标签: 遥控

​ 转载--- 面包板社区 2022-04-17 20:00 以下文章来源于电子电路，作者电路菌 前几天从电车上拆开了一个防盗报警器，今天来看看防盗报警器这内部的电路到底是怎样的！ ​ ​ 上图就是防盗报警器的主机，引出来的这根黑线是 天线 。 ​ ​ 在防盗报警主机的侧面，可以看到印刷有文字“RP-48V-64V”，应该是指这主机的供电电压范围是48V~64V。 ​ ​ 在侧面，还有一个接线端子，共有6个针脚，分别是主机的电源 正极 、 负极 ，还有 电门锁线 、 电瓶信号输出 、 推动报警线 ，还有一个是空脚。 ​ ​ 主机的外壳采用的是超声波焊接的方式，所以，电路菌只能采用“开柚子”的 暴力强拆 法了。 ​ ​ 主机打开之后，可以看到PCB的背面是这样的，PCB背面并没有什么元器件。 ​ ​ PCB正面如上图所示，两根红线接出来的 喇叭 ，别看喇叭这么小，在旁边响起来声音可是震耳欲聋！ ​ ​ 那么报警器是 如何识别到有人动了车呢？ 靠的就是上图的 滚珠开关 ！倾斜电路板时候，可以听到内部有滚珠滚动的声音。 ​ ​ 滚珠开关的结构原理如上图所示，电路菌用万用表电阻档测了一下，触点接通时电阻值最小是五百多欧姆左右。 ​ ​ PCB上有两个芯片，不过芯片的型号并没有印在芯片上，电路菌猜想，一个应该是 射频接收芯片 ，另一个应该是 单片机 。 ​ ​ 应该是射频接收芯片负责接收来自遥控器发来信号，射频接收芯片再将信号送到单片机，单片机通过对信号进行判断，从而实现遥控器对报警器的远程控制。 说到远程控制，就不得不再说一下电车的 遥控器 了，遥控器拆开后如下图所示，遥控共有4个按键。 ​ ​ 遥控的PCB正面是这样的，电池用的是CR2032纽扣电池，PCB上的芯片是 射频发射芯片 ，型号是CMT2150A。 ​ ​ 下图是芯片的一些基本参数。 ​ ​ 如果是报警器坏了，在外面叫修车的换一个可能要70元左右，如果在网上买自己装20元左右就可以了。 ​ ​ ---END--- ​

    前两篇我们微测了一个工作在 40.68 MHz 的入门级的遥控器。从技术的角度，我们可以设想一下不同档次的遥控器技术的进阶情况：载波频率从低到高，单一频率，手动可选频率，有限频带跳频，宽带跳频。。。。。。怎么跳？是 “ 傻跳 ” 还是 “ 聪明地跳 ” ？不同的调制技术等。       既然是要讲跳频技术了，我们的进阶也来个跳得猛的，没有过渡，直接“由俭入了奢”，从那个入门级的直升机玩具的遥控器直接跳到专业级的遥控器 --- 带跳频的 2.4GHz 的 Futaba T8FG ！   Futaba T8FG 是 Futaba 公司的一款高端产品，工作在 2.4GHz 的 ISM 频段，采用了 FASST 技术， (Futaba Advanced Spread Spectrum Technology) ，收发器配对之后，可以按同样的节奏，在很宽的频率范围内以 2ms 的间隔快速跳频。它还具有预先搜索是否有信道被占用等功能，遥控距离可以达到 2 公里以上。玩儿竞技型的高速无人机，很讲究操控的实时性和可靠性，控制信号一旦被阻断或被干扰，后果可能很严重。我所见到过的大大小小，不管是固定翼还是旋翼的无人机，凡是对可靠性和操控性要求比较高的，都在使用 Futaba 的遥控器。         图 1 ：专业级航模 + 专业级遥控器     让我们开始微测一下这个专业级的遥控器，亲身体验一下它的技术魅力！       图 2 ：专业级遥控器的测量设置   很好奇它发出的遥控信号又是怎样一番景象？微测一下就知道了！因为要测 2.4GHz 的信号，这次的微测使用了一台 RIGOL 的频谱分析仪 DSA875 ，它的测量范围是 9 kHz 到 7.5GHz 。找了一根 2.4GHz 的天线，工作的频率范围与遥控器的天线正好对上，测量设置如图 2 所示。   把频谱分析仪的频率范围设置为起始频率 2.38GHz , 终止频率 2.5GHz, 遥控器不开机，先检查一下这个频段的背景信号，看看我周围有没有其他的信号也出现在这个频段上，通过图 3 可以看到，的确有几个鼓包，查了一下，这几个信号应该都是我周围的 WLAN 信号。