一種遙控直升的制造方法
【專利摘要】本發明實施例主要是設計出一種遙控直升機，包括直升機本體以及一個控制它的發射機，在所述直升機本體中設有與其主控芯片連接的超聲波處理電路，用于檢測所述直升機本體在飛行過程中沖頂或探底的距離，從而在直升機本體超出沖頂或探底的一個安全范圍時限制其飛行動作以起到保護的作用。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明主要涉及一種遙控直升機玩具，更特定言之，本發明是一種帶超聲波沖頂 及探底保護功能的遙控直升機。 一種遙控直升機
【背景技術】
[0002] 現有的遙控玩具直升機經過多年的改善，在穩定性方面已經有了很大的改善，尤 其是近年隨著電子陀螺技術的發展，遙控玩具直升機在鎖尾的穩定性方面更是有了質的飛 越，對于此類玩具在青少年中的普及及流行提供了一個很好地平臺。現有遙控玩具直升機 多采用雙槳共軸技術，利用一對上槳葉和一對下槳葉的反向旋轉來抵消反扭力及提供直升 機所需的動力，利于兩個舵機拉動斜盤調整下槳葉的角度實現直升機的前進/后退，左側 飛/右側飛功能，利用上槳馬達和下槳馬達的速差進行左右轉向，同時利用控制板內的處 理芯片和電子陀螺進行復雜的計算，從而實現直升機在轉向上的穩定，方向上的平順，實現 鎖尾懸停和平穩的3個方向上的飛行。根據以上現有技術，應該遙控玩具直升機是青少年 作為益智玩具及開展第二課課堂的非常好的選擇。但是經過現實飛行及廣大青少年的使用 過程中仍然暴露出一個嚴重的問題：那就是初次使用者未經過3天左右的指導聯系，仍然 不能很好地操控直升機，其對直升機上升油門的操控感以及初次飛行的陌生感和緊張感都 會造成對直升機的誤操作，從而導致直升機沖頂或者摔機的故障。這就造成使用者的損失， 進而嚴重挫傷初次使用者的興趣，導致其對此類產品失去興趣。
【發明內容】
[0003] 本發明從電子控制的角度，采用兩個超聲波傳感器分別檢測沖頂的距離和探底的 距離，并在控制單元的控制程序中加以判斷，如果即將沖頂則自動減少馬達的轉速來防止 沖頂，如果探底則適當增加馬達的轉速來防止摔機，結合操控者的操控，實現初學者初次的 無故障飛行，從而確保初學者的飛行穩定性及易用性。
[0004] 本發明的主要技術方案是設計出一種遙控直升機，包括直升機本體以及一個控制 它的發射機，在所述直升機本體中設有與其主控MCU芯片連接的超聲波處理電路，用于檢 測所述直升機本體在飛行過程中沖頂或探底的距離，從而在直升機本體超出沖頂或探底的 一個安全范圍時限制其飛行動作以起到保護的作用。
[0005] 在一個實施例中，所述超聲波處理電路包括超聲波升壓與驅動電路、主控MCU以 及超聲波信號放大與處理電路，所述的超聲波升壓與驅動電路連接于主控MCU與超聲波信 號放大與處理電路之間，受控于主控MCU發送超聲波信號，且接收外界反射的超聲波信號， 通過超聲波信號放大與處理電路轉換為數字信號發送給主控MCU，進一步包括電源管理電 路，用于對所述超聲波升壓與驅動電路、主控MCU以及超聲波信號放大與處理電路提供工 作電壓，其中所述超聲波升壓與驅動電路具有：上超聲波傳感器，用于感測所述直升機本體 的沖頂距離；下超聲波傳感器，用于感測所述直升機本體的探底距離；以及升壓驅動電路， 連接于所述主控MCU與上超聲波傳感器、下超聲波傳感器之間，用于傳輸來自主控MCU的超 聲波驅動信號，以控制所述上超聲波傳感器、下超聲波傳感器的工作狀態。
[0006] 在一個實施例中，所述主控芯片進一步連接和控制馬達驅動電路，例如直升機本 體設有上下兩個同軸螺旋槳，則分設有上槳馬達驅動電路和下槳馬達驅動電路，用于分別 驅動直升機本體上下槳馬達的轉速。
