无线遥控基本原理.docxVIP

这篇文章将讨论无线电遥控的基本原理， 从此我们将可以区分许多常见的遥控问题。 更重要的是我们将消除一些常见的误解， 例如FM（调频 -译者注）比 AM （调幅）好或者PCM（脉冲编码调制）比 PPM（比例脉冲调制）好等。 每个系统都有它的优点和缺点， 了解这些你 就可以选择最合适自己的那一种系统。 劳斯 莱斯至少比丰田凯美瑞贵五倍， 但是它却不 一定使你的驾驶感觉更好， 对大多数司机来 说可能更糟（我们中国人可能不一样，劳斯 莱斯有面子）。遥控设备的价格并不等同於 相应的性能。由遥控模型专家 George Steiner 进行的独立测试证明， 某些廉价的遥控设备 也能挤身最好之列。 接收机的内部 让我们从接收机系统开始。 你的家用 AM/FM 立体声通常包括 3 个部分：调谐器、音频功放和扬声器（音箱） 。类似的，遥控模型接收系统也由 3 个部分组成：调谐、解码和伺 服（就是舵机） 。调谐、放大以及解码电路 都封装在接收机内。 家用收音机的调谐器选 择你想要的电台， 同时排除其它电台的信号， 然后将解调后的音乐传递给音频功放。 类似 的，模型接收机调谐器仅仅锁定接收晶体确 定的那个频率，除掉 72Mhz 或者 50Mhz 的 载频，将解调后的信号传给解码器。解码器 从码流中挑选出单独的伺服信号脉冲并送到相应的引脚。请注意音频功放和扬声器并不知道音乐是来至 AM 还是 FM 的广播站。类似的， 模型接收机的解码器也不关心上一级的信号是使用 AM 还是 FM 调制。舵机收到的位置信号也是标准化的， 所以任意品牌的舵机可以和任意品牌的接收机相连， 就像所有的 8Ω 扬声器都可以插到任意牌子的立体声收音机一样（现在很多喇叭 4Ω的）。伺服信号怎样编码 让我们来研究一下位置信息是如何传送给 每一个舵机。这由信号脉冲的 0 电压（ OFF-低电平）和大约 3.3V 电压（ ON-高电平）来表示（ Futaba 高电平是 2.8V-3.3V，JR和其它是 5V-译者注）。位置信息由脉冲在 ON 状态 的时间长度决定。 这种脉冲占用 2 毫秒的时间片，每秒钟重复 50 次。脉冲的宽度在 1 毫秒 -2 毫秒之间变化， 它决定了舵机的角度， 1mS 对应舵机的左边最大角度， 1.5mS 对应中间位置， 2mS 对应最右边。在剩下的约 18.5mS 时间里，该信号一直保持低电平。 这种大约 1.5mS 高电平（ 3.3V-5V）紧接着 18.5mS 低电平（ 0V)的脉冲信号，不断的重复着。 信号脉冲沿着黄色（ JR)或者白色（ Futaba）的线传输给舵机，使用黑色（ Futaba）或者棕色（JR)的线作为公共端 （电池负极， 0V)。红色的线提供舵机工作所需的电源正电压。 舵机本身的原理将稍后讨论， 但是要注意的关键点是： * 舵机的位置和供电电池的电压无关， 它仅仅由输入脉冲宽度决定 舵机的内部机制和位置信号无关。 位置信号（在白线上）相对较弱，主要的 驱动功率来自红线和黑线。 最后一点解释了为什么长距离的舵机线比 较容易受到电磁噪声的干扰， 特别是在电动飞机上通过红线 （主功率线） 传过来的噪声。任何扰乱脉冲信号的噪声都将导致舵机行为不正常。 你可能会好奇为什么伺服信号有一个固定 的开头 1 毫秒高电平周期。 这其实是舵机的同步脉冲， 它指示舵机电路紧接着的是实际的占空比位置信息。换句话说，舵机等待直到信号电压从低电平变成高电平， 在精确地等待 1mS 时间后，开始解码接下来的 1mS 位置脉冲。 因此信号脉冲用不着每秒钟精确的重复 50 次。该脉冲信号也提供了发射机是否工作的信息， 如果长时间没有同步脉冲。当发射机关掉的时候， 将长时间持续低电平，某些设备例如坠机定位器正是使用这个特征来激活一个蜂鸣器。 驱动多个舵机 - PPM 为什么舵机位置脉冲仅仅 2 毫秒宽， 而要空闲长达 18 毫秒来等待下一个脉冲呢？是的，这剩下的空间就是留给其它的舵机的。 每一 个伺服信号被分配一个 2 毫秒的时隙， 于是 总共可以有 20/2=10 个舵机可以被分别驱动。 换句话说，真实的信号是一个脉冲序列，第 一个 2 毫秒的脉冲分配给第一个舵机， 第二 2 毫秒的脉冲分配给第二个舵机， 依此类推。这个脉冲序列， 或者叫 “帧 ”，每 20 毫秒重复一次，也即每秒钟 50 次。接收机的解码电路把该脉冲序列分割为单独的伺服脉 冲并把它们传送给相应的舵机。 跟一台立体声收音机把经过编码的立体声 信号分割为左右两个声道有点类似。 因此对于伺服信号，我们也存在相似的同步问题。到底哪一个 2 毫秒的信号属于第一个舵机？ 换句话说我们怎么来确定哪里是一个帧的 开头呢？为了解决这个问题， 紧接着最后一个脉冲，保持信号电压为低电平至少 2 毫秒，该低电平持续时间比任何