊、脈衝形成電路、正反轉控制電路等部分。

(1)無線接收模塊

接收電路採用與微型遙控器相配套的接收模塊TWH9238(IC 1 )，其內部電路結構如圖3-51方框圖所示，由內藏式天線和無線接收電路、放大整形電路、解碼電路、鎖存電路和輸出電路組成，具有「A、B、C、D」四個鎖存輸出端和「I o 」一個非鎖存輸出端。

圖3-51　接收模塊方框圖

A、B、C、D四個鎖存輸出端對應遙控器上的A、B、C、D四個按鍵，任何一個按鍵按下時I o 均輸出一窄脈衝。

(2)脈衝形成電路

由於整機控制電路的邏輯需要，必須將無線接收解碼電路的鎖存輸出轉變為非鎖存脈衝輸出。脈衝形成電路由與門D 1 、D 3 、與非門D 5 、D 6 構成。

當A、B、C、D任一鍵按下時，其相應端為「1」，但由於I o 端僅在按鍵按下的時間內為「1」，因此經過與門或與非門後，A、B、C、D端輸出的便是與按鍵按下時間相等的控制脈衝。

遙控器上A鍵按下時D 1 輸出為「1」，B鍵按下時D 5 輸出為「0」，C鍵按下時D 6 輸出為「0」，D鍵按下時D 3 輸出為「1」。

(3)雙穩態觸發器

正轉、反轉控制電路均採用了D觸發器構成的雙穩態觸發器。D觸發器由時鐘脈衝CP的上升沿觸發，每輸入一個CP脈衝，其輸出端( Q 或槓Q)的狀態就翻轉一次。

驅動電路

驅動電路由4個555施密特觸發器構成。由於雙極型555時基電路具有200mA的驅動能力，因此可以直接驅動車模上的直流電動機，使得驅動電路完全集成化。

IC 2 、IC 3 組成左輪驅動電路，當IC 2 輸出端 L 1 =1時直流電動機M 1 正轉，左輪前進。當IC 3 輸出端 L 2 =1時M 1 反轉，左輪倒退。當 L 1 =0、 L 2 =0時M 1 停轉，左輪不動。

同理，IC 4 、IC 5 組成右輪驅動電路，控制右輪的前進、倒退和停止不動。

邏輯互鎖控制電路

車模不可能同時處於既前進又後退的狀態，為避免誤操作，設置了邏輯互鎖控制電路，由與門D 2 、D 4 等構成。控制「前進」指令傳輸的與門D 2 受反轉控制雙穩態觸發器D 8 控制，控制「倒退」指令傳輸的與門D 4 受正轉控制雙穩態觸發器D 7 控制。

當車模處於前進狀態時，D 7 輸出端 Q 7 =0，封閉了D 4 ，使得D端輸出的「倒退」指令不能通過。當車模處於倒退狀態時，D 8 輸出端 Q 8 =0，封閉了D 2 ，使得A端輸出的「前進」指令不能通過。從而保證電路不會處於同時執行「前進」和「倒退」指令的錯誤狀態。

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