[0007] 在另一個實施例中，在所述的直升機本體上設置連接所述主控MCU的狀態開關， 用于設定遙控直升機的多個使用狀態。所述主控芯片進一步根據來自發射機的使用狀態信 號控制所述超聲波處理電路。或者，在直升機尾部可裝設控制按鍵（例如模式選擇開關以 及相應狀態的LED指示燈），由使用者加以操作來限定此直升機玩具的使用狀態。例如規定 這些使用狀態為"初學"、"練習"和"高級"三種。
[0008] 其中在"初學"狀態下，在所述的直升機本體在一個室內封閉空間內飛行的過程 中，若所述上超聲波傳感器通過反射波感測到直升機本體距離封閉空間的頂面小于第一設 定值時，控制馬達驅動電路減低直升機本體馬達的轉速直至所述距離大于第一設定值；若 所述下超聲波傳感器感測到直升機本體距離封閉空間的底面小于第二設定值時，控制馬達 驅動電路增大直升機本體馬達的轉速直至所述距離大于第二設定值。
[0009] 在"練習"狀態下，在所述的直升機本體在一個封閉空間內飛行的過程中，若所述 上超聲波傳感器感測到直升機本體距離封閉空間的頂面小于第一設定值時，控制馬達驅動 電路減低直升機本體馬達的轉速直至所述距離大于第一設定值。
[0010] 其中，第一預設值限定為0至0. 5m內，第二預設值限定為0至0. 3m內。
[0011] 本發明的技術效果：因為設置了模式選擇開關，分為初學，練習和高級三種模式， 在初學者階段，上、下超聲波傳感器均起作用，很好地解決了初學者對直升機上升/下降操 控桿（油門桿）的陌生和緊張，使其能夠很快地熟悉直升機操作，從而平添飛行樂趣，同時 做到了不沖頂、不摔機，避免了不必要的損失，也是使用者的興趣大大提高。而在練習者模 式，用戶已經對油門桿的操控有了一定掌控，因而摔機的可能性大大降低，因此在這一階段 只有上超聲波傳感器起作用即可，防止沖頂。而在最后的高級階段，使用者已經完全掌握了 油門桿的操控，為避免樂趣性的降低，因而此階段無任何保護，是有著可以盡情體驗飛行的 樂趣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012] 圖1示意性繪示出本發明超聲波處理電路的功能原理框圖；
[0013] 圖2繪示出本發明一個使用狀態實施例的示意圖；
[0014] 圖3為本發明超聲波處理電路的局部電路原理圖。
【具體實施方式】
[0015] 在一個較佳實施例中，所述超聲波處理電路包括：上超聲波傳感器10,用于感測 所述直升機本體在封閉空間，例如室內的可能沖頂距離，下超聲波傳感器11，用于感測所述 直升機本體的探底距離，與上超聲波傳感器10和下超聲波傳感器11耦合的超聲波信號放 大與處理電路12,用于將傳感器10、11接收到的反射超聲波信號轉換為數字方波信號，主 控MCU芯片13,接收并處理此數字信號，超聲波升壓及驅動電路14,連接于所述主控MCU芯 片13與上超聲波傳感器10、下超聲波傳感器11之間，用于傳輸來自處理器13發出的超聲 波驅動信號，以控制所述上超聲波傳感器10、下超聲波傳感器11的開關與工作狀態，以及 連接所述超聲波升壓驅動電路14的電源管理電路15,用于根據處理器13的電平信號對所 述上超聲波傳感器10、下超聲波傳感器11進行工作電源的開關控制。主控MCU芯片13可 以連接外部單片機，用于與發射機做信號處理和交互。所述主控MCU芯片13還可連接及控 制內部的馬達驅動電路，例如直升機本體設有上下兩個同軸螺旋槳，則分設有上槳馬達驅 動電路和下槳馬達驅動電路，用于分別驅動直升機本體上下槳馬達的轉速。
[0016] 在直升機尾部可裝設控制按鍵，由使用者加以操作來限定此直升機玩具的使用狀 態。例如規定這些使用狀態為"初學"、"練習"和"高級"三種，方便初學者從低級到高級進 階。直升機本體的尾部有模式開關可選擇工作模式。在一個例子中，直升機本體的發射機 具有油門操縱桿和方向操縱桿，例如在控制油門操縱桿向上推動會導致直升機本體上升飛 行，將油門操縱桿向下拉動時則會導致直升機下降。而將方向操縱桿向上推動會導致直升 機向前傾斜，而同樣地，將方向操縱桿向下拉則會導致直升機向后傾斜。在另一個例子中， 發射機具有顯示界面，其中顯示出直升機的控制狀態以及飛行模式。
