书城教材教辅教你制作车辆模型(培养学生动手能力小丛书)
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第31章 无线电遥控电动机车辆模型(1)

在无线电遥控车辆模型中,以电动机为动力的车模占据了大多数,本节介绍较为简单的四种无线电遥控电动机车辆模型的结构原理、零部件的选用和制作以及整体组装,本节最后介绍了一种常见无线电遥控电动车模套件的组装。

一、单通道多方向无线电遥

控车模型

这里介绍的无线电遥控车辆模型,虽然只有一个通道,但由于设有导向轮式自动转向机构,所以它能进行多方向的控制。当发射机不发射信号的时候,车辆模型直线行驶,发射机发射信号的时候,车辆模型原地后退并转弯。因此,它可以完成多种行驶路线。

1.结构原理

图5-3-1单通道多方向无线电遥控车辆模型实体图

这辆车辆模型的车体结构如图5-3-1所示,由装饰性前轮、后驱动轮、底盘和导向轮、动力传动装置等部分组成,它同声控车辆模型的主要不同点是:装备了无线电接收机,因而可以用无线电遥控各种行驶动作。

这辆车辆模型的驱动原理比较简单,电动机所接电源的极性受发射机遥控指令信号的控制,可以适时切换,从而扫定电动机的正转或反转。电动机轴上的小齿轮,通过两级减速把动力传递给轴齿轮和跟它紧固连接的后车轴,驱动车辆模型前进或者后退。

图5-3-2单通道无线电遥控发射机电路图发射机电路如图5-3-2所示,BG1、BG2等组成电感三点式载频振荡器,能产生29兆赫的载频信号。BG3、BG4等组成多谐振荡器,产生1500赫的音频信号。BG2还兼作调制器,当BG2导通的时候,电源通过L1、BG1、BG2、GZL、BG3构成通路,给BG1、BG2供电,维持载频振荡器工作;当BG3截止时,BG1、BG2对地相当于开路,载频振荡器停振。这样,高频振荡信号被音频信号所调制,并由天线发射出去。

接收机电路如图5-3-3所示,BG1等组成超再生检波器,L1、C2组成调谐回路,它的固有频率是29兆赫。检波后的音频信号经R3、C8滤波,由C9送到BG2、BG3等组成的音频放大器进行放大。放大后的音频信号经C14、微调电位器W,送到D1、D2整流后,直流电流送入BG4基极,使BG4饱和导通,继电器J1-1吸合,接通电池E2,电动机反转,车辆模型后退并转弯。如果发射机不发射指令信号,继电器J1-1释放,接通电池E1,电动机正转,车辆模型直线行驶。

图5-3-3单通道无线电遥控接收机电路图

2.零部件的选用和制作

(1)前轮的选用和支架的制作

前轮采用直径23毫米、厚度13毫米玩具车轮。前轴用直径3毫米、长22毫米铜丝做成。前轴立柱用直径8毫米、长18毫米的塑料棒制作。前轮固定支架用长60毫米、宽12毫米、厚3毫米的环氧树脂板制作。

(2)后轮的选用

采用直径28毫米、厚度15毫米玩具车轮作为后轮。

(3)底盘的制作

底盘采用厚2毫米环氧树脂扳,按图5-3-4所示的尺寸制作。图5-3-4底盘的尺寸(4)自动转向机构的制作

导向轮用直径26毫米、厚度6毫米玩具车轮。导向轮轴用直径3毫米、长20毫米的销子钢做成。导向轮轴一端的凸缘用直径6毫米、厚度2毫米的塑料圆片黏结制成。导向轮固定底座用厚2毫米环氧树脂板制作,它的凹形定位槽和导向轮限位槽,用硬塑料板制作并用环氧树脂黏结在底座上。

(5)动力传动装置的制作

动力源采用WZY-131型电动机。在二级减速齿轮组中,电动机小齿轮模数0.5、齿数10,过桥齿轮模数0.5、齿数34,同过桥齿轮紧固连接的小齿轮的模数0.5、齿数10,轴齿轮模数0.5、齿数34。电动机固定支架用厚1.5毫米镀锌铁皮制作,在它上面分别钻出电动机轴座孔、固定孔,过桥齿轮轴孔和后车轴孔。(6)遥控设备的制作和调试

