无线遥控车___毕业论文
四年级 记叙文 18710字 1905人浏览 郑德玲

河南牧业经济学院

(英才校区)

毕 业 论 文

题 目 无 线 遥 控 车 的 设 计

学 号 12330201043 班 级12级电信1班 专 业电子信息工程技术系 别 应用电子系 作者姓名 张 强 完成时间2014年5月21日

指导教师 孙汉卿 职 称 讲 师

无线遥控车的设计

摘 要

随着电子技术的飞速发展,新型大规模遥控集成电路的不断出现,使得遥控技术有了日新月异的发展。遥控装置的中心控制部件已从早期的分立元件、集成电路逐步发展到现在的单片微型计算机,智能化程度大大提高。近年来,遥控技术在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中使用越来越广泛。无线电遥控技术的诞生,起源于无线电通信技术,最初的构想是无线电电报技术的建立,真空电子管的发明使得无线电技术的应用和普及很快应用在民用和军用等各个领域。随着无线电的发展,从上个世纪60年代开始,相继出现了无线电遥控的小车。

无线通信是利用电磁波在自由空间中传播的一种通信方式。近些年在通信领域中发展最快、应用最广的的就是无线通信技术。本次课题主要采用专用芯片SCTX2B/SM6135组成一对CMOS 集成芯片,由发射和接收两部分组成。采用部分外围元器件,就可以实现发射和接收、编码与解码功能,具有抗干扰能力强,元器件数量少,可靠性高等优点。有4个控制键用于控制遥控车的动作,包括前进,后退,左转,右转功能。通过设计培养学生综合运用所学知识, 结合实际独立完成课题的工作能力,了解功能集成芯片SCTX2B/SM6135的引脚功能和应用电路、提高画图能力,熟练propel 软件的使用,掌握PCB 制版的流程,熟练掌握焊接技术,以及各种元器件的测试与使用。

关键词:遥控技术、无线通信、集成电路、SCTX2B/SM6135

I 目录

摘 要 ............................................................................................................................................................ 1

引 言 ............................................................................................................................................................ 1

一 无线遥控技术的概述............................................................................................................................. 3

(一)开发背景 .................................................................................................................................... 3

(二) 无线遥控技术介绍及其运用 . .................................................................................................. 3

二 无线遥控车的基本原理 . .......................................................................................................................... 5

(一)发射电路基本原理 . .................................................................................................................... 5

(二) 接收电路基本原理 . .................................................................................................................. 5

(三) 无线遥控车的工作原理 . .......................................................................................................... 7

三 印刷电路板介绍 .....................................................................................................................................11

(一) PCB设计流程 . ..........................................................................................................................11

四 基本元件介绍及焊接............................................................................................................................. 13

(一)基本元件简介........................................................................................................................... 13

(二) 焊接注意事项 . ........................................................................................................................ 17

五 实验调试 ................................................................................................................................................ 18

(一) 实验调试................................................................................................................................. 18

(二)调试结果 .................................................................................................................................. 18

设计小结 ...................................................................................................................................................... 19

参考文献 ...................................................................................................................................................... 20

致 谢 .......................................................................................................................................................... 21

附录 无线遥控车成品图及原件清单 . ........................................................................................................ 22

1 引 言

无线电遥控电路是利用无线电遥控信号作为遥控指令来完成各种指令动作。无线遥控电路主要由发射电路和接收电路组成。所谓无线电遥控(英文:Radio Control 简称RC ),就是利用无线电波对被控对象进行远距离控制。无线电遥控技术的发展只有几十年的历史:本世纪20年代。才刚刚出现无线电遥控的雏形。那时,人们试图将遥控技术应用于无人驾驶飞机和舰船,但由于技术不够完善而未能成功。二次世界大战以后,无线电遥控技术发展迅速,并逐渐在军事、国防、工农业生产以及科学技术等方面得到广泛的应用。70年代后期,无线电遥控设备也以商品的形式逐渐出现。 随着现代电子技术的飞速发展,遥控设备不但实现了商品化,可靠性和灵敏度也越来越高, 还形成了许多系列和品种,能满足不同层次的爱好者及不同模型的技术要求。

无线遥控,即是在控制端把控制指令以某种编码方式形成易于传输的信号,通过无线传输,在受控端经解码等处理形成相应的控制操作。无线控制方式多种多样,可以根据不同的应用需要采用适宜的方式。各种遥控方式的不同,主要在于信息的编码处理方式和信息的传输方式。无线电遥控作为新一代的信息传送方式,具有绕射和穿透特性,只要在有效工作范围之内,无线设备就可以不受角度,方向和障碍物的限制而自由使用。并且采用特定的编码解码技术可以防止无线电波的互相干扰,抗干扰能力强。

无线遥控车采用的是伺服电机无线遥控技术。遥控电路设计的基本要求是高性能、低成本、运行平稳、控制灵活、线路简单、抗干扰能力强。

2 通常无线遥控车的驱动要用两个微型直流伺服电动机来实现玩具遥控车的前进、后退、左转、右转和加速等功能。无线遥控车市场竞争的日趋激烈,对无线遥控车的电气性能也提出了越来越高的要求。无线遥控车的无线遥控控制电路设计决定着玩具遥控车的整体性能。文中给出了一种具有优异性能的无线遥控车电路的设计方案,该方案主要采用SCTX2B/SM6135集成电路控制器来设计完成。

