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32章 无线电遥控电动机车辆模型(2)

顺便指出,如果我们不给车辆模型安装遥控设备,而是把继电器2、3两个触点连接起来,车辆模型也能在程序控制步进器的带动下,按上述程序完成一套既定的行驶动作。

三、二通道无线电遥控电动

车辆模型

这里介绍的二通道无线电遥控设备,通过一只自制的机械式转向随动机构——舵机,控制电动车辆模型的左、右转向。这只舵机除了具有转向功能外,还具有自动回中功能和转向限位功能。当发射机发出转向指令信号的时候,车辆模型的舵机执行转向指令,完成左、右转向动作;当发射机不发转向指令信号的时候,已经转向的舵机会自动回到中间位置,使车辆模型沿直线行驶。

1.结构原理

二通道无线电遥控电动车辆模型的基本结构如图5-3-7所示,它同一般电动车辆模型大体相同,这里只介绍制作中几个关键部件。

图5-3-7二通道无线电遥控电动车辆模型实体图

(1)发射机

二通道无线电遥控设备的发射机电路如图5-3-8所示。它包括BG1、BG2等组成的高频振荡器,BG3、BG4等组成的调制器和BG5、BG6等组成的音频振荡器。当按下通道1(K1)按钮的时候,高频振荡器和音频振荡器的电源都接通。由于W1接通,音频振荡器产生1000赫左右的低频信号,调整W1可以使音频信号频率稍有改变。当按下通道2(K2)按钮的时候,由于W2接通,可以产生2000赫左右的另一种音频信号。它们对高频振荡器产生的高频载波进行调制,然后由天线发射出去。图5-3-8二通道无线电遥控发射机电路图

(2)接收机

二通道无线电遥控设备的接收机电路如图5-3-9,它包括超再生检波器、直接耦合音频放大器、射极跟随器和两个LC选频放大器组成。L和C3组成调谐回路,改变C3的电容量可以对频率进行粗调,调节L中的磁芯可以对频率进行微调。由BG1等组成的超再生检波器,能够从无线电波中把音频信号取出,然后由GZL、C5、C7组成的滤波器把杂波滤去,再把音频信号送到由BG2、BG3组成的直接耦合音频放大器进行放大。BG2、BG3的静态工作点由R6调整。放大后的音频信号通过BG4等组成的射极跟随器耦合到两个LC选频放大器。采用LC选频放大器的优点是选择性较好,抗干扰能力强,对电动机在转动中产生的电火花干扰有很好的抑制作用。图5-3-9二通道无线电遥控接收机电路图如果发射机发出载有2000赫音频信号的载波,由于L2、C14组成的并联谐振回路的固有频率大约也是2000赫,用相同的分析可以知道,这时候继电器J2吸合。

(3)转向随动机构

如图5-3-10所示,转向随动机构由转向电动机、减速齿轮箱、电路变换转盘(也是转矩输出盘)、转向机电源等组成,它的电路如图5-3-11所示。接收机中的继电器J1和J2有一个常开触点和一个常闭触点。P1、P2是电路变换转盘上的两块动触片,A、B、C、D、E、F是电路变换转盘固定支架上的定触片,其中E和F用来左右转向限位,A和B用来自动回中,D和C分别接在电源的正负极。

图5-3-10转向随动机构的组成

图5-3-11转向随动机构的电路图当发射机不发指令信号的时候,接收机继电器J1和J2,都不吸引,它们的常闭触点闭合。由于P1和P2不接触,P2和A也不接触,转向电动机的电源没有接通,前轮没有偏转,车辆模型直线行驶。

当发射机发出“右转”指令信号的时候,接收机J1吸合,J1的常开触点闭合,电源E1通过D、P1、F、J1常开触点给转向电动机供电,转向电动机旋转,通过减速齿轮箱,带动电路变换转盘逆时针旋转,动触片P1、P2也一起逆时针旋转。电路变换转盘通过转向连杆和联动连杆,使前轮右偏,车辆模型向右行驶。当P1、P2逆时针转到一定角度(约35°)的时候,动触片P1同定触片D、F断开,切断了转向电动机电源,转向电动机停转,前轮处于右转限位位置。

如果这时候发射机停发右转指令信号,J1释放,常闭触点闭合。由于动触片P2与定触片A、C接触,电源E2通过C、P2、A、J1常闭触点给转向电动机供电,转向电动机反转,带动电路变换转盘顺时针旋转,前轮自动回中。当电路变换转盘回到中间位置的时候,P2同A脱离接触,切断了转向电动机电源,转向电动机停转,这样就达到了自动回中的目的。如果发射机发出“左转”指令信号的时候,转向电动机执行左转指令信号的过程和上述基本相同。

