CN102657941A - 一种遥控玩具飞机控制装置以及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种遥控玩具飞机控制装置以及控制方法，包括电源模块、主控制模块和飞行控制模块，特点是还包括有高度检测模块，用以发出信号及接收本身发出后反射回的信号或遥控器发出的信号，并将接收到的信号进行分析后传送给主控制模块进行解码生成高度控制信号；高度控制模块，用以接受高度控制信号并控制电机驱动调整玩具飞机的飞行高度，从而实现玩具飞机可自动悬停，而且也可以实现一键起飞，通过给信号让玩具飞机升起并在高度检测模块控制下不断调整高度控制模块中的电机转速而使玩具飞机自动升高到设定的高度，操作简单方便，适用于不同阶段的玩具飞机爱好者使用，可广泛应用于航空模型或其他无人高空作业的空中工具上，有着广阔的前景。

Description

一种遥控玩具飞机控制装置以及控制方法

技术领域

本发明涉及一种玩具飞机控制装置，具体是一种遥控玩具飞机控制装置以及控制方法。 

背景技术

目前流行的玩具飞机，其控制装置包括有电源模块、主控制模块以及飞行控制模块，通过遥控器发出无线信号给主控制模块，主控制模块再将信号反馈给飞行控制模块而实现玩具飞机飞行。这种玩具飞机的升降和方向操控都得通过手动操纵，故新手玩具飞机爱好者在操作时往往比较困难，容易出现错误，导致玩具飞机撞到障碍物或坠落损坏；而且如果想让玩具飞机悬停在一定高度的话，那么需要玩具飞机爱好者有较高超的控制技术才能实现，如对螺旋桨转速的控制、玩具飞机方向的控制等，才能实现玩具飞机悬停于空中。 

发明内容

针对上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种设计巧妙，可实现一键定高起飞以及自动悬停的操作简单的遥控玩具飞机控制装置及其控制方法。 

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种遥控玩具飞机控制装置，包括电源模块、主控制模块和飞行控制模块，其特点是还包括有： 

高度检测模块，用以接收遥控器发出的定高遥控信号以及用以发出高度检测信号和接收发出后反射回的高度检测信号，并将接收到的所有信号进行分析后传送给主控制模块进行解码生成高度控制信号；

高度控制模块，用以接受解码后的高度控制信号并控制电机转速以调整玩具飞机的飞行高度。

其中，上述高度检测模块包括有用以向地面发射高度检测红外线信号的信号发射电路和用以接收遥控器发出的定高遥控信号及接收所述发射电路发射到地面反射回来的高度检测红外线信号的信号接收电路，所述信号发射电路和信号接收电路分别与主控制模块连接。 

为了能更清晰直观的清楚玩具飞机处于哪种控制状态，本发明还包括有定高指示模块，所述定高指示模块包括有定高灯指示电路，用以提示和区分玩具飞机自动定高或是手动定高。其中，上述定高灯指示电路包括两个LED灯、两个电阻和一个三极管，所述两LED灯并联后与一电阻和三极管的集电极C串联，所述三极管的发射极E接地，所述三极管的基极B与另一电阻串联后与主控制模块连接。 

为了实现玩具飞机更稳定的飞行状态，上述高度控制模块包括电机驱动电路和陀螺传感器电路，所述电机驱动电路和陀螺传感器电路均独立且各自与上述主控制模块连接。 

为了进一步增加该玩具飞机的使用功能，本发明还包括有用以控制玩具飞机上的导弹装置发射玩具导弹的发射控制模块。 

一种玩具飞机定高的控制方法，其特征在于包括以下步骤： 

a、开启玩具飞机电源，玩具飞机各模块处于待机状态，玩具飞机停于地面上，利用遥控器控制选择起飞模式，若选择手动起飞，则转到步骤i；若选择自动起飞，则执行步骤b；

b、玩具飞机的信号接收电路检测接收到定高遥控信号并放大后反馈给主控制模块，主控制模块对电源模块的电压进行检测并发出不同的PWM给高度控制模块，电机启动带动玩具飞机抬升离开地面；