把这个背景信号的轨迹存起来，以便后续做比对，区分信号用。       图 3 ：检查这个频段的背景信号     接下来，遥控器开机，这时在频谱分析仪的屏幕上马上能看到冒出来的信号，它是忽左忽右，跳来跳去，而且跳得还挺快！如图 3 所示，看来这就是传说中的跳频信号。通过峰值标尺测一下在某个时刻抓到的一个谱，它的频率是 2.4644 GHz , 功率是 -9.62 dBm ，如图 4 所示。       图 4 ：遥控器的开机后的信号   浏览了一下遥控器的菜单设置，发现有个关于频率的设置，如图 5,6 所示，可以在 “ GENERAL” 和 “FRANCE ” 之间选择。啥意思？先选 “GENERAL” 试试。                           图 5 ：频率设置     图 6 ：频率设置   为了观察遥控器跳频的频率范围，采用了频谱仪的最大保持功能，由于这个信号跳得很快，如果频谱仪的扫描速度也能足够快，就不会丢信号。我把 DSA875 设置成扫描时间是 1ms , 抓这个快速跳频的信号够用了，所以没过多长时间，就能清楚地看到这个遥控器的频率变化范围：它的信号基本上以 2.44GHz 为中心，左右一共占用了将近 74MHz 的频谱宽度，如图 7 所示，跳得够快，也够宽的。       图 7 ：跳频信号占用的频谱总宽度   它一共有多少个信道？从图 8 可以清楚地数出来，左起的第一个信道的中心频率是 2.0455GHz , 往右数， 最右边的信道的中心频率是 2.477GHz , 一共有 36 个信道。         图 8 ：总共拥有 36 个信道     图 9 ：最右边的信道的中心频率是 2.477GHz     从图 10 可以看出每个信道的宽度是 ~ 2MHz ，这与遥控器给的指标也一致。         图 10 ：每个信道的宽度是 2MHz   展开，看看每个信道的具体分布情况，一个个相间排列，如图 11 所示。汽车要变道还得一条一条地跨越，而这遥控器发出的跳频信号能在这 36 条道之间“随意变道”，经常是一下跳越若干条道，你想“跟车 ” ？很难。所以，发生 “ 撞频 ” 的概率大大降低了。       图 11 ：展开看每个信道的频谱       这是在 “GENERAL” 模式下的频谱情况，查了一下产品的指标，在这个通用模式下，它的工作频率范围是 2405.376 MHz - 2477.056 MHz 。       这种遥控器信号的时域特性如何？跳频有规律吗？且听下篇分析。   我的EDNChina博客的所有文章： http://bbs.ednchina.com/BLOG_JIGONG_2004572.HTM?source=ednc_topnav   注： 1）转载本人文章请注明出处：EDNChina JIGONG的博客 微测   2）希望进一步交流，分享有关电子产品的测试测量知识的朋友， 可以在微信的“添加朋友”中搜索我的微信号： WEICE_JIGONG

    接着上一篇，把专业级的带跳频的 2.4GHz 的 Futaba T8FG 遥控器切换到 “ FRANCE ” 模式，频谱的实际情况如何 ? 这种遥控器信号的时域特性如何？跳频有规律吗？下面接着测！       图 12 ：“ FRANCE ” 模式下的频谱分布   从图 12 可以看出，与通用模式相比， “ FRANCE ” 模式在最左侧少了一个信道，在右侧少了一堆的信道，数了数，一共少了 14 个 信道，看来在欧洲的一些国家，像法国，奥地利，意大利，比利时，俄罗斯等国家，只能用其中的 22 个信道，否则可能就会有人管你了，欧洲人民不爽也没办法。   当使用这个遥控器去控制一架新的飞机时，为了更好地进行匹配，确保无人机受控，厂家建议用户最好要先进行 “Range Checking” ：把无人机放置在一个距离地面 1 到 1.5 米的塑料或木质的桌子上，打开 “Range Checking” 模式，此时的遥控器的发射功率会比正常工作时降低，操作者拿着遥控器缓慢走远到大概 30 到 50 米的位置，如果还能正常控制无人机，说明距离检测通过。   