JP3948343B2 - ラジオコントロール装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動物体を操縦するラジオコントロール装置に係わり、特に瞬発的応答性能を要求されるラジコンカー等に好適なラジオコントロール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被制御機器として小型の模型の自動車や航空機、船舶等の移動物体を操縦するために、ラジオコントロール（以下ラジコンという）技術が使用される。これらの被制御機器を操縦するために一般に複数の制御情報が使用される。例えば、模型自動車操縦に、方向（ステアリング）制御、前進（アクセル）、停止（ブレーキ）の３種類の制御情報が生成され、制御信号として利用される。
【０００３】
図８はこのようなラジコン装置の概要を示したもので、送信機５０は操縦機５１、エンコーダ５２、高周波部５３、アンテナ５４等から構成される。
操縦機５１は被制御対象物である移動物体、例えば、模型自動車（以下ラジコンカーと呼ぶ）５５を操縦するためのレバーまたはスティック５１ａや種々の設定用スイッチ等から構成される。
スティック５１ａを指先で廻転すると、スティック５１ａに接続されたボリューム（ポテンショメータ）５１ｂも共に廻転し、ボリューム５１ｂの示す電圧を介してスティックの廻転角に比例した制御信号が生成される。
エンコーダ５２は操縦機５１から出力される種々の制御信号を所定のフレーム周期で完結するシリアルに配列されたパルス列に、いわゆる、ＰＰＭ変換して出力する。
ラジコンカーの操縦中は上記のパルス列は高周波部５３（送信部）に供給され、ＡＭまたはＦＭ変調された搬送波がアンテナ５４を介して常時送信される。
競技の場合プレーヤとも呼ばれる操縦者は送信機を持ち、スティック５１ａを操作して、遠方にあるラジコンカー５５などを操縦する。
【０００４】
図９はラジコンカー５５に搭載される受信機６０のブロック図を示しており、図８に示す送信機の送信する電波をアンテナ６１を介して受信し、チューナ６２、局発６４と接続されたコンバータ６３、中間周波増幅及びＦＭ検波回路６４を経てデコーダ６５でＰＰＭ信号に復号される。
デコーダの信号出力が各サーボ機構に配分され、サーボモータを信号に従って駆動し、ラジコンカーの方向転換、速度制御等が行われる。
通常、現在のサーボ機構の出力軸の回転位置を指示するため、この出力軸にポテンショメータが接続されている。また、サーボ機構の出力軸の廻転角とスティックの操作角とは、ほぼ、比例するように制御される。
【０００５】
図１０は送信機５０のエンコーダ５２で形成される制御信号のフォーマットの１例を示したものである。図１０の横軸は時間軸で、左から右に時間が流れる。
ＰＰＭ変換された制御信号は、ここではＣＨ１からＣＨ３の順に配列されたＴ１〜Ｔ３の信号とし、各信号の持続時間がそれぞれのスティック５１ａの位置（角度）に対応している。各チャンネルに相当する信号の始まりにワンショットパルスＳが形成され、ワンショットパルスＳの頭出し時刻と、次のワンショットパルスＳの頭出し時刻との間に経過する時間（時間幅）が信号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の信号の値に相当する。
【０００６】
ここで、ワンショットパルスＳにＳ１、Ｓ２、Ｓ３、ＳＲと符号を付ける。
チャンネル１（ＣＨ１）の頭出しを示すワンショットパルスＳ１から次のワンショットパルスＳ１までを１フレームと呼び、このフレームが次々に形成されて、切れ目無く送信されている。
各チャンネルの信号Ｔ１〜Ｔ３の時間幅は、最小９００μｓ、最大２１００μｓとされ、信号Ｔ１〜Ｔ３はそれぞれ対応するスティック５１ａの操作量に比例した時間間隔とされている。
従って、３チャンネルの信号時間の合計は、最小２７００μｓから最大６３００μｓと変動する。
【０００７】
チャンネル３（ＣＨ３）の終了時に形成されるワンショットパルスＳＲはリセットパルスＲとして使用される。
図１０では、ワンショットパルスＳにＳ１、Ｓ２、Ｓ３、ＳＲと符号を付けて区別しているが、ワンショットパルスＳは全て同一のパルス幅ａを持つ同形のパルスであり、受信機側で単独のパルスを受信しても、それががどの符号のパルスに相当するかの判別はできない。
ワンショットパルスＳ１を識別し、信号Ｔ１を確定するために、リセット信号となるリセットパルスＳＲの立ち下がりから次の１チャンネルの頭出しを示すワンショットパルスＳ１までの無信号時間は、最小５ｍｓ（５０００μｓ）以上とされ、他のパルス間隔の最大２１００μｓと差別化されている。
【０００８】
雑音等の影響で受信できないワンショットパルスＳがあると、受信機側ではワンショットパルスＳがどのチャンネルを示すか特定できなくなる。従って、パルス間隔時間を測定して、５ｍｓより長く設定されたリセット信号を判別して、次に受信されるワンショットパルスＳがワンショットパルスＳ１であるとする。