①元器件的选用和制作。所用的电子元器件参数见电路图。发射机和接收机各晶体管的具体要求见表5-3-1。

表5-3-1发射机和接收机各晶体管选配要求

项目发射机接收机BG1BG2BG3BG4BG1BG2BG3BG4型号3DG803DG802DG803DG803AK203AX313AX313AX31fr(MH2)>700>700>200β80~13080~16030~12030~12030~10050~10050~10080~120Iα3o(μA)<200<300<300<150BVα3o(V)>15>15>10>10>15>10>10>15备注两管配对两管配对发射机的线圈L1(3、4、5抽头之间)用直径1毫米的漆包线空心间绕8圈,中心抽头,线圈内径是10毫米,绕好后将线圈拉长到20毫米。线圈L2用直径0.2毫米的硬塑料线绕3圈,内径也是10毫米,嵌在L1上。接收机中的线圈L1用电视机的中周骨架分三层密绕8.5圈,所用漆包线直径是0.5毫米,所用磁芯是NX-20-4×8。发射机和接收机中的高扼圈(GZL)是在1/8瓦、阻值为750欧以上的碳膜电阻上用直径0.09毫米的漆包线密绕100圈。抗干扰电路中的线圈L2和L3相同,用直径0.2毫米的漆包线穿绕在MX-2000-10×6×5的磁环上。继电器J1-1选用HG-9V小型电磁继电器,设备电源用9伏叠层电池。

②发射机的调试。只要元器件良好,焊接无误,一般都能正常工作。电路起振的时候,BG1和BG2的集电极对地电压大约9伏,BG3和BG4的集电极对地电压大约4.5伏,稳压管DW的上端对地电压大约7伏,整机电流大约25毫安。上面几个数值调好后,可以接上天线,微调C1使整机电流最小。

③接收机的调试。先调R1,使BG1发射极对地电压在-3~-4伏之间;再调R6和R8,使BG2和BG3的集电极电流都是1毫安左右。这时候,用高阻耳机跨接在BG3的集电极和地之间,应能监听到非常明显的超噪声。如果发射机靠近接收机并发出指令信号,高阻耳机中就能听到音频信号。微调接收机中的W,使发射机不发射信号时J1-1不吸合,发射机发射信号时,J1-11吸合。微调C3和微调L1磁芯,使超噪声最柔和,音频信号最响。在调试中逐渐拉长遥控距离,发射机的可调部分不要再动,只微调接收机中的L1磁心、C3和W,使控制距离最远。这种设备在室内控制距离一般可以大于10米。

3.整体组装

(1)前桥的安装:先在每根前车轴外端安上前轮,前车轴内端紧固在支柱上,再把车轴支柱用环氧树脂胶水黏结在底盘上,然后把前轮固定支架套入车轴支柱,用自攻螺丝把它安装在前轴立柱上。前轮不应着地。

(2)动力传动机构的安装:把电动机固定在电动机固定支架上,把减速齿轮组安装在右边那块支架上,再用螺丝螺母把电动机固定支架安装在底盘上。右后驱动轮紧固连接在后车轴上,而左后驱动轮主套在后车轴上。

(3)自动转向机构的安装:把导向轮轴,安放在导向轮底座的凹形定位槽和限位滑槽内,用自攻螺丝把导向轮固定底座安装在底盘下面,使导向轮轴能在0°~38°之间转动,如图5-3-1右上角。

(4)接收机的安装。把制作的接收机的印刷电路板垫上塑料垫片后,用螺丝螺母安装在电池盒上面,并焊上连接线,接通设备电源,这样车辆模型就安装完毕了。

二、步进式单通道无线电遥控

车辆模型

一般来说,单通道无线电遥控设备只能控制车辆模型前进和后退的行驶动作。但这里介绍的步进式单通道无线电遥控装置利用单通道无线电遥控设备,控制一个机械结构的程序控制步进器,使车辆模型完能够成一系列的行驶动作。它可以按前进→前进左转→前进→后退→后退右转→后退的程序周而复始地进行,也可以单独做上述程序中的任一行驶动作。

1.结构原理

步进式电动车辆模型的结构如图5-3-5所示。它的前轮、后轮、转向机构、动力传动机构都和一般电动车辆模型基本相同。

图5-3-5步进式单通道无线电遥控车辆模型实体图

它所特有的程序控制步进器,由步进电动机、减速齿轮箱、步进盘凸轮、拨动开关、转向拨叉等组成。程序控制步进器的结构和电路如图5-3-6所示。

依次接通发射机、接收机和车辆模型的电源。当发射机不发出指令信号的时候,电源通过接通开关给动力电动机供电,左正右负,动力电动机正转,驱动车辆模型向前行驶,这是程序控制的第一个动作。

当发射机发出指令信号的时候,接收机的继电器吸合,电源通过继电器触点、拨动开关给步进电动机供电,左正右负,步进电动机带动步进盘凸轮逆时针方向转动。当凸轮的凸缘向左推动转向拨叉的时候,通过转向连杆带动转向摇臂旋转,前轮向左偏转,车辆模型在前进中增加了左转动作,这是程序控制的第二个动作。