通过频谱仪，可以观测一下在这个模式下的发射信号的情况。如图 13 所示，打开遥控器的 “Range Checking” 模式。     图 13 ：打开遥控器的 “Range Checking” 模式   此时遥控器进行 90 秒的 “Range Checking” ，通过频谱仪记录下这个过程中的信号的频谱情况，发现频率范围没变，但功率明显降低了 20dB ，也就是发射功率仅为正常工作模式下的 100mW 的 1% ，大约 1mW 。此时的有效遥控距离只相当于正常距离的 1/10 ，遥控距离会大大缩短，所以，使用说明书上告诫使用者千万不要在这个模式下去操控飞机，否则会跑丢的。 90 秒结束，信号的功率又自动回复到正常水平。     图 14 ：遥控器的 “Range Checking” 模式下发射功率降低 20dB   既然是跳频信号，好奇它在时域的表现。通过解调，可以看到这个信号的一个时隙大概是 2ms , 如图 15 所示。     图 15 ：跳频信号的一个时隙   展开，还可以大致看看跳频信号所携带的基带调制信息，如图 16 所示。       图 16 ：跳频信号的基带调制信号                                                还可以通过 “ 瀑布图 ” 显示方式来看看跳频信号的频率随着时间的变化趋势，如图 17 所示。     图 17 ：使用瀑布图观察跳频信号的跳频规律     以上，我们对这个专业级的带跳频的 2.4GHz 的 Futaba T8FG 遥控器进行了微测，与上一个入门级的遥控器相比，信号复杂多了吧。它的遥控信号可以在 74MHz 的频率范围内按自己的规律跳频，除非你摸到了它的跳频规律，进行同频段同步干扰，要么就进行整个 74MHz 频段的宽频范围全覆盖，高功率干扰，否则很难干扰它，这种技术可以在比较复杂的电磁环境下使用，即使多人同时使用同样的遥控器，发生 “ 撞频 ” 的概率也极低。另外，快速跳频， 2ms 的时隙，玩儿竞技航模，很讲究舵机的遥控反应速度，这种遥控器能很好地满足专业人士的需求。很多搞遥测的用户，为了可靠性，都在使用这种遥控器。国内外很多搞航拍无人机的厂家，装上配套的收发器，也同样可以使用，只是成本的问题。   国内也有一些厂家在研制，生产 2.4GHz 频段的无人机遥控器，这些遥控器已经被旋翼的，固定翼的无人机生产厂家以及发烧友采用。   我的EDNChina博客的所有文章： http://bbs.ednchina.com/BLOG_JIGONG_2004572.HTM?source=ednc_topnav   注： 1）转载本人文章请注明出处：EDNChina JIGONG的博客 微测   2）希望进一步交流，分享有关电子产品的测试测量知识的朋友， 可以在微信的“添加朋友”中搜索我的微信号： WEICE_JIGONG

起重机无线遥控装置的检验 采用无线遥控装置操作的起重机械具有改善劳动　条件、方便操作、避免人身事故等特点，在实际中，越来越多的起重机械采用这一操作方式或采用多种操作并存的方式。但由于目前国内起重机械的相关规范、标准对采用无线遥控操作的要求尚不完善，对检验人员进行检验造成诸多不便。 １实际使用中存在的问题   遥控装置由发射器和接收器两大部分组成。发射器可将地面操作人员的指令经数字编码后转换成电磁波发射出来，接收器安装在起重机上，将接收到的电磁波信号解码后经过相关控制器件驱动起重机的相应机构，使其按照发射器的要求做出相应动作。在遥控装置的实际使用中，主要存在两个方面的问题，一个是装置自身产生的问题，另一个是操作者产生的问题。 １．１遥控装置自身产生的问题　 １）遥控系统受到强烈的同频干扰：一般的遥控装置都应当具备抗同频干扰能力，但有时在遇到强烈的同频干扰，接收装置偶尔会表现为不动作或误动作。