ここから新しいフレームが開始するとみなされ、シリアルに並んだ各チャンネルの頭だしのワンショットパルスＳ１、Ｓ２、Ｓ３、が特定される。
【０００９】
図９のブロック図で示す、（ＰＰＭ）デコーダ回路６５はアナログ的処理でリセットデータの取り出しを行っている。 図１０のＲＥＳ欄で示すように、インバータ６６を介して信号Ｔ１〜Ｔ３の持続時間だけデコーダ６５内部のＣＲ回路に充電され、次のワンショットパルスＳで放電される。Ｔ１〜Ｔ３の信号の持続時間は短いので破線で示す敷居値を越すことがないが、リセット信号ＳＲの時間的長さは充分長くされているので、充電電圧が敷居値を越えてリセット信号として識別される。
【００１０】
また、従来のサーボモータは安定動作のためにフレーム長を固定する必要があり全チャンネルパルスが最大値に変化してもリセットパルスの方が大きくなるよう設定する必要があった。このためチャンネル数が多ければ多いほどフレーム長が増加する。
サーボ機構の安定性を確保するために、上記のように、１フレーム当たりの時間に余裕を持たせると共に、各フレームの継続時間が一定であることが望まれる。従って、１フレームの長さは、例えば、一定の１４ｍｓに固定され、各チャンネルの合計信号時間幅の変動に対しては、リセット信号の無信号時間の長さを変化させて対応している。
このように、リセット信号を他の信号より長くして、更に、１フレームの時間を一定に保つことは、雑音混入時の対策とサーボ機構の安定な駆動の点から必要とされる。
【００１１】
上記の方式では、スティックの位置情報は、スティックに直結されたボリュームの示す電圧として、ワンショットパルスＳ１〜Ｓ３の頭出しの時点で取り込まれる。持続時間がＴ１〜Ｔ３に相当する信号がハッチングを施したパルスとして、各サーボ機構に、１フレームの間に、１回だけ供給される。
従って、取り込み終了後ののスティックの移動角は、次のフレームの該当するワンショットパルスＳ１〜Ｓ３が始まるまでは、スティックの移動情報として送信されない。即ち、１フレームの長さに相当する最大１４ｍｓは、スティックの動きにサーボ機構が追随しない不動作域となり、その分、スティックとサーボの動きに時間差を生じ、いわゆる、操縦レスポンスが悪いことになる。
【００１２】
但し、一般的なラジコン装置で使用される各種サーボ機構は、一般に片側最大動作角が６０゜とされ、その動作スピードは、カー用のサーボ機構の場合、出力軸が６０゜廻転するのに１００〜１５０ｍｓを要する。即ち、最大動作角の時間幅を持つ信号が出ても、サーボ機構の出力軸が移動を完了するのは数フレーム分の時間が経過後となる。
従って、サーボ機構が最大に近い動きをする場合は、その１０％以下の１０ｍｓ程度の不動作域があっても、通常のラジコン装置の操作では不動作域を感知することも難しく、ほとんど問題にはならない。
また、操作角が微小であって、サーボ機構が１フレーム内の時間で動作が完了する場合でも、全体で１０ｍｓ程度の追随の遅れに殆どのプレーヤは気が付かないものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特にスピードを競うラジコンカーの競技の場合、トップクラスのプレーヤとなると、ラジコンカーの競技用サーキットのコーナリング等において、非常に速く、且つ、スティックの微小変位を繰り返すことが可能と言われる。彼等は天性や熟練により、１０ｍｓ以下で指先を操作することができ、この時間を検知可能な特殊能力を持つと考えられる。
サーボ機構の不動作域の１０数ｍｓの時間は、現在のラジコンカーの速度から換算すると、数１０ｃｍの位置の変化に相当する。この間、どんなに微妙なスティック操作を繰り返しても、ラジコンカーは反応しない。
彼等は、現状のラジコン装置のレスポンス程度では、指先のスティック操作にサーボ機構が追随しないために操縦技量を発揮することができないことに大きな不満を抱いている。競技会で優位に立つためにも、俊敏な指先の動きに追随可能なサーボ機構のレスポンス向上に対して強い要求がある。
【００１４】
トップクラスのプレーヤの人数はごく限られているが、彼らが使用して好結果を得たラジコン装置となれば、その宣伝効果は抜群であり、多量の販売数の増加も期待できるので営業戦略上も大きな問題となっている。
【００１５】
昨今、自立制御方式でフレーム長を固定しなくても安定動作するサーボモータを使用した、いわゆるデジタルサーボ機構が登場している。このようなデジタルサーボ機構は従来のようなフレーム長を必要としなくなり、フレーム長が短くても安定動作する。即ち、デジタルサーボ機構の採用により、サーボ機構駆動に関しては１フレームの時間短縮が可能となった。
【００１６】
本発明は、デジタルサーボ機構を採用したラジオコントロール装置の操縦レスポンスの向上を図ることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記のような問題点を解決するために、複数チャンネルのコントロール信号をシリアルに配列してＰＰＭ変調した搬送波を送信する送信機と、