[0017] 模式1 :將直升機尾部的模式選擇開關01撥到最前面（參照圖2中所示位置），然 后打開發射機和直升機本體的電源進行操控飛行。此時為"初學"模式，直升機的上超聲波 傳感器10和下超聲波傳感器11均處于工作狀態，此時操控者推動油門搖桿，直升機處于 距離地面0. 3米左右至距離頂部0. 5米左右的范圍飛行，當直升機距離頂部少于0. 5米左 右時，直升機自動減低油門，停止上升，下降到0.5米左右以內恢復正常操控。當直升機 距離底部少于0.3米左右時，直升機自動增加油門，停止下降，上升到0.3米左右以上恢 復正常操控。
[0018] 模式2 :將直升機本體尾部的模式選擇開關撥到中間（參考圖示），然后打開發射 機遙控器和直升機電源進行操控飛行。此時為"練習"模式。直升機的上超聲波傳感器10 處于工作狀態，下超聲波傳感器11不工作。此時操控者推動油門搖桿，直升機處于距離 地面至距離頂部0.5米左右的范圍飛行，當直升機距離頂部少于0.5米左右時，直升機自 動減低油門，停止上升，下降到0.5米左右以內恢復正常操控。
[0019] 模式3 :將直升機本體尾部的模式選擇開關撥到最后面（參考圖示），然后打開發 射機遙控器和直升機電源進行操控飛行，此時為"高級"模式，用戶已經基本掌握本發明直 升機的操控，直升機本體內的上超聲波傳感器10和下超聲波傳感器11均不工作。此時操 控者推動油門搖桿，直升機處于完全操控飛行階段，用戶可自由體驗飛行樂趣。
[0020] 在一個實施例中，在直升機處于傾斜狀態時，同樣地滿足前述方式，在超出當直升 機距離頂部少于0.5米左右時，直升機自動減低油門，停止上升，下降到0.5米左右以內 恢復正常操控，當直升機距離底部少于0.3米左右時，直升機自動增加油門，停止下降， 上升到0. 3米左右以上恢復正常操控。
[0021] 參照圖3,示意性地繪示出超聲波處理電路的局部電路圖，其中主控MCU芯片13的 左上側引腳連接有模式開關M0DE_SWITCH，用于切換這三種模式，并通過電源芯片IC5加以 供電。升壓驅動電路包括連接主控MCU引腳PD0的使能端，以及連接引腳PD1和TO2的2 個電子開關IC2和IC3,用于輸出40KHz方波信號，通過使能端來控制電子開關的通斷，例如 使用圖示的M0S管開關Ql，Q2, Q3,當主控MCU輸出為+3V高電平信號時，Q3導通，輸出給 Q1、Q2低電平，由于Q1，Q2反向，因此Q2導通，Q1截止，使得開關IC2或IC3(作為電子繼電 器，輸出PWM波形）導通。連接每一電子開關的升壓電路包括電容C5和電感L2,在前端電 子開關導通時，電感L2將輸入的電能轉換為磁場能加以儲存，當使能端的MOS開關關斷后， 將儲存磁場能轉換為電能，再與MOS開關導通后輸入的電能進行疊加實現升壓至大約7V， 通過超聲波探頭TANSDUCER1模擬輸出超聲波信號，其中進一步設定肖特基二極管D1起隔 止作用，加上電容濾波后得到平滑波形加以輸出。在此實例中，通過使能端激勵所述電子開 關導通，以傳遞給升壓電路電壓信號進行升壓后，經過上超聲波傳感器或下超聲波傳感器 發射超聲波信號。
[0022] 參照圖3,超聲波信號放大與處理電路包括連接所述上、下超聲波傳感器探頭 TRANSDUCER1和TRANSDUCER2的電子開關IC12, IC13,根據探頭接收到的反射超聲波信號轉 換為方波信號并在節點處加以耦合，通過C4濾波后輸出給運放IC4, IC4接收此方波信號 加以放大并傳輸給主控MCU的XMEGAC0MPARAT0R端子。進一步地為運放IC4接入電源芯片 IC6加以供電。