3 一 无线遥控技术的概述

(一)开发背景

无线通信技术是近几年来比较流行的一种通信技术,他具有稳定性强、传输速率高、功耗低等优点。具有广泛的应用背景。选择此课题的目的在于通过学习和实践,了解并应用无线遥控技术。随着人们物质生活水平的提高,人们对精神生活的追求也愈加强烈,对信息的渴求已成为了人们必不可少的需要,更加简捷与新颖的信息传递方式无疑会给人们带来耳目一新的感受。而我们以前小时候耍的那种没有遥控装置的小车现在都已经过时了,现在市面上卖得大多都是带遥控装置的小车。而现代工具务求简捷化、便携化,因此,摇控装置的到来,必将会给人们带来一种新的感受方式。本文就简单的介绍了下使用SCTX2B/SM6135一对CMOS 集成芯片制作成的发射以及接收电路的无线遥控车来说说现代无线遥控技术。

(二) 无线遥控技术介绍及其运用

无线遥控,顾名思义,就是一种用来远程控制机器的装置。现代的遥控器,主要是由集成电路电板和用来产生不同讯息的按钮所组成。时至今日,无线遥控器已经在生活中得到了越来越多的应用,给人们带来了极大的便利。而现在无线遥控技术越来越多的运用在我们的生活当中,随着科技的进步无线遥控器也扩展到了许多种类,简单来说常见的有2种,一种是家电常用的红外遥控模式(IR Remote Control),另一种是防盗报警设备、门窗遥控、汽车遥控等等常用的无线电遥控模式(RF Remote Control)。

常用的无线电遥控系统一般分发射和接收两个部分。

发射部分一般分为两种类型,即遥控器与发射模块,遥控器和遥控模块是对于使用方式来说的,遥控器可以当一个整机来独立使用,对外引出线有接线桩头;而遥控模块在电路中当一个元件来使用,根据其引脚定义进行应用,使用遥控模块的优势在于可以和应用电路天衣无缝的连接、体积小、价格低、物尽其用,但使用者必须真正懂得电路原理,否则还是用遥控器来的方便。

接收部分一般来说也分为两种类型,即超外差与超再生接收方式,超再生解调电路也称超再生检波电路,它实际上是工作在间歇振荡状态下的再生检波电路。超外差式解调电路与超外差收音机相同,它是设置一本机振荡电路产生振荡信号,与接收到的载频信号混频后,得到中频(一般为465kHz )信号,经中频放大和检波,解调出数据信号。由于载频频率是固定的,所以其电路要比收音机简单一些。超外差式的接收器稳定、灵敏度高、抗干扰能力也相对较好;超再生式的接收器体积小、价格便宜。

无线电遥控常用的载波频率为315mHz 或者433mHz ,遥控器使用的是国家规定的开放频段,在这一频段内,发射功率小于10mW 、覆盖范围小于100m 或不超过本单位范围的,可以不必经过“无线电管理委员会”审批而自由使用。我国的开放频段规定为315mHz ,而欧美等国家规定为433mHz ,所以出口到上述国家的产品应使用433mHz 的遥控器。

无线电遥控器与红外遥控器的区别:红外遥控和无线遥控是对不同的载波来说的,红外遥控器是用红外线来传送控制信号的,它的特点是有方向性、不能有阻挡、距离一般不超过7米、不受电磁干扰,电视机遥控器就是红外遥控器;无线电遥控器是用无线电波来传送控制信号的,它的特点是无方向性、可以不“面对面”控制、距离远(可达数十米,甚至数公里)、容易受电磁干扰。在需要远距离穿透或者无方向性控制领域,比如工业控制等等,使用无线电遥控器较易解决。

无线遥控车所讲的遥控技术正是无线遥控模式,无线遥控是无线电遥控,它是利用

4 无线电信号对远方的各种机构进行控制的遥控设备。这些信号被远方的接收设备接收后,可以指令或驱动其它各种相应的机械或者电子设备,去完成各种操作,如闭合电路、移动手柄、开动电机,之后再由这些机械进行需要的操作。作为一种与红外遥控器相补充的遥控器种类,在车库门、电动门、道闸遥控控制、防盗报警器、工业控制以及无线智能家居领域得到了广泛的应用,当然我们的无线遥控车也正是运用的这种技术。

在当今高速发展的社会,无线遥控技术广泛的运用于我们生活的各个领域,其中包括遥控技术在工业生产、家用电器、安全保卫、遥控玩具上的运用。当然还有一些更重要的场所还用到了无线遥控技术,比如所矿业开采,野外探险等一些复杂而危险的工作,而这些都离不开我们的无线遥控技术。

5 二 无线遥控车的基本原理

(一)发射电路基本原理

SCTX2B 在发射电路中的典型应用电路如图1发射电路原理图所示,该电路使用3V 电池供电,三极管Q1和Q2的工作电压均是3V ,集成电路芯片的工作电压是3V 。电阻R4用来决定编码器内部振荡器OSC 的振荡频率,改变R4阻值,可改变载波频率及编码脉冲波形输出。R4的取值范围为100k Ω~500k Ω。按键开关L 、R 用于控制遥控车的左、右转,按键开关F 、B 用于控制遥控车的前进、后退。10脚为发射状态指示端,可通过外接发光管LED 来指示发射状态。三极管Q1与T1、C3、C4组成了一个电容三点式载波振荡器,该振荡器的工作频率可以是27MH Z 或49MH Z 。编码器SO 管脚(8脚)输出的编