前記搬送波を受信復調し前記複数チャンネルのコントロール信号に戻す受信機と、
前記複数のコントロール信号をそれぞれ機械的変位に変換するサーボ機構を備えたラジオコントロール装置において、
前記送信機は、前記複数チャンネルの末尾に配列された最終チャンネルを除く前記全てのチャンネルの前記コントロール信号に変調信号基準値を加算し、且つ、前記最終チャンネルの前記コントロール信号にのみリセット変調信号基準値を加算する変調信号基準値加算手段を有し、
前記受信機は、復調された前記最終チャンネルの前記コントロール信号からリセット基準値を減算するリセット基準値減算手段を有するラジオコントロール装置を提供する。
【００１８】
また、本発明のラジオコントロール装置のサーボ機構はデジタルサーボ機構である。
更にリセット基準値は、少なくともコントロール信号の最大半幅時間の２倍より大きくされるか、または、リセット基準値は、コントロール信号の最大半幅時間の２倍に所定の余裕時間を加算したものとされている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の１例として、ラジコンカー用の３チャンネルの場合を説明するが、ラジコン装置で使用されるチャンネル数の制約はなく、例えば、２〜８チャンネル等のいずれにも適用され、用途も飛行機、ヘリコプタ、船舶その他のラジオコントロールに広く使用される。
【００２０】
ラジコン装置としては、一般に複数のコントロール信号をシリアルに変換し電波で送出する送信機と、その電波を受信復調し複数のコントロール信号に戻す受信機と、個々のコントロール信号を機械的な動作に変換するサーボ機構から構成される。
サーボ機構には、前述のデジタルサーボ機構を使用すると、サーボ機構の動作にはフレーム長の制約がない。
【００２１】
現在ラジコン装置はプロポーショナル（比例）制御方式が一般化されている。即ち、送信機に組み込まれたスティックの操作角に比例して、受信側のサーボ機構の出力軸の角度や、駆動用モータの回転速度を制御するＦＥＴアンプの出力電圧等が変化するよう制御される。
【００２２】
図１はこの関係を模式的に図示したもので、横軸にスティックの操作角を、縦軸にサーボ機構の出力軸の廻転角を取っている。例えば、１チャンネル用のスティックがニュートラルの中立位置ＮＰから最大操作角の＋α゜に移動すると、１チャンネル用のサーボの出力軸は直線Ａを介して中立位置ＮＰから最大変位の＋β゜に動く。スティックがこの中間位置にあれば、サーボの出力軸もスティックの位置に比例した位置に直線Ａに沿って移動する。
このスティックの位置情報で変調された搬送波が送信機から送信され、受信機側で解読されて各サーボ機構を駆動する。
なお、図示の直線Ａに沿った動きは完全な正比例となるが、直線Ａの形状を１点鎖線で示す折れ線ＡｘやＡｙのように傾斜の異なる線分を連結した形に設定可能として、部分的な調整が可能な設定方式を採用している送信機もある。
但し、煩雑さを避けるため、以降の説明では基本的な構成である１本の直線Ａを介する正比例関係として説明する。
【００２３】
送信機の構成を図２に示す。送信機１は操縦機２、エンコーダ３、高周波部５、アンテナ６等から構成され、ほぼ、図８のブロック図と同様であるが、新たに変調信号基準値加算回路４が付加されている。この変調信号基準値加算回路４の詳細説明は後述する。
操縦機２は被制御対象物である移動物体、例えば、ラジコンカーなどを操縦するためのスティック２ａや種々の設定用スイッチ等から構成され、スティック２ａの操作によりボリューム２ｂも共に廻転し、ボリューム２ｂの示す電圧を介してスティックの廻転角に比例した制御信号が生成される。
電位差に換算され、且つ、スティックの中立点を０とした制御信号がコントロール信号であり、このコントロール信号の中立点に種々の電位を与えて、使用上都合の良い電圧範囲に加工される。
エンコーダ３は操縦機２から出力される種々の制御信号を所定のフレーム周期で完結するシリアルに配列されたパルス列として、いわゆる、ＰＰＭ変換して出力する。
ラジコンカーの操縦中は上記のパルス列は高周波部５（送信部）に供給され、ＡＭまたはＦＭ変調された搬送波がアンテナ６を介して常時送信される。アンテナ６から送信される搬送波として、ラジコン専用の周波数帯に属する複数の周波数から選択された、特定の周波数の電波が使用される。
【００２４】
ラジコンカーに搭載された受信機部分を図３のブロック図に従って説明する。図３（ａ）に受信機の全体構成を示し、同図（ｂ）にサーボ機構とその駆動回路の詳細を示している。
送信機から送信された電波はアンテナ１１から取り込まれ、受信機１０のチューナ１２、局発１４とコンバータ１３、中間周波増幅を含むＦＭ検波回路１５を介して復号され、時間幅を持ったパルス信号としてマイクロコンピュータ１６に供給され、各チャンネルのデジタルサーボ機構を制御する。