c、高度检测模块的信号发射电路启动工作，信号发射电路间隔向地面发射高度检测信号，并通过地面反射后由信号接收电路接收，接收后经放大电路放大并送入主控制模块进行解码生产高度控制信号；

d、判断解码后的高度控制信号强弱，若信号弱，则执行步骤e；若信号强，则执行步骤f；若信号刚好符合强弱，则执行步骤g；

e、主控制模块发出PWM给高度控制模块，使电机转速下降，从而降低玩具飞机飞行高度，然后继续重复步骤c；

f、主控制模块发出PWM给高度控制模块，使电机转速提高，从而升高玩具飞机飞行高度，然后继续重复步骤c;

g、主控制模块对电源模块的电压进行检测后根据电压的变化调整电机转速，使玩具飞机稳定在一定的高度，完成自动定高起飞，此时通过遥控器的方向操作手柄可操作，其操作信号通过主控制模块反馈给飞行控制模块，实现玩具飞机前、后、左、右飞行；

h、取消自动定高状态，信号接收电路再次接收到遥控器的定高遥控信号或接收到遥控器的高度手控信号时，经放大后反馈给主控制模块，主控制模块控制信号发射电路停止工作，玩具飞机进入全手动控制状态；

i、通过手动操纵遥控器的升降手柄，主控制模块接收到遥控器的升降控制信号后反馈给高度控制模块，进而改变电机的转速，达到控制玩具飞机升降；

j、若玩具飞机在手动飞行状态下信号接收电路接收到遥控器的定高遥控信号，则返回步骤c。

本发明由于在现有的玩具飞机控制装置上添加了高度检测模块和高度控制模块，用以接收遥控器发出的定高遥控信号以及用以发出高度检测信号和接收发出后反射回的高度检测信号，进而通过主控制模块反馈给高度控制模块以控制电机驱动调整玩具飞机的飞行高度，从而实现玩具飞机可自动悬停，而且也可以实现一键起飞，通过给信号让玩具飞机升起并在高度检测模块控制下不断调整高度控制模块中的电机转速而使玩具飞机自动升高到设定的高度，操作简单方便，本发明不仅可以让玩具飞机爱好者能够更轻松的操控该玩具飞机，更快熟悉并学会操作玩具飞机，减少初学者的操作难度，降低对玩具飞机的损害率，还可以将该玩具飞机应用到如空气采样收集或其他需要高空定高作业的项目上，使操作人员更方便地进行各项工作；又由于还包括有定高灯指示电路，利用该电路中的两个LED灯的长亮或闪烁来提示和区分玩具飞机自动定高或是手动定高，从而更方便玩具飞机爱好者的区分，也有利于在夜空操作玩耍时对玩具飞机位置的定位。本发明的控制装置操作简单、适用于不同阶段的玩具飞机爱好者使用，可广泛应用于航空模型或其他无人高空作业的空中工具上，有着广阔的前景。 

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 

附图说明

图1是本发明的控制方框示意图。 

图2是本发明的控制电路图。 

图3是本发明的控制流程图。 

具体实施方式

如图1至图2所示，一种遥控玩具飞机控制装置，包括电源模块、主控制模块和飞行控制模块，其中还包括有高度检测模块，用以接收遥控器发出的定高遥控信号以及用以发出高度检测信号和接收发出后反射回的高度检测信号，并将接收到的所有信号进行分析后传送给主控制模块进行解码生成高度控制信号；高度控制模块，用以接受解码后的高度控制信号并控制电机转速以调整玩具飞机的飞行高度，从而实现玩具飞机可自动悬停，而且也可实现一键起飞，通过给信号让玩具飞机升起并在高度检测模块控制下不断调整高度控制模块中的电机转速而使玩具飞机自动升高到设定的高度，操作简单方便，本发明不仅可以让玩具飞机爱好者能够更轻松的操控该玩具飞机，更快熟悉并学会操作玩具飞机，减少初学者的操作难度，降低对玩具飞机的损害率，还可以将该玩具飞机应用到如空气采样收集或其他需要高空定高作业的项目上，使操作人员更方便地进行各项工作。 