这种情况在高温高辐射的工作环境以及采用变频器控　制的起重机中偶有发生。　 ２）发射系统被屏蔽：在发射装置电力充足的情况下，由于周围环境的影响将发出的电磁信号屏蔽，使接收装置无法正常接收到信号，造成起重机不动做。　 ３）发射系统超出遥控控制范围：目前一般发射系统的有效范围为ｌ５０ｍ。当超出这个范围时，发射系统发出的电磁信号将无法送达接收系统，造成起重机不动做。 ４）接受系统继电器故障：接收系统接收到发射系统发出的电磁信号后，由于接收系统自身继电器的故障，使得起重机无法按照发出的指令做出动作。　 １．２操作者使用不当产生的问题 　１）操作者和起重机距离过远：遥控操作装置具有可以远距离操作的特点。造成有些操作人员在实际操时，由于自己主观或客观的原因，使自身无法处于观测周围障碍物的有利位置，形成起重机本身或重物与周围人或物发生接触的危险，从而造成事故。 　２）误操作起重机遥控器：有的使用单位对于遥控　器的管理过于松散，长时间不用的遥控器没有很好的保　管措施，无关人员有意或无意的触碰按钮造成起重机误动作；或多台遥控器没有标明明显的区分标识，造成其他人员误操作遥控器，造成别的起重机误动作。 ２检验建议  针对遥控装置在实际使用中产生问题，分析其原因，结合安全技术规范和相关技术标准要求及使用者容易疏忽的方面，对采用遥控装置操作的起重机械进　行安装、改造及定期检验时，除检规要求的各个检查项目外，应当在如下几个方面做出额外的检查：　   １）技术资料：对该遥控装置的合格证明和使用说明书进行核查，核实是否是正规厂家的产品，其产品的技术标准是否符合ＪＢ／Ｔ　８４３７－ｌ９９６的要求。重点核查其是应当具有被动急停功能，通过接通断开遥控发射装置的钥匙开关来检查，以此保证接受装置检测　不到高频载波或数据信号时，可以在规定时间内切断总电源。 　２）安全保护功能：检查使用遥控装置操作后，起重机上原本要求的电气与控制保护功能，如零位保护、过流保护、失压保护、急停保护功能是否完备。重点检查遥控发射装置上是否有不能自动复位的急停按钮，不能由发射装置上切断电源的钥匙开关来取代急停按钮的主动急停功能。 　３）联锁保护功能：对于采用遥控和手电门或者遥控和司机室两种方式操作的起重机，应当有两种操作方式的转换开关，当转换开关指向某种操作方式时，另一种操作方式无法控制起重机。重点检查改造加设遥控操作方式的起重机是否安装转换开关，并且转换开关是否正常工作。目前有部分通过改造加设遥控方式的起重机，对控制电路的改造并不彻底，只是简单将接受装置的控制信号接入原有控制回路中，并未对控制回路进行改造和增加中间接触器，因此无法彻底实现联锁保护功能。   ４）接受装置安装位置：由于遥控信号采用无线电波或红外形式传输，在信号传输过程中易受外界电磁干扰，即使目前抗干扰技术大幅提升，仍不时发生信号干扰的状况，因此应当要求遥控接受装置安装在设备敞开外露处，并且应当与会产生强磁场、强电场的设备如控制柜、变频器、ＰＬＣ等保持一定距离。 　５）遥控指示灯：在遥控接受装置上应当装有遥控信号指示灯。当该起重机正在使用遥控方式操作时，可以清晰明确的提示场地内其他工作人员。在遥控发射装置上应当装有电源电压指示灯，当发射装置电源电压接近下限时，应发出报警信号。 　６）遥控操作规程：由于遥控操作是一种非跟随式操作方式，而且操作距离长，因此必须要制定一套严格的操作规程，并严格遵守，以保证生产的安全。操作规程应当包括短时离开和长时离开时遥控器的保管、遥控器操作的作业流程和规范、操作人员跟随范围等基本情况。 　３结束语对任何装置的安全检验，都只是对于发生检验行为的时间点的装置安全性能的认同。对于装置安全性的保证更大程度在于日常的使用，因此为了保证采用无线遥控装置操作的起重机的安全运行，操作人员必须在日常使用中严格遵守操作规程，并对遥控装置定期做自行检查。