【００２５】
デジタルサーボ機構とそれを制御するサーボ制御部を図３（ｂ）に示す。サーボ制御部の構成は基本的に各チャンネルほぼ同等なので、図３（ｂ）では１チャンネル分（例えばＣＨ１）のみを示している。
サーボ制御回路（１７）は各チャンネルに配分された制御パルス信号の指示に従い、デジタルサーボ機構２０の出力軸２３が所定の位置（廻転角）になるようサーボ機構内のサーボモータ２１の廻転を制御する。
図３（ｂ）では、マイクロコンピュータ（以下ＣＰＵと記す場合もある）１６の機能の内、サーボ制御回路に関係する機能のみを抜き書きしている。Ｈブリッジスイッチングアンプ１８はＣＰＵ１６の指示に従い、デジタルサーボ機構２０内のサーボモータ２１を駆動する。
【００２６】
サーボ機構２０は、サーボモータ２１の廻転により歯車列２２を介して、出力軸２３を正逆廻転駆動し、電気信号が機械的な変位に変換される。出力軸２３は歯車列２２により減速され、トルクは増大する。従って、出力軸２３の一端に固着したホーン２４の先端の動きで、例えば、プッシュロッドを介してラジコンカー１５のステアリング機構等を操作する。
出力軸２３の他端にはポテンショメータ２５が接続され、出力軸２３の廻転角はポテンショメータ２５の電位差として、ＣＰＵ１６内でＡＤ変換される。
【００２７】
ＦＭ検波部１５から制御パルス信号Ｓｉｇが供給され、スティック操作角と比例したパルス（時間）幅に復帰し、チャンネル別に分離されて、サーボ制御回路（１７）内のＣＰＵ１６のカウンタに入力される。カウンタでパルス幅が計測され、指令されたサーボ機構の到達目標位置が判明する。
上記の値を、デジタルサーボ機構２０の現在位置であるＡＤ変換されたポテンショメータ２５の指示と比較することにより、モータの左右いずれかの回転方向が決定され、その回転方向がＣＰＵ１６からＨブリッジスイッチングアンプ１８に出力され、サーボモータ２１は左または右に廻転駆動される。
サーボ機構２０の指令された目標位置とポテンショメータ２５の指示との比較は続行され、出力軸２３の回転位置が目標位置に到達するとサーボモータ２１は停止する。
なお、Ｈブリッジスイッチングアンプ１８は半導体で構成された電子式の正逆転スイッチと考えて良い。
【００２８】
図４（ａ）を参照して、本発明の実施の形態であるラジコン装置の送信機から送信される信号のパルスフォーマットを説明する。図４（ａ）は、ＰＰＭ変調（パルス位置変調）されたラジコンカー用の３チャンネルの信号フォーマットを、横軸の（左から右に経過する）時間軸に沿った信号の変化で示す。 各チャンネルの信号は、例えば、チャンネル番号順にシリアルに並べられ、時間的に逐次処理される。ここではＣＨ１、Ｃｈ２、ＣＨ３の順に並べられて、その順番は変化しないものとして説明する。
各チャンネルＣＨ１、Ｃｈ２、ＣＨ３に相当する信号の始まりにワンショットパルスＳ（継続時間ａμｓ）が形成され、ワンショットパルスＳの頭出しから次のワンショットパルスＳの頭出しまでの時間が信号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の各時間幅となる。
ＣＨ１の頭出しのワンショットパルスをＳ１、ＣＨ２、ＣＨ３に対応するワンショットパルスにＳ２、Ｓ３と符号を付ける。
【００２９】
サーボ出力のＣＨ１とＣＨ２に対しては、信号Ｔ１、Ｔ２の時間幅がそのまま出力される。しかし、信号Ｔ３の時間幅はｔ３の時間幅としてＣＨ３に出力される。
これは、最終チャンネルであるＣＨ３に対して出力される制御信号の時間幅は、送信機内で加工されて、信号Ｔ３の時間幅は、スティックの位置を示す時間幅ｔ３に一定時間を加算されて時間幅Ｔ３とされて送信されてくることによる。
従って、受信機側でスティックの位置を示す時間幅ｔ３に戻すため、Ｔ３から加算された一定時間を差し引く機能がＣＰＵ１６内に設けられている。
即ち、図２の送信機１のブロック図に示す、変調信号基準値加算回路４により、スティックの位置を示す時間幅ｔ３に一定時間を加算されて時間幅Ｔ３とされて送信されてくる。この一定時間はリセット基準値と呼ばれる。
【００３０】
上記の、最終チャンネルにリセット基準値を加えて送信するのは、最終チャンネルであるＣＨ３に対する信号Ｔ３が、フレームの切れ目を判別するリセットパルスの役目を同時に果たすために設けられたものである。
従って、従来使用された図１０に示す信号フォーマットと比較すると、図１０のリセットパルスＳＲは図４では廃止されている。
【００３１】
サーボ機構への出力は、チャンネルＣＨ１に出力するのはワンショットパルスＳ２の頭出しをトリガとし、チャンネルＣＨ２、ＣＨ３に出力するのはワンショットパルスＳ３、Ｓ１の頭出しをトリガとして出力時期をずらし、信頼性向上を図っている。受信機側にＣＰＵ１６を使用することで、図１０に示す従来例と異なり、出力時期をずらことが実現された。