发射机继续发出指令信号,步进电动机继续转动,步进盘凸轮继续逆时针方向转动,凸缘同转向拨叉脱离接触,于是转向拨叉由回中弹簧复位,车辆模型恢复直线行驶,这是程序控制第三个动作。

发射机继续发出指令信号,步进盘凸轮继续逆时针转动,直到拨动开关,使动力电动机改变电源极性,右正左负,动力电动机反转,使车辆模型向后倒退,这是程序控制的第四个动作。

图5-3-6程序控制步进器的结构和电路图

发射机继续发出指令信号,这时步进电动机也改变了电源极性,右正左负,步进电动机反方向转动,带动步进盘凸轮顺时针方向转动。当步进盘凸轮的凸缘向右拨动转向拨叉的时候,转向拨叉通过转向连杆带动转向摇臂转动,前轮向右偏转,车辆模型在后退中增加了右转,这是程序控制的第五个动作。

发射机继续发出指令信号,步进盘凸轮继续顺时针方向转动,凸缘同转向拨叉脱离接触,转向拨叉回中,车辆模型直线后退,这是程序控制的第六个动作。

发射机继续发出指令信号,步进盘凸轮继续按顺时针方向转动,再拨动开关,恢复到程序控制的第一个动作。如果发射机持续发出指令信号,这六个程序可以循环不断地继续下去。

如果在程序控制的某个动作上,发射机停止发出指令信号,车辆模型就按这个动作行驶下去,直到发射机再发出指令信号为止。

2.零部件的选用和制作

(1)车轮的选用

前、后轮都采用直径44毫米、厚度14毫米的玩具车轮。

(2)底盘的制作

用长250毫米、宽110毫米、厚3毫米的木质胶合板制作底盘。

(3)转向机构的制作

转向摇臂用镀锌铁皮弯制。转向摇臂轴用直径3毫米、长25毫米的螺丝螺母制成。车轴用直径3毫米、长35毫米螺丝螺母制成。转向连杆用厚1.5毫米环氧树脂板制作。转向拨叉用厚1.5毫米铝板制作。拨叉转轴用直径4毫米的螺丝螺母制成。转向拔叉的回中弹簧用直径0.5毫米钢丝弯制。

(4)程序控制步进器的制作

步进电动机用WZY-131型电动机。减速齿轮箱体用厚3毫米塑料板黏结制成。第一级蜗轮可以用模数0.5,齿数52的玩具齿轮。后两级齿轮都用模数0.5、齿数52的玩具齿轮,它们的过渡小齿轮用模数0.5、齿数8的铜齿轮。齿轮轴用直径2毫米钢丝做成。步进盘凸轮用厚5毫米的环氧树脂板。步进器的拨动开关用KB-2型拨动开关。

(5)动力传动机构和遥控设备的制作请参考上本节单通道多方向无线电遥控车辆模型中的介绍。

3.整体组装

(1)转向机构的安装

转向摇臂轴穿入转向摇臂上的轴孔后,套上垫片,安装在底盘上,转向摇臂要能绕轴灵活转动。把前轮空套在前车轴上,车轴内外两侧插入定位插销。车轴穿入转向摇臂横向固定孔内,并用螺母紧固。用螺丝把转向连杆安装在转向摇臂上,但螺母不可拧紧,使转向连杆能带动摇臂左右摆动。最后,把转向拨叉转轴穿入转向拨叉的轴孔中,套上垫片,并在距转向拨叉轴上端5毫米处的小孔中,穿入直径0.5毫米钢丝绕制成的回中弹簧,再在转向拨叉轴上套入一段内径为5毫米塑料管(或铜管),把它固定在底盘上,拨叉的叉口要叉住连杆上的固定柱。

(2)程序控制步进器的安装

把步进电动机和减速齿轮组安装在齿轮箱体上,调整各级齿轮,使它们处于最佳啮合状态,注意使后两级的齿轮轴相互平行,使蜗杆轴同齿轮轴垂直。把步进盘凸轮紧固连接在动力输出齿轮的加长铀上。然后在齿轮箱体的合适位置上,安装KB-2型拨动开关,使步进盘凸轮在往返转动中,凸缘恰好能拨动这个开关。最后,把步进器安装在底盘上。步进器同转向拨叉之间的位置也要恰当,要使步进盘凸轮的凸缘能够自如地推动转向拨叉转动。

(3)接收机的安装

用自攻螺丝把接收机印刷电路板安装在底盘的固定柱上。9伏设备电源可以放在底盘的尾部,用按钮式连接线连接。

(4)动力传动机构的安装

步进式单通道无线电遥控车辆模型和前面的单通道多方向车辆模型基本相同。不同的是,这里的左后轮为驱动轮,右后轮空套在右后车轴上。另外,动力电动机采用格形固定支架,3伏动力电源可安装在程序控制步进器两侧,它的开关安装在底盘的尾部。