遥控器工作原理及电路图.doc

中隧股份TBM二公司
遥控器工作原理及电路图

1 – 1 概论
遥控器之基本工作原理是利用无线电发射机来传送控制资料,并由接收机将接收到之控制数据转换成控制指令,以控制天车等机器设备。
工业用无线电遥控器之要求,与一般家用或简易式遥控器有很大之差别,它不但需要有坚固耐用且具防水防尘功能的外壳,而且在电路设计上亦必须考量能够耐温抗干扰,其中更需具备多重安全防护措施,如此才能在长时间,高负荷以及恶劣的环境下安全操作。

按键或开关
“编码” 模块
发射机
“射频”模块
7-Pin
天线
控制资料
2 – 1 发射机单元工作原理
比例式摇杆

图2-1 发射机流程图

发射机单元主要由编码模块及发射机射频模块所组成。当按下发射机上之按键或扳动开关时,编码模块即可感知是那个按键?是在1速或2速位置? 并将此按键之数据结合识别码及汉明码予以编码成 “控制数据”(control data)后传送至发射机射频模块之调变器用以调变射频载波,调变器输出之调频信号再经射频放大器放大,低通滤波器滤波后送到天线产生发射信号。
微处理控制单元 (MCU)
E2PROM
TXFSK
电源
控制电路
蜂鸣器驱动器
按键电路
½½½½½½½
½½½½½½½
至 蜂鸣器
7- Pins插座
至 接收机/PC/
维护工具
(读写用)
7-Pins插座
至 发射机
射频模块
LED
指示器
晶体
振荡器
电池
按键
开关
2-1-1 编码模块工作原理
频道设定
指拨开关(SW1~SW8)

功能设定
指拨开关(SW1~SW4)
- - - -
- - - - - - - -
摇杆

图2-1-1 编码模块功能方块

编码模块以微处理控制单元为核心,并包含按键电路,电源控制电路,蜂鸣器驱动电路,电气信号可抹除的只读存储器(E2PROM)以及发射移频键等五个主要外围电路,由4~6个1.5伏特AA电池所组成之电源供应器供给发射机工作所需之电源,其中除了按键电路及微处理控制单元是直接至电源输入外,其余电路(包含发射机射频模块) 所需之电源均由电源控制电路依工作过程控制,以使发射机之耗电降至最低。
按键电路是用以侦测摇杆,按键(或开关)之动作,当操作摇杆,按下按键或扳动开关时,按键电路即将该按键之数据送至微处理控制单元。微处理控制单元读取按键资料后即结合“功能设定”, “变量设定”, “识别码”, “汉明码”等数据予以编码成控制数据后,再经发射移频键电路处理产生调变信号(modulating signal)送至发射机射频模块。
微处理控制单元除了上述编码之功能外,同时亦执行自我诊断测试,当自我诊断发现故障或电源电压不正常时,即依设定之程序关机,并产生相对应之故障讯息资料送至蜂鸣器驱动器驱动蜂鸣器发出警报声及驱动双色LED指示灯,以提醒操作人员采取必要之措施。
E2PROM主要用以储存功能设定, 变量设定,识别码,故障讯息等资料,它可透过界面插座与IBM兼容之个人计算机或维护工具联机,以执行遥控器功能设定,或是读取E2PROM内记录之详细资料。另外,亦可透过此界面插座由接收机直接将设定之数据录载进来,以执行收/发配对,或复制备用的发射器。

2-1-2 发射机射频模块工作原理
天线
───────
压控
振荡器
射频
放大器
低通
滤波器
Filter
相锁回路
控制资料
PLL控制信号
7-Pins 插座Plug
接至
编码模块

图2-1-2 发射机射频模块功能方块图

发射机射频模块采用相锁回路(PLL),低旁波噪声的压控振荡器以及表面浮贴等先进之电子技术,为一个具备省电,高效率,高稳定度,低谐波之调频发射电路。
由编码模块送来之控制数据(亦即调变信号)调变压控振荡器后输出之调频信号,再经射频放大器放大,低通滤波器滤波后送到天线产生发射信号。此射频放大器为特殊设计之晶体管放大电路,具有顺向增益最大,逆向增益最小之特性,可避免信号回授至压控振荡器(V.C.O)电路,而影响相锁回路锁定频率。
V.C.O电路之输出除送至射频放大器外,同时亦经由匹配网络回授至相锁回路,与内建之标准信号比较;如果因环境温度改变等因素而导致V.C.O输出频率偏移时,相锁回路会检知其偏移量并产生一电压控制信号去控制V.C.O电路,修正其偏移量,使V.C.O永远保持一稳定频率输出。另外, 编码模块送出来之PLL控制数据主要用以控制相锁回路内建之标准信号之频率,当标准信号频率改变时, V.C.O输出之频率也随之改变,故发射机之频率设定极为方便。

3 – 1 接收机单元工作原理
继电器
扩充模块
天线A
天线B
控制资料
接收/译码
模块
继电器模块
Module
电缆
14
控制指令
继电器接点输出output
接至天车等机器设备
or other mechanical
device)

LED(灯号)模块
比例模块

图3-1 接收机流程图

接收机单元主要由“接收/译码”模块及“继电器”模块所组成,由发射机所传送出来之射频信号(控制数据)经天线接收后,即送至“接收/译码”模块,该模块之功能系将接收到之信号经由滤波,射频放大,混频,中频放大,解调(检波),侦错/除错,译码等信号处理程序处理后产生正确之控制指令输出至继电器模块,以控制继电器模块内之驱动电路去驱动相对应之继电器组件。
继电器组件为遥控器与天车等机器设备间之界面,使用者可依需求自行规划继电器输出端与天车等设备之控制线路(箱)之接线方式以达到遥控控制之目的。