なお、制御上の理由から、Ｔ１、Ｔ２、ｔ３は厳密にはワンショットパルスＳ１、Ｓ２、Ｓ３の頭出し時期から、例えば、１００μｓ遅れて開始される。
【００３２】
図４（ｂ）に、スティック操作角と信号の時間幅との関係を示す。図はスティック操作角を横軸に、信号の時間幅を縦軸に取ったグラフである。ＣＨ１、ＣＨ２のスティック操作角は直線Ａ１を介して縦軸の時間に変換されるが、最終チャンネルであるＣＨ３のスティック操作角は、直線Ａ３を介して縦軸の時間に変換される。
スティックの中立位置ＮＰから最大変位位置（α゜）までを信号の時間幅に換算して、片側τμｓとすると、正負の両側（±α゜に相当）で２τμｓが必要となる。
ＣＨ１、ＣＨ２に相当する信号Ｔ１、Ｔ２の中立位置をＮｔ１μｓとし、その両側にτμｓづつ取って、信号上限値Ｕ１と信号下限値Ｌ１の間を信号Ｔ１、Ｔ２の信号存在時間域とする。
前述のように、コントロール信号は中立位置（Ｎｔ１）がスティックの中立点に相当し、±τμｓの範囲に存在する。即ち、τμｓはコントロール信号の最大半幅時間と、また中立位置Ｎｔ１は変調信号基準値と呼ぶことができる。中立位置Ｎｔ３はリセット変調信号基準値とされる。
ここで信号下限値Ｌ１はｑＬμｓだけ０より大きく取られており、ｑＬはワンショットパルスＳの持続時間ａの２倍に余裕時間ｑ１を追加したものである。
【００３３】
同様に最終チャンネルとなるＣＨ３に相当する信号Ｔ３の中立位置をＮｔ３μｓとし、その両側にτμｓづつ取って、信号上限値Ｕ３と信号下限値Ｌ３の間を信号Ｔ３の信号存在時間域とする。ＣＨ１、ＣＨ２と同様に、τμｓはコントロール信号の最大半幅時間、中立位置Ｎｔ３はリセット変調信号基準値と呼ぶことができる。
ここで、最終チャンネルを特定するために、通常の信号Ｔ１、Ｔ２の信号存在時間域と最終信号Ｔ３の信号存在時間域とが重ならないように配置する。
即ち、少なくとも、通常の信号であるＣＨ１、ＣＨ２の信号上限値Ｕ１よりも、最終チャンネルとなるＣＨ３の信号下限値Ｌ３は大きい値を持っている。最終チャンネルを他のチャンネルから確実に判別するために、通常の信号であるＣＨ１、ＣＨ２の信号上限値Ｕ１と最終チャンネルとなるＣＨ３の信号下限値Ｌ３の間に余裕幅とも呼ばれる余裕時間ｑを挿入することが望ましい。
先に述べたように、本明細書では最終チャンネルとなるＣＨ３に相当する信号Ｔ３の中立位置Ｎｔ３μｓからＣＨ１、ＣＨ２に相当する信号Ｔ１、Ｔ２の中立位置Ｎｔ１μｓを差し引いた時間差の値をリセット基準値Ｒ（Ｒ＝Ｎｔ３−Ｎｔ１μｓ）と名付ける。
【００３４】
図２に示す送信機のブロック図中、変調信号基準値加算回路４は操縦機２のスティック２ａの位置に相当する、図４（ｂ）のθｔで示す時間幅に、変調信号基準値、または、最終チャンネルの場合にリセット変調信号基準値を加算する機能を持ち、変調信号基準値加算手段として作用する。送信機にＣＰＵを内蔵する場合はＣＰＵ内の機能として構成されていても良い。
また、受信機側ではマイクロコンピュータ１６内に、ＦＭ検波回路１５から入力された信号Ｓｉｇが最終信号Ｔ３の信号存在時間域内の時間幅であったときにリセット基準値Ｒを減算して、サーボ制御回路（１７）に出力する機能、即ち、リセット基準値減算手段を持つ。
送信機に変調信号基準値加算手段を、受信機側にリセット基準値減算手段を持つことで、独立したリセットパルスを必要とせず、チャンネル数と同数のワンショットパルス〔Ｓ１、Ｓ２、・・・Ｓ（Ｎ−１）、Ｓ（Ｎ）〕のみで１フレームを構成することができる。
【００３５】
各信号時間に具体的な時間を割り付けた１例を、表形式で示した図５を参照して説明する。なお、各符号は図４（ｂ）と一致している。
先ず、ワンショットパルスＳの持続時間ａは搬送波であるラジコン用電波の高調波成分を大きくしないために、例えば、４００μｓは必要とされ、これに続く無信号時間も４００μｓを最小としている。即ち、両者の合計８００μｓに１００μｓ以上の余裕幅２（ｑ１）を加算する（ｑＬ＝２ａ＋ｑ１）。ここで従来の値に従って余裕幅２（ｑ１）を１２０μｓとして、９２０μｓを信号Ｔ１、Ｔ２の信号下限値Ｌ１とする。
【００３６】
次に、スティックの全移動量に対応する信号時間は今までの経験上、１２００μｓ（±τ＝±６００μｓ）が妥当な時間幅である。
スティックの中立点を全移動量の中央とし、上下に各６００μｓを配すと信号Ｔ１、Ｔ２の中立位置Ｎ１は１５２０μｓ（９２０＋６００）となる。
また、信号上限値Ｕ１は２１２０μｓ（１５２０＋６００）となる。
信号フォーマットに使用される、ワンショットパルスＳの持続時間ａとこれに続く無信号時間、スティックの全移動量に対応する信号時間等の主要時間幅は従来の数値をそのまま踏襲しており、経験の積まれた時間幅が採用され、信号フォーマットとしての安全性は充分である。
【００３７】
