八路无线遥控开关电路设计与应用研究(编辑修改稿)

八路无线遥控开关电路设计与应用研究(编辑修改稿)内容摘要：

岩机架钻孔作业。 操作员可以选择最近的地点对位钻孔，而不必呆在距钻孔作 业点十米以外的钻孔机的操作台上。 无线电控制装置采用 IP65 保护标准完全适应在潮湿和含盐的环境中使用。 大大增加了操作的安全性、舒适性和准确性，节约投资，提高了效率； （ 5）专用机械如：炼钢厂清渣装载机，采用工业无线遥控器对装载机进行遥控改造，在不改变现有手动操作方式的前提下，百分之百模拟原履带装载机的机械动力性能和作业功能，达到无人驾驶完成清渣作业的目的。 操作员带着轻巧的发射机，自由选择最佳的视觉位置，遥控的装载机在清渣作业中运行自如。 遥控装载机的成功运用消除了以往环境恶劣，视线不清，高温落渣带来的事故隐患， 使操作人员从恶劣的环境中解脱出来，提高了清渣作业效率、改善冶金工人的工作环境，降低工人的劳动强度； 8 八路无线遥控开关电路设计与应用研究 （ 6）建筑塔吊：在欧洲、北美超过 60%的建筑回转式塔吊采用无线遥控方式控制，不仅在设备制造时节省成本（无空中操作台），安全性和可靠性也得到充分保障，提高了施工效率； （ 7）其它方面：随着工业无线遥控器技术的发展，在装载机、调车机车、液压机械和移动车辆港口装卸船机等设备中，工业无线遥控器都得到了广泛应用，市场前景极为广阔。 图 25 工业行车 图 26 建筑塔吊 无线遥控距离的影响因素 （ 1）发射功率：发射功率大则距离远，但耗电大，容易产生干扰； （ 2）接收灵敏度：接收器的接收灵敏度提高，遥控距离增大，但容易受干扰造成误动或失控； （ 3）天线：采用直线型天线，并且相互平行，遥控距离远，但占据空间大，在使用中把天线拉长、拉直可增加遥控距离； （ 4）高度：天线越高，遥控距离越远，但受客观条件限制； （ 5）阻挡：目前使用的无线遥控器使用国家规定的 UHF 频段，其传播特性和光近 第二章 无线遥控技术的发展及应用 9 似，直线传播，绕射较小，发射器和接收器之间如有墙壁阻挡将大大打折遥控距离， 如果是钢筋混泥土的墙壁，由于导体对电波的吸收作用，影响更甚。 无线电遥控设备工作原理 无线电遥控设备由发射机、接收机及执行机构三部分组成。 发射机主要包括编码电路和发射电路。 编码电路由操作器 (操作开关或电位器等 )控制，操作者通过操作器，使编码电路产生所需要的控制指令。 这些控制指令具有某些特征的、相互间易于区分的电信号。 除了可以用频率特征外，还可以用正弦信号的幅度及相位特征、脉冲信号的幅度、宽度以及码组特征等表示各种指令。 编码电路产生的指令信号都是频率较低的电信号，无法直接传送到遥控目标上去，还要将指 令信号送到发射电路使它载在高频信号（载波）上，才能由发射天线发送出去。 就如同用火车、飞机等运载工具运送货物一样，指令信号相当于货物，载波相当于运载工具。 我们把指令信号载到载波上去的过程叫调制，调制作用由发射电路的调制器完成。 发射电路的主要作用是产生载波，并由调制器将指令信号调制在载波上，由天线将已调制波发送出去。 接收机由接收电路及译码电路组成。 接收电路又包括高频部分及解调器部分。 由接收天线送来的微弱信号经接收机高频部分的选择和放大后，送到解调器。 就像火车、飞机等运载工具到站后，把货物卸下来的情况一样，解调 器的作用是从载波上 “缷 ”下指令信号。 由于卸下来的各种指令信号是混杂在一起的、还要送到译码电路译码。 译码电路的工作就像把卸下来的货物鉴别分类，再分别送到使用场地一样，它对各种指令信号进行鉴别，送到相应的执行放大电路。 执行放大电路把指令信号放大到具有一定的功率，用驱动执行机构。 执行机构将电能转变为机械动作，例如电机的转动、电磁铁的吸动等，带动被控的调节机构（例如舵面），从而实现对被控目标的控制。 无线遥控开关的应用展望 随着智能电网的发展，促进无线设备和无线遥控技术的技术水平也必将突飞猛进，无线设备将逐 步加上内嵌的包含状态检测单元的智能组件，同时在外围电路上加上不同个无线组件的方案发展。 结合国外厂商经验以及国内生产运行需求，就无线开关设备而10 八路无线遥控开关电路设计与应用研究 言，重点需要关注的状态检测内容涵盖泄漏电流、速度、分合闸线圈电流波形、时间特性以及贮能机构状态（压力、电动机等）。 随着技术不断进步，在不远的将来，将最终实现无线开关有效地控制特殊的场合的发展需求，并且能够不断地扩展它的应用领域，实现用无线智能开关取代原有的机械开关的愿望。 