[0023] 本發明的較佳實施例僅作為描述和解釋，并非對本發明的技術方案的限制，本發 明所要求保護的主題范圍是由所附權利要求加以限定的。
【權利要求】
1. 一種遙控直升機，包括直升機本體以及一個控制它的發射機，其特征在于：在所述 直升機本體中設有超聲波處理電路，用于檢測所述直升機本體在飛行過程中沖頂或探底的 距離以控制直升機本體的飛行動作，其中所述超聲波處理電路包括超聲波升壓與驅動電 路、主控MCU以及超聲波信號放大與處理電路，所述的超聲波升壓與驅動電路連接于主控 MCU與超聲波信號放大與處理電路之間，受控于主控MCU發送超聲波信號，且接收外界反射 的超聲波信號，通過超聲波信號放大與處理電路轉換為數字信號發送給主控MCU，進一步包 括電源管理電路，用于對所述超聲波升壓與驅動電路、主控MCU以及超聲波信號放大與處 理電路提供工作電壓，其中所述超聲波升壓與驅動電路具有：上超聲波傳感器，用于感測所 述直升機本體的沖頂距離；下超聲波傳感器，用于感測所述直升機本體的探底距離；以及 升壓驅動電路，連接于所述主控MCU與上超聲波傳感器、下超聲波傳感器之間，用于傳輸來 自主控MCU的超聲波驅動信號，以控制所述上超聲波傳感器、下超聲波傳感器的工作狀態。
2. 根據權利要求1所述的遙控直升機，其特征在于：進一步在所述的直升機本體上設 置連接所述主控MCU的狀態開關，用于設定遙控直升機的多個使用狀態。
3. 根據權利要求1所述的遙控直升機，其特征在于：所述主控MCU進一步連接和控制 馬達驅動電路，用于根據超聲波信號放大與處理電路傳遞的數字信號驅動直升機本體馬達 的轉速。
4. 根據權利要求1所述的遙控直升機，其特征在于：所述主控MCU進一步根據來自發 射機的使用狀態信號控制所述超聲波處理電路。
5. 根據權利要求1至3之任一項所述的遙控直升機，其特征在于：在第一使用狀態下， 在所述的直升機本體在一個封閉空間內飛行的過程中，若所述上超聲波傳感器感測到直升 機本體距離封閉空間的頂面小于第一設定值時，控制馬達驅動電路減低直升機本體馬達的 轉速直至所述距離大于第一設定值；若所述下超聲波傳感器感測到直升機本體距離封閉空 間的底面小于第二設定值時，控制馬達驅動電路增大直升機本體馬達的轉速直至所述距離 大于第二設定值。
6. 根據權利要求1至3之任一項所述的遙控直升機，其特征在于：在第二使用狀態下， 在所述的直升機本體在一個封閉空間內飛行的過程中，若所述上超聲波傳感器感測到直升 機本體距離封閉空間的頂面小于第一設定值時，控制馬達驅動電路減低直升機本體馬達的 轉速直至所述距離大于第一設定值。
7. 根據權利要求1所述的遙控直升機，其特征在于：所述升壓驅動電路包括連接所述 主控MCU引腳的使能端及電子開關，以及連接此等電子開關的升壓電路，通過使能端激勵 所述電子開關導通，以傳遞給升壓電路電壓信號進行升壓后，經過上超聲波傳感器或下超 聲波傳感器發射超聲波信號。
8. 根據權利要求7所述的遙控直升機，其特征在于：所述使能端包括MOS開關陣列，激 勵電子開關產生方波信號。
9. 根據權利要求1所述的遙控直升機，其特征在于：所述超聲波信號放大與處理電路 包括連接所述上、下超聲波傳感器的電子開關，根據接收到的超聲波信號轉換為方波信號 并加以耦合；運放，接收此方波信號加以放大并傳輸給主控MCU。
【文檔編號】G08C23/02GK104107549SQ201410320619
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月4日 優先權日:2014年7月4日
【發明者】丁建峰, 陳曼天, 芮章杰, 陳向陽, 沈昌群 申請人:浙江飛神車業有限公司