最終チャンネルとなるＣＨ３に相当する信号Ｔ３に対しては、Ｔ１、Ｔ２の信号上限値２１２０μｓに余裕幅ｑ（＝４００μｓ）を足した２５２０μｓを信号下限値とする。Ｔ１、Ｔ２と同様にスティックの中立点を全移動量の中央におき、上下に±６００μｓを配すと信号Ｔ３の中立位置Ｎ３は３１２０μｓとなる。Ｔ３の最長信号持続時間は３７２０μｓとなり、２５２０〜３７２０μｓが信号Ｔ３の信号存在時間域となる。
受信機にＣＰＵ使用により、デジタル制御が可能となり、カウンタの精度が向上したので、上記２個の信号存在時間域間の余裕幅ｑは４００μｓより減少させても充分実用になる。
【００３８】
先に説明したリセット基準値Ｒを使って上記の内容を表現すると、信号Ｔ３の中立位置Ｎｔ３（リセット変調信号基準値・・・３１２０μｓ）は信号Ｔ１、Ｔ２の中立位置Ｎｔ１（変調信号基準値・・・１５２０μｓ）にリセット基準値Ｒ（２τ＋ｑ＝１６００μｓ）を加算したものと言い換えても良い。
なお、実際の使用例では、搬送波上で信号の時間幅を圧縮する等の処理が行われる場合もあるが、多くの数字が混在して煩雑となるので、送信機内・搬送波・受信後のラジコンカー内で信号の時間幅は変化しないものとして説明する。
【００３９】
一般的にＮチャンネルを使用したラジコン装置の場合は、ＣＨ１〜ＣＨ（Ｎ−１）までは変調信号基準値（１５２０μｓ）の上下６００μｓの信号存在時間域内に信号が存在し、最終チャンネルのＣＨ（Ｎ）のみは、リセット基準値Ｒを加算した、リセット変調信号基準値（３１２０μｓ）の上下６００μｓの信号存在時間域内に信号が存在する。
このように、本発明の実施の形態において、新フォーマットの第１の特徴は、最終信号の信号存在時間域を他の信号の信号存在時間域と重複しないよう、送信機側で最終チャンネルにのみリセット基準値Ｒを加算し、受信機側で最終チャンネルの信号受信時にリセット基準値Ｒを減算し、サーボ機構駆動部に供給することである。
【００４０】
次に、最終チャンネルの信号存在時間域が、他のチャンネルの信号存在時間域と混在しないことを利用して最終チャンネルを判別して、リセットパルスに利用することができる。
図６の送信機フローチャート、図７の受信機フローチャートを参照して、上記の送受信機におけるリセット基準値Ｒの加算と減算の手順、および、受信機における最終チャンネルの判別手順を説明する。
【００４１】
図６（ａ）は送信機の変調信号算出手順であり、同図（ｂ）は算出された変調信号により搬送波を変調するための出力手順を示す。
送信機はチャンネル１（ＣＨ１）から読込みを開始する（Ｅ１０）。Ｓ１０で、ＣＨ１の送信機レバー（スティック）の角度位置を時間θｔに換算する。
図４（ｂ）のグラフを参照して、送信機スティックの位置がθ゜のとき、ＣＨ１では直線Ａ１を介して、中立位置からのパルス幅に換算されθｔとなる。
Ｓ２０で、θｔに中立位置の時間に相当する変調信号基準値Ｎｔ１が加算され、新しい信号データ（Ｎｔ１＋θｔ）が得られる。
Ｓ３０で、ＣＨ１の新しい（変調）信号データ（Ｎｔ１＋θｔ）が入力され、メモリが書き換えられる。
次に、ＣＨ１と同様の手順で変調信号基準値Ｎｔ１が加算され、ＣＨ２の新しい（変調）信号データがメモリの所定位置に入力される（Ｅ２０）。
この操作はチャンネル数が３チャンネルならＣＨ１とＣＨ２に対して行われ、Ｎチャンネルの場合は最終チャンネルのＮチャンネルを除いたＣＨ１〜ＣＨ（Ｎ−１）に対して、変調信号基準値Ｎｔ１を加算する同一手順で行われる（Ｅ２０〜Ｅ３０）。
【００４２】
Ｅ４０は最終チャンネルのＣＨ（Ｎ）のみに対して行われ、チャンネル数が３の場合はＣＨ３に対して行われる。
Ｓ４０で、送信機スティックの位置が中立位置からのパルス幅に換算される。この手順はＳ１０と同様である。
Ｓ５０では、リセット信号基準値（Ｎｔ（Ｎ）・・・図４（ｂ）ではＮｔ３）が加算され、新しい信号データ（Ｎｔ（Ｎ）＋θｔ）が得られる。
Ｓ６０でＣＨ（Ｎ）の新しい（変調）信号データ（Ｎｔ（Ｎ）＋θｔ）が入力され、メモリが書き換えられる。
以上で、１フレーム分のＣＨ１〜ＣＨ（Ｎ）の全ての新データが得られた。次のフレームの読み込みは、ＣＨ１から同様の手順で始まり、読み込み指令が来るまでＳＴＡＲＴ点で待機する。
【００４３】
図６（ｂ）は変調信号の出力手順（Ｅ５０）であり、記憶された（変調）信号データがＳ７０〜Ｓ９０までの手順で次々に出力され、図４（ａ）に示すパルス列としてＰＰＭ変調されて送信される。
【００４４】
次に、図７の受信機フローチャートに従って、受信機の動作を説明する。図７（ａ）は各チャンネルの選別手順を示し、同図（ｂ）はサーボ機構への出力手順を示す。
図３（ａ）に示すブロック図でＦＭ検波部１５からマイクロコンピュータ１６に信号Ｓｉｇが入力された時点から説明する。信号Ｓｉｇは図４（ａ）の最上段の信号として示すように、ワンショットパルスＳ１、Ｓ２、Ｓ３のパルス列であり、その時間間隔がスティックの操作角（位置）に相当する。
【００４５】
先ず、妨害雑音が無く、順調に受信が続いている場合を説明する。受信側のチャンネルカウンタは、次に入力されるチャンネルに合わせて、正しくセットされている。この場合はワンショットパルスＳを受ける度にチャンネルカウンタを１だけ進めて、次チャンネルにセットすれば良い。