码数字信号,经后级相应的射频电路Q1输出的载波信号同时加到Q2的基极后,经Q2调制放大,C1滤波后便由天线L1发射,然后再由与之配套的接收电路SM6135W 接收解调。本套件使用无线遥控电路,即8脚输出,7脚为红外遥控输出,未使用。发射机线路板如图2发射电路PCB 图所示。

图 1 发射电路原理图

图2发射电路PCB 图 (二) 接收电路基本原理

SM6135W 在接收电路中的典型应用电路如图3接受电路原理图所示,该电路使用的是6V 电源电压,6V 电压直接加在伺服电机M1和M2的两组H 桥驱动器上。无线遥控信

6 号经天线和射频接收电路(Q1及其周围元件组成)接收解调后,还原成相应的码信号,该信号被由SM6135W 的14脚、15脚、16脚及1脚内部反相器及相应的外围电路组成的反相放大器放大后,送至SM6135W 的编码输入端3脚,经内部译码后,将在输出端Right (6脚)、Left (7脚)、Backward (10脚)、Forward (11脚)分别输出相应的控制信号以驱动两个H 桥电机驱动器。从而使桥路上的驱动三极管交替导通以控制伺服电机的正、反转。4脚和5脚外接的电阻R3,其阻值不得误差太大,否则接收电路SM6135W 内部基准频率与发射电路SCTX2B 内部基准频率不一致时,接收电路SM6135W 可能无法调出相应的编码信号。现以伺服电机M1为例:当解码芯片Forward (11脚)管脚输出为高电平,Backward (10脚)管脚输出为低电平时,Q2、Q6、Q12导通,而Q3、Q7、Q13关断,M1中的电枢电流为从左至右,此时M1应前进;反之,当解码芯片Forward (11脚)管脚输出为低电平,Backward (10脚)管脚输出为高电平时,Q3、Q7、Q13导通,而Q2、Q6、Q12关断,M1中的电枢电流从右至左,此时,M1应后退。接收机线路板如图4接受电路PCB 图所示。

图3 接收电路原理图

7 图4 接收电路PCB 图

(三) 无线遥控车的工作原理

1、主要元器件简介:SCTX2B/SM6135W是配套使用的无线遥控编解码集成电路,它们都有5个管脚,对应于5种编/解码功能。SCTX2B/SM6135W具有遥控车的完整控制功能,它们的工作电压为2.5V ~6.0V ,当无任何功能键按下时,芯片将自动断电,片上振荡器停止工作,从而减少工作电流。该编/解码器的使用十分简单,应用时只需很少的几个外部元件即可构成一个完整的实用电路。

SCTX2B/SM6135W电路的极限参数如下:

·电源电压为2.4V ~6.0V ;

·输入输出电压上下浮动±0.3 V;

·工作温度-10℃~+65℃;

·储存温度为-25℃~+125℃。制作时,不要超出极限参数中所列的数值范 围,否则芯片可能会损坏。

(1) SCTX2B的主要性能结构

编码电路的内部结构和外形封装分别如图5编码电路图和 图6外部引脚排列所示。由图可见:该编码器的内部主要由输入电路、编码电路、振荡电路、时序产生器电路和输出电路组成。输入电路有5个输入管脚,分别与5个功能按键forward (前进) 、backward (后退) 、right-ward (向右) 、left-ward (向左) 和turbo (加速) 相对应。芯片中的编码电路向SO 和SC 两个输出管脚发送数字码,数字码与定义的功能按键相对应,SO 编码输出端用于无线遥控,而SC 编码输出端则用于红外遥控。芯片内时序电路中的一个计数器可使SCTX2B 具有自动断电功能。其管脚PC 输出端可用来控制外部工作电源的通、断状态。按下任何一个功能按键都会立即使芯片激活。编码器输出的编码格式和字格式分别如图7编码格式和字格图所示。在编码格式中,W2表示功能码,W2表示开始码。SCTX2B 的管脚功能说明如表1 SCTX2B 的各管脚说明所列。

SCTX2B 结构图和外形引脚图

图5 编码电路结

图6外部引脚排列

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解码集成电路的内部电路结构和外形封装分别如图8解码电路图和 图9外部引脚排列图所示。该解码集成电路比编码集成电路复杂得多,它内部主要由3组放大器、信号取样和误码检测、解码电路、控制逻辑电路、振荡器、时序产生器、锁存器、输出电路组成。SM6135W 有5个输出管脚,分别具有5种功能。接收的信号由三级放大器放大后对其进行信号取样、误码检测和解码,以控制遥控车的动作。编码和解码两种芯片的振荡器工作频率之间的相对误差必须小于±2.5%。编码和解码时序图如图10编码和解码时序图所示。SM6135W 的管脚功能说明如表2所列。