L1, L2
频率调整
3 级
本地振荡器
3 级混频及中频线路
Mixer & IF Amplifier
天线选择开关
带通
滤波器
射频
放大器
RF
带通
滤波器
FM
解调器
信号处理线路
Processor
微处理控制单元(MCU)
天线 A
天线B
E2PROM
7-Pins 插座
接至 PC/维护工具/发射机/复制机
加强型
看门狗电路tch-dog
—————

14-Pins 插座
——————
至 继电器
模块
Relay
Module

控制命令
Data
Audio
IF
相锁
回路
~
V.C.O.
SQ 指示灯Indicator
14
3
晶体振荡器OSC
3-1-1 “接收/译码”模块工作原理

至比例式模块

图 3-1-1 “接收/译码”模块功能方块图”

为有效克服多重路径反射所造成接收死角之困扰,采用“多路径接收”(Diversity Reception)之设计理念,于适当之间隔装置两根接收天线(ANT A及ANT B),以确保在任何状况下都能接收良好。
天线接收到之射频信号,经天线选择开关送到HELIC带通滤波器,由L1,L2可变电感调整至我们所需要的中心频率(亦即接收频率),因其窄频宽之特性,使接收机具有非常好的信号选择性(Signal Selectivity)。由带通滤波器滤除噪声(Noise)之接收信号再经具温度补偿特性及高接收增益的“低噪声放大器”将射频信号放大后,送到混频器(Mixer)与本地振荡频率混频以产生中频信号。
为提高抗假象(Image Rejection)能力,本接收机采用三级之混频及中频处理线路。同时为了能够获得稳定之中频信号输出,以方便后续之信号处理,本接收机亦采用相锁回路(PLL)及压控振荡器(V.C.O)之组合电路做为第一级及第二级混频线路之本地振荡器。相锁回路之组合电路除了具有产生稳定之本地振荡频率之优点外,它亦可由微处理控制单元来控制其振荡频率,故改变遥控器操作频率时非常方便。
稳定之中频信号经解调器解调后输出一低频之音频(Audio)信号送到信号处理线路处理,该处理线路包含(1)接收强度信号指示器(RSSI)电路─可以消除持续性之噪声信号对接收机之影响(2)发射频偏之检出及追踪(FDDI)电路─检知发射频率偏移的方向及偏移量的大小,并控制本地振荡频率随着射频频率改变,以获得稳定之中频(3)接收移频键(RXFSK)电路─使用硬件技术侦测资料之错误位并予以除错。可以确保输出至微处理控制单元之资料之完整性及正确性。
微处理控制单元为接收机之主要控制心脏,其主要功能如下:
1. 译码功能:读取(1)接收机收到之控制资料(2)由指拨开关或软件程序设定之“功能设定”及“变量设定”资料,并执行识别码比对,汉明码校正等多项运算后,产生相对应之控制指令输出至继电器模块。
2. 自我诊断功能:自动侦测及诊断电源,继电器,射频线路及电子线路板等是否故障,除了将故障情形记录于E2PROM以方便维修外,同时亦依设定之程序关机或关动作,并输出一警报声,以确保操作之安全。
3. 标准计算机界面:内建标准Centronics界面,可透过界面插座与任何IBM兼容之个人计算机或维护工具联机,以执行较详细之遥控器功能设定及变量设定,或是读取E2PROM内记录之详细资料,另外亦可透过此界面及联机将设定资料写入至发射机,以执行收/发配对。
另外,微处理控制单元外加一“加强型看门狗”电路,以监督系统程序及系统时序,当微处理控制单元因故停止工作时,本电路将不断的送出重置信号,防止停机。
看门狗电路除了监测微处理控制单元外,同时亦监测继电器工作所须之12VDC之电压,当12VDC之电源供应器故障或是微处理控制单元无法正常工作时,本电路将切断继电器之电源,以避免继电器产生错误之动作,确保操作上之安全。

串行/并联
转换器
继电器驱动器
继电器
继电器驱动器
继电器测试电路
Circuit

——————————
+12VD
电源供应器
85 ~ 450VAC
+12VDC至继电器
to Relays
º
º
RUN/TEST开关
14Pin插座 Plug
至
“接收/译码”模块
Disable
Error
5
3
+12VDC
3-1-2 继电器模块工作原理
继电器输出
LED 指示灯

图3-1-2 继电器模块功能方块图

由“接收/译码”模块之微处理控制单元送来之控制指令是以串行码方式传送,故先经由“串行至并列转换器”转换成个别之控制指令后再传送至“继电器驱动器”以驱动继电器工作,继电器导通时,其相对应之LED指示灯亦随之亮起。另外,MAIN,SENES,ALARM等特殊功能之指令则是由微处理控制单元直接传送至继电器驱动器,以避免资料转换时产生错误。
因继电器之输出是直接控制天车等起重设备,其安全考量特别重要,故本模块除上述之继电器驱动线路外,尚有继电器测试电路,该电路包含继电器接点短路侦测,继电器线圈测试,继电器工作电压测试等功能,如侦测出不正常现象该电路将产生一故障信号送至微处理控制单元,微处理控制单元即依设定之程序关机并发出警报信号,以确保操作上之安全。
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