図７（ａ）のＳ１００で、検波信号がマイクロコンピュータ１６に入力される。初めのパルスが、ＣＨ１の頭出しを示すワンショットパルスＳ１とする。引き続きワンショットパルスＳ２が入力され、そのデータ幅（時間間隔）Ｔ１が計測される。
Ｓ１１０で信号のデータ幅がＣＨ１〜ＣＨ（Ｎ−１）チャンネルのデータ幅（Ｎｔ１±τ）の範囲か否かが判定され、データ幅（Ｎｔ１±τ）に含まれれば、ＣＨ１〜ＣＨ（Ｎ−１）チャンネルのデータと見なしてＥ８０に送られる。
Ｓ１２０でチャンネルカウンタの現在位置ＣＨ１に相当するメモリのデータを新データに更新する。次いで、Ｓ１３０でチャンネルカウンタに１を足し、ＣＨ２とする。
以降ワンショットパルスＳが入力される度にチャンネルカウンタが更新されて行く。
【００４６】
最終チャンネルであるＣＨ（Ｎ）の場合、信号データの時間幅は、リセット信号基準値Ｒが加算されて、（Ｎｔ（Ｎ）±τ）のデータ幅を持つ。
従って、Ｓ１１０で否定、Ｓ１４０で合と判定されて、Ｅ７０の処理が行われる。Ｓ１５０で信号データからリセット基準値Ｒ（１６００μｓ）を減算する。信号データとしてはその他のＣＨ１〜ＣＨ（Ｎ−１）と同等の、変調信号基準値（１５２０μｓ）の上下６００μｓの信号存在時間域内に信号が存在することになり、この値を最終チャンネルの新データとしてメモリが更新される（Ｓ１６０）。
【００４７】
次いで、図７（ａ）のＥ７０のＳ１７０において、チャンネルカウンタをＣＨ１にリセットする（Ｓ１７０）。このように、最終チャンネルが入力されると自動的にチャンネルカウンタはリセットされてＣＨ１に戻る。
最終チャンネルの確認は１フレーム毎に行われるので、受信状態を常に監視することになり、送信側と受信側のチャンネルのズレの防止が可能となる。
【００４８】
送信機が送信する信号以外の雑音パルスが混入したり、受信状態が悪くワンショットパルスＳが抜け落ちたりすると、信号幅が通常の信号データ幅（Ｎｔ１±τやＮｔ（Ｎ）±τ）の範囲から逸脱する。この状態をエラーとする。
この場合はＳ１１０で否定、Ｓ１４０でも否定となり、エラー処理（Ｅ６０）に進む。この状態では、Ｅ７０またはＥ８０に入力される信号は全てカットされて、Ｅ７０またはＥ８０の処理は行われない。
エラー状態からの回復には受信状態の回復を検知し、更に受信したチャンネルを特定してチャンネルカウンタをそれに合わせることが必要となる。従って、最終チャンネルの受信の確認ができたら、次のフレームの最初からデータを取り込むことにする。
例えば、フローチャート上でＳ１４０の判断機能でＹＥＳの場合に、Ｓ１８０において、チャンネルカウンタをＣＨ１にリセットすると同時に、Ｓ１１０、Ｓ１４０が通常に働く状態、即ち、合判定でＥ７０、Ｅ８０に回すことにする。
なお、エラー時には、サーボ機構の作動状態の維持方法等、特殊の対応が取られる場合が多いが、詳細は省略する。
【００４９】
記憶された信号幅は図７（ｂ）に示すサーボパルス出力処理（Ｅ９０）で各サーボ機構に配分され、それぞれのサーボ機構を駆動する。
記憶されたデータは、ＣＨ（Ｎ）も含め全て（Ｎｔ１±τ）の時間幅とされている。従ってチャンネル順に従って、メモリから最新の更新データを読み出せばそのまま、スティックの位置に対応したデータとなる。
データの取り出しは、次のワンショットパルスＳをトリガとして開始され、ワンショットパルスＳの１個分遅れて取り出される。
【００５０】
図４（ａ）に示すように、ＣＨ１の信号幅はＴ１であり、ＣＨ１のサーボ出力としては、ワンショットパルスＳ２をトリガとして斜線を記入したＴ１幅のパルスが送出される。厳密にはワンショットパルスＳ２の頭出しから、例えば１００μＳ程度の若干時間遅れて立ち上がる。
以下、ＣＨ２のＴ２幅のパルスはワンショットパルスＳ３をトリガとし、ＣＨ３のＴ３幅のパルスは次のフレームのワンショットパルスＳ１をトリガとする。
このように、次のワンショットパルスＳをトリガとして、ＣＨ１〜ＣＨ（Ｎ）までのサーボパルスが順次取り出されて各サーボ機構に配分される。
【００５１】
このように、従来の独立したリセットパルスを最終チャンネルの信号幅に含めることにより、例えば従来１４ｍｓ程度が必要とされたフレーム時間を最短４．３６ｍｓから最長７．６６ｍｓに短縮が可能となった。
また、先に説明したデジタルサーボ機構の採用により、１フレームの時間幅を一定にする必要もない。
従って、実際の信号幅の出現頻度を計測しないと厳密には計算できないが、単純に平均値で見ても６０％程度の短縮が可能であると言える。
【００５２】
このように、フレーム時間の短縮により、スティックの移動量が読み込まれないサーボ機構の不動作域を、従来の１０数ｍｓから最長７ｍｓ程度にほぼ半減することができる。トップクラスのプレーヤの指先の速さに追随できないケースも殆ど解消できる。