提到红外遥控器，相信大多数人都认为这是一个简单到不能再简单的产品，如果说要开发一个红外遥控器，恐怕没几个技术人员不会捂着嘴偷笑，一个红外遥控器，随便一个硬件工程师半个小时就能搞定，这也算开发那真是侮辱开发二字。 我自己以前也是这么认为的，直到前段时间给客户做了一个红外遥控器，发现这种想法真的是太错了。没错，红外遥控器确实简单，半小时就能设计好一个可以工作的红外遥控器也不难，不过要把红外遥控器做好，就不见得是那么一件简单的事情。 一开始，客户和我都认为这个红外遥控器也就三两天的程序量，一周肯定可以出演示样板。 实际情况是从九月份开始，做到十二月底才给客户拿出满足基本要求的版本，叫人大跌眼镜。 为什么会这样，就是一开始想得很简单，做了才知道，一个简单的红外遥控器，也有国家标准，如果用单片机去开发设计一个能满足国标的红外遥控器，还真是麻烦多多。 首先红外载波频率就是一个问题，不信你可以去电子市场转转， 你肯定找不到一个频率刚好适用能提供准确红外载波的晶振 ，比如常用的38K红外载波实际上是由 455K频率12分频得到的37.91667K，市面上是没有刚好是其整数倍的晶振的，这样如果选用常用晶振，程序输出的红外载波都和基准值存在一个偏差，这个偏差一是不符合载波频率的国家标准，二是会导致遥控距离变短。 其次要处理好不同用户的各种使用方法也不简单，一台电视、一部空调，一般用户买回家都会看看说明书，有的甚至有厂家的安装人员在安装时介绍如何使用，可遥控器不大一样，很少有人去看使用说明书。这样电视、空调这样的电器可以要求使用者按照厂家的要求进行操作，遥控器则不可能向使用者提不可以同时按多个键、用完请关电这类要求。 结果就是单片机软件需要处理相当多的 if()，做到最后可能原始程序已经满是补丁。 再次就是遥控器对待机电流是越小越好，可能一个遥控器从开始使用的那一天到被弄坏或弄丢，一对电池就解决所有问题，甚至不需要比较猛的南孚聚能环，只要便宜得不能再便宜的555即可。这种小的待机电流可能只有零点几微安，通用遥控器经过多年的技术积累已经完全可以靠硬件得以现，但 如果是用单片机做的遥控器，肯定是要满足某些特殊需求，要想再做到零点几微安的待机电流，无疑是一件让人抓狂的事。 既然这个红外遥控器前后花了三四个月时间，我自认为已经对红外遥控比较熟悉，再有红外遥控器方面的问题对我来说肯定是小菜一碟，闭着眼睛都能解决，不会再让红外来闪腰了。就在我洋洋得意之际，转过头来又被红外遥控戏弄了一把。 这次更简单，是给客户用红外做一个开关，想法更简单，用一个38K的载波输出，然后用一个一体化的红外接收头接收，有红外载波接收头输出高，无红外载波接收头输出低，多简单啊。可结果是多么的让我伤心，做出来发现距离居然不足1厘米，只要超过1厘米，一体化的接收头就不响应输出，输出一直保持高，但用另外的遥控器测试接收头完全正常，示波器可以看到高低变化。 这就奇了怪了，一开始以为是驱动电流不够大，可把发射管的驱动电流加大到超过一百毫安，还是同样现象，发射管的红外载波频率也正确，想不到哪里出了问题。后来想着既然接收头能正确响应其它遥控器，那我就让发射电路发送和其它遥控器一样的波形，看是什么结果。 这一试有了新发现，示波器看到接收头输出变正常，难道是一体化的接收头响应连续的红外载波信号？ 逐步加大红外载波持续的宽度，嘿！还真是这样，当宽度大到一定程度后接收头的输出就开始变得不稳定，变成时有时无。后来请教了一位遥控器行业的资深技术人士，原来 一体化的接收头有两种，一种可以响应连续的红外载波，只要有载波，接收头就输出低，一种则只能响应宽度在一定范围内的红外载波，如果红外载波宽度超过最大限度，接收头停止输出低。 原来如此，这腰可把我闪得不轻。 ———————————————————————————— 红外遥控小贴士： 1.如果用单片机做红外遥控器，最好用3.64M的陶瓷谐振器，不然频率无法做准。 2.如果要达到满足国标的遥控距离，红外发射的电流非常大，最大可能有400毫安，所以发码间隔要大，不然会烧发射电路。 3.载波用1/3的占空比，1:1虽然也可行，但耗电要多一些。 4.如果有LED做发射指示，LED不要和红外发射管同时打开，以减小最大峰值电流。 5.发码过程必须连续，不要被中断打断。 6.可以用手机照相模式看红外发射管是否有工作，有红外发射会看到白光。（iPhone可能有红外滤光片看不到）