图7 编码格式和字格图式

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表2 SM6135W的各管脚说明

图10 编码和解码时序图

图8 解码电路结

图9外部引脚排结构图和外形引脚图

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(3)无线遥控车的基本原理:无线遥控车采用的是伺服电机无线遥控技术。遥控电路设计的基本要求是高性能、低成本、运行平稳、控制灵活、线路简单、抗干扰能力强。通常无线遥控车的驱动要用两个微型直流伺服电动机来实现玩具遥控车的前进、后退、左转、右转等功能。玩具遥控车市场竞争的日趋激烈,对无线遥控车的电气性能也提出了越来越高的要求。无线遥控车的无线遥控控制电路设计决定着玩具遥控车的整体性能。本系统主要采用SCTX2B/SM6135W集成电路控制器来设计完成。

无线遥控车一般都具有前进、后退、左转、右转的基本功能,这些功能可分别由两台微型伺服电动机来完成,该电机没有调速功能。无线遥控电路的原理方框图如图11原理方框图所示。

该电路由无线发射和无线接收两部分组成,其中无线发射由编码电路和RF 发射电路组成。编码电路使用的集成电路型号是SCTX2B ,该电路具有5种编码功能,其中F/B用于控制伺服电动机的前进、后退;L/R用于控制伺服电动机的左转、右转;turbo 用于加速。无线接收电路部分的解码电路可以使用SM6135W 集成电路芯片来完成,解调后的RF 信号被放大和滤波,然后得到基带信号。当系统在对该信号进行取样后,解码逻辑便可以提取F/B、L/R和来自接收信号的功能位,同时输出相应的前进、后退、左转、右转和加速功能所用的控制电平。为了满足玩具遥控车的安全需要,同时还应为伺服电机设计过载保护电路。

11 三 印刷电路板介绍

印制电路版(Printed Circuit Board,简称PCB ),它是以一定尺寸的绝缘板为基材,以铜箔为导线,经特定工艺加工,用一层或若干层导电图形(铜箔的链接关系)以及设计好的孔(如元件孔、机械安装孔、金属化过孔等)来实现元件间的电气连接关系,它就像在纸上印刷上去似的,故得名印制电路板或称印刷线路板。在电子设备中,印制电路板可以对各种元件提供必要的机械支撑,提供电路的电气连接并用标记符号把板上安装的各个元件标注出来,以便于插件、检查及调试。

按照在一块板上导电图形的层数,印制电路板可分为一下三类。

A. 单面板

指仅一面又导电图形的电路板,也称单面板。

B. 双面板

指两面都有导电图形的电路板,也称双层板。其两面的导电图形之间的电连接通过过孔来完成。

C. 多层板

由交替的导电图形层及绝缘材料层叠压粘合而成的电路板。除电路板两个面有导电图形外,内部还有一层或都多层相互绝缘的导电层,各层之间通过金属化过孔实现电气连接。它主要应用于复杂的电路设计。

(一) PCB设计流程

1、印制电路板的设计的一般步骤

(1). 绘制印制电路板

主要任务是绘无线遥控车原理图,并且确保无误后,生成网络表,用于PCB 设计时自动布局。

(2). 规划电路板

主要完成确定电路板的物理边界,电气边界,电路板的层数,各种元件的封装形式和布局要求等任务,遥控车PCB 的大小为:6cm*3.5cm。

(3). 设置参数

主要是设置软件中电路板的工作层,PCB 编辑器的工作参数,自动布局等。

(4). 装入网络表及元件的封装形式

网络表是PCB 自动布线的核心,也是电路理图设计与印制电路板设计系统的接口。只有正确装入网络表后,才能进行对电路板的自动布局等。

(5). 元件的布局

元件的布局包括自动和手动调整两个过程。在规划好电路板和装入网络表之后,系统能自动装入元件,并自动将它们放置在电路板上。自动布线是系统根据某种算法在电气边界内自动摆放元件的位置。如果自动布局不尽如意,则在进行手工调整。

(6). 手动布线

手动布线时,要注意相连导线之间要有一定的绝缘距离;信号线在拐弯处不能走直线;电源线和地线的布线要短,粗且避免形成回路。

(7). 补泪滴

(8). 文件的保存及输出

2、印刷板制作工艺流程

制板工艺程序:修整板周边尺寸—热转印--腐蚀--钻孔定位--清洗--细砂纸擦光亮

12 --涂松香水。

(1). 先将符合尺寸要求的辅铜板表面用细砂纸擦光亮, 再用热转印将布线图转印到辅铜板上。

(2). 腐蚀一般采用三氯化铁作腐蚀液, 腐蚀速度与腐蚀液的浓度, 温度及腐蚀过程中采取抖动有关, 为保证制板质量及提高腐蚀速度, 可采用抖动和加热的方法。

(3). 腐蚀完成后, 应用自来水冲洗干净, 把印刷板抹干。

(4). 用直径1.0mm 钻头钻孔、定位。

(5). 用细砂布将印刷板辅铜面擦至光亮为止, 然后立即涂上松香溶液。

13 四 基本元件介绍及焊接

(一)基本元件简介

1、 三极管

本课题用到的三极管(TO-92)(如图12三极管的封装图)主要有C1815、C8550、C945、C8050,我们实验用的三极管他们的封装都是从正面看E 、B 、C 的顺序,如图4.1-1,下面介绍下他们的基本参数:

C945三级管参数:类型: NPN ;最大集电极发射电压(VCEO ):21;直流电增益:10 to 60;最大集电极电流(A):0.1A;功耗:0.5W;频率:250MHz 。