如图1所示，该高度检测模块包括有用以向地面发射高度检测红外线信号的信号发射电路和用以接收遥控器发出的定高遥控信号及接收该发射电路发射到地面反射回来的高度检测红外线信号的信号接收电路，信号发射电路和信号接收电路分别与主控制模块连接。另外还包括有定高指示模块，该定高指示模块包括有定高灯指示电路，用以提示和区分玩具飞机自动定高或是手动定高，因此能更清晰直观的清楚玩具飞机处于哪种控制状态。该实施例还包括有用以控制玩具飞机上的导弹装置发射玩具导弹的发射控制模块，故可以在玩具飞机上装设玩具导弹装置并通过该发射控制模块来控制其发射，进一步增加该玩具飞机的使用功能和玩耍乐趣。该实施例的电源模块由DC电源和3.3V的稳压电路组成。 

如图2所示，该实施例的主控制模块包括一个型号为MK7A23P的IC芯片U2，共有14个引脚。该实施例的信号发射电路中设有可发出带编码红外线的红外发射管IR1，玩具飞机起飞后该信号发射电路启动工作，红外发射管IR1可间歇性向地面发射出带编码红外线，该信号发射电路中还设有三个电阻R3、R23、R24，该红外发射管IR1与R3串联后与R23并联再与R24串联，其中，R3和R23均起到分压作用，R24起到限流作用。而信号接受电路包括有用以接受信号的红外接收器IR2和一放大电路amp，该红外接收器IR2的输出端与一个电阻R26和该放大电路amp串联后与U2连接，其中R26起到分压作用，该实施例的放大电路由一放大器、一电阻R27和一电容C9三者并联组成。 

该实施例的定高灯指示电路包括两个LED灯、两个电阻R5、R25和一个三极管Q9，两LED灯并联后与电阻R5和三极管Q9的集电极C串联，三极管Q9的发射极E接地，三极管Q9的基极B与另一电阻R25串联后与U2连接。当飞机定高时，U2向R25输出3Hz方波，则三极管Q9处于导通、截止、再导通、再截止不停转换，当三极管Q9导通时电流由电源正极经过分压电阻R5及发光二极管LED1、再经过三极管Q9到地，于是LED1点亮；当三极管Q9截止时，LED1熄灭。这样LED1就会根据Q9的导通、截止、再导通、再截止不停转换而被点亮、熄灭、再点亮、再熄灭，出现不停闪烁，提示该状态下玩具飞机处于自动定高模式。 

该实施例的高度控制模块包括电机驱动电路和陀螺传感器电路，电机驱动电路和陀螺传感器电路均独立且各自与上述主控制模块连接，其中电机驱动电路由两个电机M1、M2，分别为玩具飞机的上、下桨电机；两个电容C4、C5；两个MOS管T1、T2，分别用于控制M1、M2两个电机的转速；八个电阻R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13组成，M1、M2这两个电机的运转方向必须相反的，才能保证玩具飞机平稳，要使飞机上升，则需要提高M1、M2的转速，如果M1、M2的转速下降则飞机下降，R8、R9组成了M1的卡死保护电路，R10、R11组成了M2的卡死保护电路，而R6、R13起到分压作用，R7、R12起到限流作用。而陀螺传感器电路包括一个陀螺传感器、一个电阻R14和一个电容C6，该电路是负责测试飞机在水平方向上的角加速度变化，并将检测结果以电信号反馈给U2。 