第二章 无线遥控技术的发展及应用 11 12 八路无线遥控开关电路设计与应用研究 第三章 电路的设计与系统简介 电路基本方案框图 无线遥控开关由发射系统和接收系统 两大部分组成，系统组成结构框图如图 31 所示。 无线遥控开关系统的工作原理是首先通过手动按键电路输人所需控制电路的位号，同时启动编码电路产生带有地址编码信息和开关状态信息的编码脉冲信号，再通过无线电发射电路将该信号发射出去。 而无线电接收电路将接收到的编码脉冲信号通过解码电路进行编码地址确认，确认是否为本遥控开关系统地址。 如果是， 则单片机电路产生相应的控制信号控制开关电路动作，如果不是，则解码电路不解码，单片机电路不响应，开关电路无任何动作。 系统软件的设计主要是通过编程实现单片机对开关电路的状态进行控制。 充分利 用其软硬件资源，可以实现对受控电路的多种状态进行控制，还可以实现单键控制多路电路。 利用单片机对开关电路进行控制还使得控制电路扩展方便、控制灵活。 （ a） 无线遥控发射器 （ b） 无线遥控接收器 图 31 无线遥控开关系统框图 收发电路模块简介 按键电路 编码电路 无线发射电路 无线接收电路 单片机系统 继电器电路 开关电路 第三章 电路的设计与系统简介 13 一、 编码、解码芯片及管脚介绍： 表 31：编码电路 PT2262 管脚功能表 名称 管脚 说明 A0A11 1 1013 地址管脚 ,用于进行地址编码 ,可置为 “0”,“1”,“f” (悬空 ) D0D5 7 1013 数据输入端，有一个为 “1” 即有编码发出，内部下拉 VCC 18 电源正端（＋） VSS 9 电源负端（－） TE 14 编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效 OSC1 16 振荡电阻输入端，与 OSC2 所接电阻决定振荡频率 OSC2 15 振荡电阻振荡器输出端 Dout 17 编码输出端（正常时为低电平） 14 八路无线遥控开关电路设计与应用研究 在具体的应用中，外接振荡电阻可根据需要进行适当的调节，阻值越大振荡频率越慢，编码的宽度越大，发码一帧的时间越长。 生活中大部分产品都是用 2262/＝2272/200K 组合的，少量产品用 2262/＝ 2272/820K。 表 32：解码电路 PT2272 管脚 功能表 名称 管脚 说明 A0A11 1 1013 地址管脚 ,用于进行地址编码 ,可置为 “0”,“1”,“f” (悬空 ),必须与2262 一致 ,否则不解码 D0D5 7 1013 地址或数据管脚 ,当做为数据管脚时 ,只有在地址码与 2262 一致 ,数据管脚才能输出与 2262 数据端对应的高 电平 ,否则输出为低电平 ,锁存型只有在接收到下一数据才能转换 VCC 18 电源正端（＋） VSS 9 电源负端（－） DIN 14 数据信号输入端，来自接收模块输出端 OSC1 16 振荡电阻输入端，与 OSC2 所接电阻决定振荡频率 OSC2 15 振荡电阻振荡器输出端 VT 17 解码有效确认输出端（常低）解码有效变成高电平（瞬 态） 说明 :地址码和数据码都用宽度不同的脉冲来表示，两个窄脉冲表示 “0” ；两个宽脉冲表示 “1” ；一个窄脉冲和一个宽脉冲表示 “F” 也就是地址码的 “ 悬空 ”。 二、 编、码解码芯片 PT2262/PT2272芯片原理简介： PT2262/2272 是台 湾普城公司生产的一种 CMOS 工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路， PT2262/2272 最多可有 12 位 (A0A11)三态地址端管脚 (悬空 ,接高电平 ,接低电平 ),任意组合可提供 531441 地址码 ,PT2262 最多可有 6 位 (D0D5)数据端管脚 ,设定的地址码和数据码从 17 脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。 第三章 电路的设计与系统简介 15 编码芯片 PT2262 发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片 PT2272 接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后， VT 脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发 送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。 