C1815三级管参数:类型: NPN ;最大集电极发射电压(VCEO ):21直流电增益:10 to 60;最大集电极电流(A):0.15A;功耗:0.4W; 频率:8MHZ。

8550三级管参数:类型:开关型;极性:PNP;材料:硅; 最大集电极电流(A):0.5 A ; 直流电增益:10 to 60;功耗:625 MW;最大集电极发射电压(VCEO ):25 频率:150MHz三极管8550是一种常用的普通三极管。它是一种低电压, 大电流, 小信号的PNP 型硅三极管。

C8050三级管参数:类型: NPN ;材料:硅 0.5 A 直流电增益:10to60; 功耗:625 MW ; 最大集存器发射电(VCEO ):25; 频率:150KHZ ;8050是非常常见的NPN 型晶体

三极管,在各种放大电路中经常看到它,应用范围很广,主要用于高频放大。

图 12三极管的封装图

(1)三极管的分类

晶体三极管的种类很多,分类方法也有多种。下面按用途、频率、功率、材料等进行分类。①按材料和极性分有硅材料的NPN 与PNP 三极管. 锗材料的NPN 与PNP 三极管。②按用途分有高、中频放大管、低频放大管、低噪声放大管、光电管、开关管、高反压管、达林顿管、带阻尼的三极管等。③按功率分有小功率三极管、中功率三极管、大功率三极管。④按工作频率分有低频三极管、高频三极管和超高频三极管。⑤按制作工艺分有平面型三极管、合金型三极管、扩散型三极管。⑥按外形封装的不同可分为金属封装三极管、玻璃封装三极管、陶瓷封装三极管、塑料封装三极管等。

(2)三极管电极和管型的判别

a. 目测法

一是管型的判别。一般,管型是NPN 还是PNP 应从管壳上标注的型号来辨别。依照部分标准,三极管型号的第二位(字母) ,A 、C 表示PNP 管,B 、D 表示NPN 管,例如:3AX 为PNP 型低频小功率管,3BX 为NPN 型低频小功率管,3CG 为PNP

型高频小功率管,

14 3DG 为NPN 型高频小功率管,3AD 为PNP 型低频大功率管, 3DD为NPN 型低频大功率管, 3CA 为PNP 型高频大功率管,3DA 为NPN 型高频大功率管。此外有国际流行的9011~9018系列高频小功率管,除9012和9015为PNP 管外,其余均为NPN 型管。 二是管极的判别。常用中小功率三极管有金属圆壳和塑料封装(半柱型) 等外型。

b. 用万用表电阻档判别

三极管内部有两个PN 结,可用万用表电阻档分辨e 、b 、c 三个极。在型号标注模糊的情况下, 也可用此法判别管型。① 基极的判别。判别管极时应首先确认基极。对于NPN 管,用黑表笔接假定的基极,用红表笔分别接触另外两个极, 若测得电阻都小,约为几百欧-几千欧;而将黑、红两表笔对调,测得电阻均较大,在几百千欧以上,此时黑表笔接的就是基极。PNP 管,情况正相反,测量时两个PN 结都正偏的情况下,红表笔接基极。实际上,小功率管的基极一般排列在三个管脚的中间,可用上述方法,分别将黑、红表笔接基极,既可测定三极管的两个PN 结是否完好(与二极管PN 结的测量方法一样) ,又可确认管型。② 集电极和发射极的判别。确定基极后,假设余下管脚之一为集电极c ,另一为发射极e, 用手指分别捏住c 极与b 极(即用手指代替基极电阻Rb) 。同时, 将万用表两表笔分别与c 、e 接触, 若被测管为NPN, 则用黑表笔接触c 极、用红表笔接e 极(PNP管相反), 观察指针偏转角度;然后再设另一管脚为c 极, 重复以上过程, 比较两次测量指针的偏转角度大的一次表明IC 大,管子处于放大状态,相应假设的c 、e 极正确。

(3) 三极管性能的简易测量

① 用万用表电阻档测ICEO 和β。基极开路,万用表黑表笔接NPN 管的集电极c 、红表笔接发射极e(PNP管相反) ,此时c 、e 间电阻值大则表明ICEO 小,电阻值小则表明ICEO 大。用手指代替基极电阻Rb ,用上法测c 、e 间电阻,若阻值比基极开路时小得多则表明 β值大。② 用万用表hf E档测β。有的万用表有hf E档,按表上规定的极型插入三极管即可测得电流放大系数β, 若β很小或为零,表明三极管己损坏,可用电阻档分别测两个PN 结,确认是否有击穿或断路。

2、 电解电容

电解电容是电容的一种,金属箔为正极(铝或钽),与正极紧贴金属的氧化膜(氧化铝或五氧化二钽)是电介质,阴极由导电材料、电解质(电解质可以是液体或固体)和其他材料共同组成,因电解质是阴极的主要部分,电解电容因此而得名。同时电解电容正负不可接错。

(1)电解电容的特点

电解电容器特点一:单位体积的电容量非常大,比其它种类的电容大几十到数百倍。 电解电容器特点二:额定的容量可以做到非常大,可以轻易做到几万μf 甚至几f (但不能和双电层电容比)。