2.零部件的选用和制作

(1)车轮的制作

前、后轮都采用直径40毫米、厚度8毫米玩具车轮。前车轴用直径3毫米、长12毫米的螺丝做成。后车轴用直径3毫米,长110毫米钢丝做成。后轮支架用厚1毫米镀锌铁皮制作。

(2)底盘的制作

底盘用厚0.3毫米镀锡铁皮按图5-3-12所示的结构和尺寸制作,并在它的下面焊上加强条。

图5-3-12底盘的结构和尺寸

(3)转向机构的制作

转向摇臂用厚0.7毫米的铁皮制作。联动连杆用自行车辐条做成。转向连杆用直径2毫米铜丝做成。转向摇臂轴用直径3毫米的螺丝螺母做成。

(4)转向随动机构的制作

转向电动机用WZY-131型电动机。四级减速齿轮箱内的小齿轮共5只,用模数0.5、齿数8的铜齿轮。大齿轮共4只,用模数0.5、齿数32的玩具齿轮。每级减速比是1∶4,总减速比是1∶256。转向随动机构的定触片支架用环氧树脂覆铜板,经过三氯化铁腐蚀加工成,或者用小刀刻制。电路变换转盘上的动触片用磷钢片制作,制好后焊接在圆形环氧树脂强钢板上,中间部分用刀刻去铜箔,使P1和P2绝缘。减速齿轮箱的上、下夹板用厚0.8毫米镀锌铁皮制作,上下夹板之间用铜套管和螺丝螺母紧固。

(5)动力传动机构的制作

动力电动机采用WZY-131型玩具电动机。电动机轴上紧固模数0.5、齿数8的钢齿轮,它和模数0.5、齿数60的仪表齿轮组成一级减速齿轮组。动力电源采用两节1号干电池。

(6)遥控设备的制作

发射机中的BG1、BG2采用两个3DG12,要求功率放大系数在30~80之间,两管配对。BG3、BG4分别采用3AX81和3AX31,要求功率放大系数在30~80之间,集电极发射极反向饱和电流要尽可能小一些。BG5、BG6采用两个3DG6,功率放大系数在30以上,两管配对。GZL用直径0.11毫米的漆包线在0.125瓦、1兆欧的碳膜电阻上平绕80圈左右。L1可以采用市售品电子管收音机的短波线圈(美通630A),共用6圈,中心抽头。L2用多股塑料线在L1外面绕3圈。L3是电感线圈,用直径0.5毫米漆包线,在高频磁芯上绕10~20圈就可以了。天线可以用1.2米拉杆天线。

接收机中的BG1,可以用3AK20,也可以用锗高频小功率管,要求集电极、发射极反向饱和电流小于50微安,功率放大系数在30~100之间。BG2~6B6用3AX31、3AX24等锗低频小功率管,要求集电极、发射极反向饱和电流小于200微安,功率放大系数要求大一些,特别是BG5和BG6要求功率放大系数在80~150之间。D1、D2可用2AP9型锗二极管。线圈L用市售品电子管收音机的短波线圈LT103S。L1、L2及GZL用直径0.09毫米高强度漆包线在外径10毫米、内径6毫米、厚5毫米的锰锌铁氧体M×2000磁环上分别绕450圈、400圈、350圈。绕制磁环的时候,可以先用竹片做一个梭子,把适当长度的漆包线绕在梭子的缺口中,然后在磁环上穿绕,绕好后用万用表测量它的直流电阻应在20~25欧左右。GZL绕制法同发射机的GZL制法相同。继电器J1、J2,用JRC-5M-6V型或JWX-1(053)型。C3、C4用小型瓷介质微调电容器。C13、C14采用涤纶电容器或聚苯乙烯电容器。