当发射机没有按键按下时， PT2262 不接通电源，其 17 脚为低电平，所以 315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时， PT2262 得电工作，其第 17 脚输出经调制的串行数据信号，当 17 脚为高电平期间 315MHz 的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当 17 脚为低平期间 315MHz 的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于 PT2262 的 17 脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ ASK 调制）相当于调制度为 100％的调幅。 三、 PT2262/2272特点： CMOS 工艺制造，低功耗，外部元器件少， RC 振荡电阻，工作电压范围宽： ～15v ，数据最多可达 6 位，地址码最多可达 531441 种。 应用范围：车辆防盗系统、家庭防盗系统、遥控玩具、其他电器遥控。 PT2272 解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有 L4/M4/L6/M6 之分，其中 L表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时改变。 M 表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制。 后缀的 6 和 4 表示有几路并行的控制通道，像本设计中采用的是 PT2272M4 即采用 4 路并行数据，对应的地址编码应该是 8 位，如果采用 6 路的并行数据时 (PT2272M6)，对应的地址编码应该是 6 位。 16 八路无线遥控开关电路设计与应用研究 四、 发射模块电路 图 32 八路无线遥控开关电路发送模块 五、 发送模块电路简介 本套件设计是采用 PT2262 编码器和 315MHz 无线发射模块相互组合来满足需要的组件。 当需要用哪一路电路工作时，只要任意按下开关 S S S S S S SS8 即可实现功能。 简单地说是当按下任一开关时，电池供电， PT2262 编码器对应的管 第三章 电路的设计与系统简介 17 脚导通使其正常工作，同时管脚 17 输出信号给无线发射模块的 Data 管脚；由于开关的闭合，使无线发射模块高电平管脚导通，无线发射模块工作，无线发射模块工作后把编码中编写的编码发送出去，电路中的发光二极管是作为开关是否闭合的指示，发光二极管发 光说明开关闭和，如果接收模块没收到信号的话，也可以很简单的检查 电路状况。 六、 接收模块和外接电路设计18 八路无线遥控开关电路设计与应用研究 图 33 接收电路与外接电路 七 、 接收模块电路简介 第三章 电路的设计与系统简介 19 当接通电源，电源指示灯发光，无线接收模块工作，将收到的信号发送到 PT2272解码器的 14 管脚，通过解码将数 据传到单片机芯片内，然后通过软件的编程分别将电信号传到不同的管脚，根据人按下不同的键位，传送的数据也会不同，通过编程和芯片的接点，将电信号传送到三极管上，经三极管的放大使电压带动继电器工作，依据继电器的工作，从而达到了无线控制电器的作用。 继电器是一种利用电信号来控制的元器件，它有控制系统和被控制系统。 一般是应用在自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流的一种 “自动开关 ”。 故在电路中起着安全保护、转换电路、自动调节等作用。 由继电器控制以后，外接 3 个接线口，分别是常开、常闭和公共接口，在没有按下开 关时，常闭和公共接口工作，外接电气连接在公共端口和常开端口，不能形成通路，所以不能工作；当按下开关时，继电器工作，由于线圈通电而具有磁性，将开关打到常开端口上，从而实现智能控制电器的功能。 图 34 无线接收模块 单片机系统电路简介 将微处理器（ CPU）、存储器、 I/O 接口电路和相应。