电解电容器特点三:价格比其它种类具有压倒性优势,因为电解电容的组成材料都是普通的工业材料,比如铝等等。

(2) 电解电容的原理

15 电解电容器通常是由金属箔(铝/钽)作为正电极,金属箔的绝缘氧化层(氧化铝/钽五氧化物)作为电介质,电解电容器以其正电极的不同分为铝电解电容器和钽电解电容器。铝电解电容器的负电极由浸过电解质液(液态电解质)的薄纸/薄膜或电解质聚合物构成;钽电解电容器的负电极通常采用二氧化锰。由于均以电解质作为负电极(注意和电介质区分),电解电容器因而得名。

应用:有极性电解电容器通常在电源电路或中频、低频电路中起电源滤波、退耦、信号耦合及时间常数设定、隔直流等作用。一般不能用于交流电源电路,在直流电源电路中作滤波电容使用时,其阳极(正极)应与电源电压的正极端相连接,阴极(负极)与电源电压的负极端相连接,不能接反,否则会损坏电容器。

无极性电解电容器通常用于音箱分频器电路、电视机S 校正电路及单相电动机的起动电路。

电解电容器广泛应用于家用电器和各种电子产品中,其容量范围较大,一般为1~1000μF ,额定工作电压范围为6.3~450V。其缺点是介质损耗、容量误差较大(最大允许偏差为+100%、-20%),耐高温性较差,存放时间长容易失效。

电解电容的极性,注意观察在电解电容的侧面有“—”,是负极,如果电解电容上没有标明正负极,也可以根据它的引脚的长短来判断,长脚为正极,短脚为负极。

3、 瓷片电容

用高介电常数的电容器陶瓷〈钛酸钡一氧化钛〉挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质,并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。它又分高频瓷介和低频瓷介两种。具有小的正电容温度系数的电容器,用于高稳定振荡回路中,作为回路电容器及垫整电容器。低频瓷介电容器限于在工作频率较低的回路中作旁路或隔直流用,或对稳定性和损耗要求不高的场合〈包括高频在内〉。这种电容器不宜使用在脉冲电路中,因为它们易于被脉冲电压击穿。

(1) 瓷片电容分类

它又分高频瓷介和低频瓷介两种。具有小的正电容温度系数的电容器,用于高稳定振荡回路中,作为回路电容器及垫整电容器。低频瓷介电容器限于在工作频率较低的回路中作旁路或隔直流用,或对稳定性和损耗要求不高的场合〈包括高频在内〉。这种电容器不宜使用在脉冲电路中,因为它们易于被脉冲电压击穿。

(2)瓷片电容优缺点

优点:稳定,绝缘性好,耐高压

缺点:容量比较小

(3)瓷片电容用途

在大功率、高压领域使用的高压陶瓷电容器,要求具有小型、高耐压和频率特性好等特点。近年来随着材料、电极和制造技术的进步,高压陶瓷电容器的发展有长足的进展,并取得广泛应用。高压陶瓷电容器已成为大功率高压电子产品不可缺少的元件之一。高压陶瓷电容器的用途主要分为送电、配电系统的电力设备和处理脉冲能量的设备。

4、 可调电感器

常用的可调电感器有半导体收音机用振荡线圈、电视机用行振荡线圈、行线性线圈、中频陷波线圈、音响用频率补偿线圈、阻波线圈等,如下图13可调电感器所示。

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图13可调电感器

(1). 半导体收音机用振荡线圈 此振荡线圈在半导体收音机中与可变电容器等组成本机振荡电路,用来产生一个输入调谐电路接收的电台信号高出465kHz 的本振信号。其外部为金属屏蔽罩,内部由尼龙衬架、工字形磁心、磁帽及引脚座等构成,在工字磁心上有用高强度漆包线绕制的绕组。磁帽装在屏蔽罩内的尼龙架上,可以上下旋转动,通过改变它与线圈的距离来改变线圈的电感量。电视机中频陷波线圈的内部结构与振荡线圈相似,只是磁帽可调磁心。

(2).电视机用行振荡线圈 行振荡线圈用在早期的黑白电视机中,它与外围的阻容元件及行振荡晶体管等组成自激振荡电路(三点式振荡器或间歇振荡器、多谐振荡器),用来产生频率为15625HZ 的的矩形脉冲电压信号。该线圈的磁心中心有方孔,行同步调节旋钮直接插入方孔内,旋动行同步调节旋钮,即可改变磁心与线圈之间的相对距离,从而改变线圈的电感量,使行振荡频率保持为15625HZ ,与自动频率控制电路(AFC )送入的行同步脉冲产生同步振荡。

(3).行线性线圈 行线性线圈是一种非线性磁饱和电感线圈(其电感量随着电流的增大而减小),它一般串联在行偏转线圈回路中,利用其磁饱和特性来补偿图像的线性畸变。行线性线圈是用漆包线在" 工" 字型铁氧体高频磁心或铁氧体磁棒上绕制而成,线圈的旁边装有可调节的永久磁铁。通过改变永久磁铁与线圈的相对位置来改变线圈电感量的大小,从而达到线性补偿的目的。

5、 电阻

(1)电阻的定义

在物理学中,用电阻(Resistance )来表示导体对电路阻碍作用的大小。导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体,电阻一般不同,电阻是导体本身的一种特性。电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件。电阻元件的电阻值大小一般与温度有关,衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数,其定义为温度每升高1℃时电阻值发生变化的百分数。电阻是所有电子电路中使用最多的元件。主要职能就是阻碍电流流过,应用于限流、分流、降压、分压、负载与电容配合作滤波器及阻匹配等。数字电路中功能有上拉电阻和下拉电阻。