【００５３】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明は、デジタルサーボ機構の採用と共に、受信装置全般にデジタル処理を導入した。更に、従来独立して必要とされていたリセットパルスを最終チャンネルのワンショットパルスと兼用したことにより、フレーム時間の大幅短縮を可能にし、操縦レスポンスの向上がはかれる。即ち、一流プレーヤの不満を解消する高性能のラジコン装置を市場に送ることができた。
操縦レスポンスの向上はラジコン装置の市場評価を高め、販売促進効果も大きい。
【００５４】
本発明では、ＰＰＭ信号を構成するチャンネルパルス幅等を変更すること無く全体のフレーム幅が縮小され、操縦レスポンスを向上させることができる。
フレーム幅は短縮されても、ワンショットパルスのパルス幅、信号の最大半幅時間等の信号定格の主要数値は、従来使い慣れた値から変更されずにそのまま採用されているので、搬送波に対する高調波その他の影響等も許容範囲に収まることが予見され、ラジオコントロール装置としての安定性に悪影響を及ぼさない点も大きな利点である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ラジコン送信機の操作スティックの操作角とサーボ機構の変位（角）との関係を説明する模式図である。
【図２】本発明のラジコン装置を構成する送信機の回路構成を示すブロック図である。
【図３】本発明のラジコン装置を構成する受信機の回路構成を示すブロック図、ならびにサーボ制御部の構成図である。
【図４】本発明のラジコン送信機に使用されるＰＰＭ信号のフォーマットを示す図、および、ラジコン送信機の操作スティックの操作角とＰＰＭ信号のパルス時間との関係を説明する模式図である。
【図５】本発明のラジコン送信機で形成されるＰＰＭ信号の時間幅の１例を示す図表である。
【図６】本発明のラジコン送信機の動作を説明するフローチャートである。
【図７】本発明のラジコン受信機の動作を説明するフローチャートである。
【図８】ラジコンカーを例としたラジコン装置の一般的な説明図である。
【図９】図８のラジコンカーに搭載された受信機の構成を示すブロック図である。
【図１０】ラジコン装置に使用される従来の信号フォーマットを示す図である。
【符号の説明】
ＮＰ 中立位置、＋α 上限（最大）操作角、−α 下限（最大）操作角、＋β上限（最大）変位、−β 下限（最大）変位、
１ 送信機、２ 操縦機、２ａ スティック、２ｂ ボリューム、３ エンコーダ、４ 変調信号基準値加算回路、５ 高周波部、６ アンテナ、１０ 受信機、１１ アンテナ、１２ チューナ、１３ コンバータ、１４ 発振器、１５ ＦＭ検波部、１６ マイクロコンピュータ、１７ サーボ機構駆動部、１８ サーボアンプ、２０ デジタルサーボ機構、２１ サーボモータ、２２ 減速歯車列、２３ 出力軸、２４ ホーン、２５ ポテンショメータ、
Ｓ ワンショットパルス、Ｓ１〜Ｓ３ 各チャンネルの頭出しパルス、ＳＲ リセットパルス、ＣＨ１〜ＣＨ３ チャンネル１〜チャンネル３、ＣＨ３ 最終チャンネル、Ｔ１〜Ｔ３ 各チャンネルの信号幅（信号時間）、Ｎｔ 中立位置（時間）（Ｎｔ１ 変調信号基準値、Ｎｔ３ リセット変調信号基準値、）
τ コントロール信号の信号の最大半幅時間、＋τ 上限（最大）時間、−τ 下限（最大）時間、Ｌ 信号下限値（Ｎｔ−τ）、Ｕ 信号上限値（Ｎｔ＋τ）、ｑ 余裕幅（時間）、Ｒ リセット基準値、Ａ 直線

Claims (4)

1. 複数チャンネルのコントロール信号をシリアルに配列してＰＰＭ変調した搬送波を送信する送信機と、
   前記搬送波を受信復調し前記複数チャンネルのコントロール信号に戻す受信機と、
   前記複数のコントロール信号をそれぞれ機械的変位に変換するサーボ機構を備えたラジオコントロール装置において、
   前記送信機は、前記複数チャンネルの末尾に配列された最終チャンネルを除く前記全てのチャンネルの前記コントロール信号に変調信号基準値を加算し、且つ、前記最終チャンネルの前記コントロール信号にのみリセット変調信号基準値を加算する変調信号基準値加算手段を有し、
   前記受信機は、復調された前記最終チャンネルの前記コントロール信号からリセット基準値を減算するリセット基準値減算手段を有することを特徴とするラジオコントロール装置。
2. 前記サーボ機構はデジタルサーボ機構であることを特徴とする請求項１に記載のラジオコントロール装置。
3. 前記リセット基準値は、少なくとも前記コントロール信号の最大半幅時間の２倍より大きいことを特徴とする請求項１及び請求項２に記載のラジオコントロール装置。
4. 前記リセット基準値は、前記コントロール信号の最大半幅時間の２倍に所定の余裕時間を加算したことを特徴とする請求項３に記載のラジオコントロール装置。

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