3.整体组装

(1)转向机构的安装

将转向摇臂轴穿入转向摇臂,套上垫圈用螺母把它紧固在底盘上。用联动连杆把两个转向摇臂连接起来,调节联动连杆的长度,使两前轮平行。

(2)前轮的安装

把前车轴从转向摇臂内侧穿出轴孔,并在它的外侧用螺母紧固。再把前轮空套在前车轴上,在车轮两侧焊上垫片,把车轮限定。

(3)转向随动机构的安装

用螺丝螺母把它安装在底盘上,并用转向连杆把转向摇臂和转矩输出盘连接起来,并使前轮和转矩输出盘上的动触片都处于中间位置。

(4)电源的安装

转向机电源可用5号电池架分两组连接,设备电源用按钮式连接线,动力电源用牛皮纸包裹,然后在底座上焊两片固定片,把电源固定牢实。

(5)接收机的安装

把接收机印刷电路板罩上铁皮屏蔽盒后,用两片固定片把它安装在底盘上。

(6)动力传动机构的安装

先用厚0.3毫米铁皮做成电动机座,装好电动机后再把机座焊在底盘上。然后把后轴支架也焊在底盘上,后车轴穿入后轴支架轴孔中,并在支架外侧焊上定位垫片,使后车轴尽量减少轴向滑动。左车轮空套在后车轴左端,在车轮外侧焊上垫片把车轮锁定。在后车轴的右端相应位置上紧固连接大齿轮,并使它同电动机轴上的铜齿轮啮合良好,右车轮紧固连接在后车轴的右端。最后在底盘尾部安装好电源开关,焊好连接线,整车就安装完毕。

另外,发射机可安装在自制的有机玻璃盒里,配上1.2米拉杆天线,接通电源就可以发射信号。

四、多通道无线电遥控电动

车辆模型

这里介绍的多通道无线电遥控电动车辆模型,采用BJ6903型成品设备,它有10个通道,其中5个通道用来控制车辆模型的前进、后退、停车、加速、减速、左转、右转等行驶动作,余下的通道可以用来控制吊车的吊杆和吊钩的升降起落、消防车云梯的升降、水枪喷水、鸣喇叭、闪管灯等。这辆车辆模型还设置了两个舵机,一个控制调速装置进行无级调速,另一个控制转向装置使车辆模型转向。另外,这辆车辆模型还装有伞齿式差速器,转向行驶灵活自如。

1.结构原理

多通道无线电遥控电动车辆模型平面布置图如图5-3-13,它的前后轮、前桥、后桥、转向机构、动力传动机构等,同一般电动车辆模型相似,下面仅就执行机构电路、调速机构、方向舵机等不同之处进行介绍。

图5-3-13多通道无线电遥控电动车辆模型平面布置图

(1)执行机构电路

在BJ6903型遥控设备的末端设置一只谐振继电器。由于谐振继电器输出的是脉动电信号,不能直接控制电路中的中间继电器,必须加装一级选频放大器,把脉动电信号变成直流电信号,从而使中间继电器正常工作。执行机构电路图如图5-3-14所示,中间继电器J3、J4控制左右转向,J7、J8控制前进、后退、加速、减速,J9控制停车。另外,J1、J2、J5、J6、J10用来控制其他功能动作,图中没有画出来。

(2)调速机构

调速机构由速度舵机和调速器组成,如图5-3-15所示。调速器包括动力电动机M3、滑动臂、定触片X和Y、变阻器等。滑动臂上有动触片H和Q,H和Q是绝缘的,Q和转轴是导通的。

速度舵机包括进退调速电动机、减速齿轮箱、转矩输出盘(也是电路变换转盘)等。转矩输出盘通过连杆同调速器的滑动臂相连,转矩输出盘转动,就会带动滑动臂转动。电路变换转盘上有动触片P1、P2和定触片A、B、C、D、E、F。速度舵机的结构和电路如图5-3-16所示。

图5-3-14BJ6903型遥控设备执行机构电路图

在图5-3-15和图5-3-16中,电路变换转盘处在“回中”位置,动触片P2同定触片A不接触,P1同定触片B也不接触。如果发射机不发指令信号,调速电动机M2,没有接通电源,不转动。调速器中的动触片H处在定触片X和Y的间隙中,动力电动机M3同电源E3断开,车辆模型停车。

如果按下发射机通道8按钮,发出前进指令信号,J3吸合,J8-1和J8-2的常开触点闭合,电源E1通过D、P1、F、J8-1常开触点、J8-2常开触点,给电动机M2供电,电动机M2正转,通过速度舵机齿轮箱减速,带动电路变换转盘作逆时针方向转动。电路变换转盘上的动触片P1、P2随着转动,直到P1脱离定触片D、F为止。电路变换转盘通过连杆带动调速器的滑动臂作顺时针转动,使动触片H一端由“回中”位置C点滑动到d点,H的另一端同定触片X接触;动触片Q则同定触片Y接触。这样,动力电源E2通过电阻丝ed段、H、X、动力电动机M3(上正下负)、Y、Q和转轴构成回路,电动机M3正转。这时候,车辆模型向前行驶。

图5-3-15多通道无线电遥控电动车辆模型的调速机构

图5-3-16速度舵机结构和电路图