(2) 控制电阻大小的因素

电阻元件的电阻值大小一般与温度有关,还与导体长度、粗细、材料有关。衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数,其定义为温度每升高1℃时电阻值发生变化的百分数。多数(金属)的电阻随温度的升高而升高,一些半导体却相反。

(3)电阻大小判别

色环法:

所谓色环法既是用不同颜色的色标来表示电阻参数。色环电阻有4个色环的,也有5个色环的,各个色环所代表的意义如下表(表3色环电阻参数)

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表3色环电阻参数

读取色环电阻的参数,首先要判断读数的方向。一般来说,表示公差的色环离开其他几个色环较远并且较宽一些。判断好方向后,就可以从左向右读数。 例如,某4色环电阻的颜色从左到右依次是红(2),紫(7),黄(x10000),银(正负10%),则此电阻的阻值为27Ωx10000=270000Ω,也就是270K Ω,公差为正负10%。再如,某5色环电阻的颜色从左到右依次是红(2),绿(5),蓝(6),红(x100),棕(正负1%),则此电阻的阻值为256Ωx100=25600Ω,也就是25.0K Ω,公差为正负1%。

此外就还有数字法和数码法,这里就不一一详解了。

(二) 焊接注意事项

1、 手工焊接方法

手工焊接握电烙铁的方法, 有正握、反握及握笔式三种。焊接元器件及维修电路板时以握笔式较为方便。手工焊接一般分四步骤进行。①准备焊接:清洁被焊元件处的积尘及油污, 再将被焊元器件周围的元器件左右掰一掰, 让电烙铁头可以触到被焊元器件的焊锡处, 以免烙铁头伸向焊接处时烫坏其他元器件。焊接新的元器件时, 应对元器件的引线镀锡。②加热焊接:将沾有少许焊锡和松香的电烙铁头接触被焊元器件约几秒钟。若是要拆下印刷板上的元器件, 则待烙铁头加热后, 用手或镊子轻轻拉动元器件, 看是否可以取下。③清理焊接面:若所焊部位焊锡过多, 可将烙铁头上的焊锡甩掉(注意不要烫伤皮肤, 也不要甩到印刷电路板上!), 用光烙锡头" 沾" 些焊锡出来。若焊点焊锡过少、不圆滑时, 可以用电烙铁头" 蘸" 些焊锡对焊点进行补焊。④检查焊点:看焊点是否圆润、光亮、牢固, 是否有与周围元器件连焊的现象。

2、 电路板焊接的注意事项

在焊接的过程中我们需要注意的问题很多,主要问题如下:

(1)三极管的e 、b 、c 应该认真判定,焊接的时候仔细与原理图对照后在做焊接。

(2)电阻的认真识别,按照原理图的电阻大小对号入座。(3)可变电感所用引脚的识别,将有用的两个引脚连在电路图上。(4)电解电容的大小以及正负判定,焊接的时候应该

18 严格按照正负焊接。(5)瓷片电容相对电解电容就要简单许多了,只需要将大小判定好久可以了。(6)此外,最重要的就是应该严格按照电路图来焊接原件,不能有一点点的错误。

五 实验调试

(一) 实验调试

将无线遥控车和配套的遥控器装上电池,按遥控器的前进、后退、左转、右转四项功能,测试遥控车功能是否正常。

如果遥控车功能正常但遥控距离近,则可以按这样的方法进行调试:机板靠近频谱仪的天线,调整机板上T1可调电感,使频谱仪感应到的频率读数在27MHz ±100k 范围内即可。接收板的调试方法相同。要注意的是必须和遥控器调在同一频率上(调T1),成对应关系,没有仪器时,可把整车装好后打开电源倒过来放,不让四轮触地。同时接通遥控器电源,拨通前进功能键并靠近整车体,看车轮是否转动,否则微调L1;使轮转动后拉开几米距离再轻轻微调L1,使车轮还能转动即可。

注意,使用的电池必须是高能电池才能带动汽车。

(二)调试结果

调试过程是反复进行的,在调试过程中会遇到各种问题,根据这些问题需要对系统设计进行修改,这样边调试边修改才能达到预期的效果。

经试验调试,我做的无线遥控车基本能够实现预期的功能,但是也有出现不正常的地方。第一次是接通电源,按遥控器遥控无线遥控车,车子一点动静都没有,查阅相关资料、仔细核对电路位置关系,最终还是没有找出问题所在。最终还是在王老师的指导下,发现无线遥控车的原因出现在可调电感上面,试验用的元件和电路板上的封装不对应,导致可调电感不起作用,当然就不可以遥控了。通过对可调电感上的改正,遥控车能够在几厘米的遥控范围里面实现遥控。这个问题我的第一反应便是出现在了可调电感上面,王老师拿着遥控车调可调电感,我则拿着遥控器长按控制键,一米、两米、三米,最后在七八米的范围里都能够遥控。此时,无线遥控车的功能实现了,预期的目的也达到了。

当然,好在我的这个无线遥控车出现的问题还不算太多,如果可调电感改正了真的还是不能实现功能的话,那真的不知道该从何下手。所以,在做设计的时候还是应该从开头就要注意,从认真画图、制作PCB 到焊接元件都是环环相扣的,如果真的是原理图上面或者焊接上出现问题,那调试起来将是相当困难。

19 设计小结

我们本次毕业设计一共经历了三个月的时间,从protel 培训、PCB 制版到元件的焊接以及无线遥控车的调试,这些步骤都是缺一不可的。通过这三个月对无线遥控车的研究以及制作,我给无线遥控下这样的定义:无线电遥控是利用无线电信号对远方的各种机构进行控制的遥控设备,这些信号被远方的接收设备接收后,可以指令或驱动其它各种相应的机械或者电子设备,去完成各种操作,如闭合电路、开动电机等一系列的动作。在无线遥控车的制作过程中,我遇到了许多的问题,比如起初的画原理图的不熟悉、制作PCB 板流程上的掌握问题、无线遥控车所用到的元件认识不足等等,导致本次毕业设计中断,但是在老师和同学的帮助下都将这些问题一一解决了。

通过本次无线遥控车得制作,我就我自己说说应该注意的一些细节问题:原理图的正确绘画非常重要,因为它错了后面做得再好也无济于事;PCB 板的制作过程中要小心谨慎,特别是在腐蚀这个步骤上多加小心,千万不要将线弄断了;元件焊接除了要严格按照原理图焊接外,格外注意的是焊接三极管时要将三极管的E 、B 、C 与板子上面的对应好,不是将没有信号的放大功能,设计肯定不成功的;可调电感的焊接上面也容易出问题,在画元件封装的时候就应该认真看清引脚我连接关系。这些问题都是我在本次毕业设计中曾经遇到过的,如果下次要在制作无线遥控车注意这些就好了。

此次毕业设计是我们从大学毕业生走向未来工作重要的一步。其间,查找资料,老师指导,与同学交流,反复修改,每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。通过这次实践,我了解了无线遥控车的工作原理,熟悉了无线遥控系统,锻炼了设计实践能力,培养了自己独立设计能力。此次毕业设计是对我理论和实践能力的一次实际检验和巩固,同时也是走向工作岗位前的一次热身。

20 参考文献

[1] 清源计算机工作室 .Protel 原理图与PCB 及仿真[M].北京:机械工业出版社,2014.1.

[2] 阎石. 数字电子技术基本教程[M].北京:清华大学出版社,2013.

[3] 刘树林. 低频电子线路(第2版)[M].北京:电子工业出版社,2012.9.

[4] 王俊峰. 现代遥控技术及应用[ M ].北京: 人民邮电出版社,2012.3.

[5] 李朝青. 无线发送/ 接收IC 芯片及其数据通信技术选编(2)[M].北京:北京航空航天大学出版社,2013.4.

[6] 肖景和, 赵健. 无线电遥控组件及其应用电路[M] . 北京:人民邮电出版社,2014.2.

[7] 林德彬, 杜志聪, 王啸. 计算机无线遥控玩具模型实验方案[J].现代电子技术,2013 ,29 (18) ,16217.

[8] 姚澄, 朱灿焰, 杨会保. 信道化技术在软件无线电接收机中的应用[J ].现代电子技术,2014 ,28 (7) ,17219.

21 致 谢

在我做毕业设计的期间,从毕业设计的选题、资料的收集到论文的撰写和排版的整个过程中,我得到了许多帮助。

首先,本文能得以完成,我要感谢我的指导老师孙汉卿,是他用他的课余时间为我们讲解这次设计的原理以及帮我们找相关的器件,在实物完成后不厌其烦得为我们进行调试和毕业论文的指导;还要感谢我们的专业课老师方敏,是他教会了我有关PCB 的制作;在孙老师的精心指导和亲切关怀下,我的论文得以顺利地完成,老师渊博的专业理论知识,严谨的学术作风,精益求精的科学态度为我指明了方向,使我受益匪浅、终身难忘。尤其是老师勤奋的学习精神、正直的做人态度以及对工作忘我的投入和高瞻远瞩,都将是我永远的学习榜样。老师在学业上的对我的谆谆教导是永远伴随我的精神财富!值此论文完成之际,向尊敬的孙老师致以最衷心的感谢!同时,向母校所有传授过我知识的老师们(比如徐学红、韩旭、张坦通、贺存锋、赵建林、王广亮等这些优秀的老师)表示诚挚的谢意,各位老师的悉心讲授和指导,使我获得丰富的基础理论知识,为我做好课题打下了坚实的基础。同时,孙老师渊博的学识,分析问题的方法和对待问题上的细心也令我十分敬佩,是我以后学习和工作的榜样。

再次,还要感谢我的同组成员,在制板、焊接原件资料查找的时候,给了我很大的帮助,还给我的论文提出意见以助我修改。在这个过程中我深刻的感受到了团队协作的力量,如果没有他们,我本次毕业设计将会没有这么顺利。

最后,这里我要再一次由衷的感谢应用电子系12级电信1班的各位兄弟姐妹们,感谢你们这三年来对我学习和生活上的支持与帮助。还要感谢我的家人和朋友,你们的支持与鼓励是我不断学习向上的动力,也是我人生中宝贵的财富。在今后的工作中我会牢记学校领导和老师的教诲,以老师为楷模,不断学习和努力,立志成才,争取成为河南牧业经济学院历届毕业生中一颗璀璨的新星。

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附录 无线遥控车成品图及原件清单

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