该实施例的电源模块中，U1为稳压IC，可以稳定输出3V电压；C2、C3为滤波电容，去除电源中的交流杂波；R4为放电电阻，R1、D1构成电源指示；其中D1为普通发光二极管，用于提示电源处于接通状态或断开状态。 

该实施例的飞行控制模块中，Q1、Q2、Q3、Q4组成马达正、反转电路，负责控制电机M3。当R18为高电位时，则电流由电源正经过三极管Q2，再到R16，再经过电机M3，再经过三极管Q4到地，此时电机M3正转，推动飞机前进；如果R17为高电位时，则电流由电源正经过三极管Q1，再到R15，再经过电机M3，再经过三极管Q3到地，此时电机M3反转，拉动飞机后退。 

如图3所示，该实施例的玩具飞机定高的控制方法，包括以下步骤： 

a、开启玩具飞机电源，玩具飞机各模块处于待机状态，玩具飞机停于地面上，利用遥控器控制选择起飞模式，若选择手动起飞，则转到步骤i；若选择自动起飞，则执行步骤b；

b、玩具飞机的信号接收电路检测接收到定高遥控信号并放大后反馈给主控制模块，主控制模块对电源模块的电压进行检测并发出不同的PWM给高度控制模块，电机启动带动玩具飞机抬升离开地面；

c、高度检测模块的信号发射电路启动工作，信号发射电路间隔向地面发射高度检测信号，并通过地面反射后由信号接收电路接收，接收后经放大电路放大并送入主控制模块进行解码生产高度控制信号；

d、判断解码后的高度控制信号强弱，若信号弱，则执行步骤e；若信号强，则执行步骤f；若信号刚好符合强弱，则执行步骤g；

e、主控制模块发出PWM给高度控制模块，使电机转速下降，从而降低玩具飞机飞行高度，然后继续重复步骤c；

f、主控制模块发出PWM给高度控制模块，使电机转速提高，从而升高玩具飞机飞行高度，然后继续重复步骤c;

g、主控制模块对电源模块的电压进行检测后根据电压的变化调整电机转速，使玩具飞机稳定在一定的高度，完成自动定高起飞，此时通过遥控器的方向操作手柄可操作，其操作信号通过主控制模块反馈给飞行控制模块，实现玩具飞机前、后、左、右飞行；

h、取消自动定高状态，信号接收电路再次接收到遥控器的定高遥控信号或接收到遥控器的高度手控信号时，经放大后反馈给主控制模块，主控制模块控制信号发射电路停止工作，玩具飞机进入全手动控制状态；

i、通过手动操纵遥控器的升降手柄，主控制模块接收到遥控器的升降控制信号后反馈给高度控制模块，进而改变电机的转速，达到控制玩具飞机升降；

j、若玩具飞机在手动飞行状态下信号接收电路接收到遥控器的定高遥控信号，则返回步骤c。

该发明的玩具飞机主要有两种玩法： 

1）一键起飞：

将玩具飞机放在地面，只要按一下遥控器上的起飞开关，玩具飞机会自动起飞并慢慢上升到原先设定的高度，然后稳定在该高度保持稳定，同时通过遥控器操控玩具飞机前、后、左、右，而玩具飞机的飞行高度会一直保持在设定的高度不变。如果遥控人员想自己操控只需要推动遥控器油门或再按一次起飞键，则玩具飞机马上退出自动驾驶模式，改为手动控制，即与普通玩具飞机的控制方式完全一样。

2）飞行过程中的定高： 

当玩具飞机通过手动的方式控制玩具飞机飞行时，遥控人员想让玩具飞机自动飞行。只需要在玩具飞机稳定状态下按下遥控器上的起飞键，玩具飞机会自动飞行到原来设定的高度，并稳定在该高度，遥控器操控玩具飞机前、后、左、右。而玩具飞机的飞行高度会一直保持在设定的高度不变，如果遥控人员想退出自动模式，同样只需再按一下起飞键或轻推油门即可退出自动模式。

尽管本发明是参照具体实施例来描述，但这种描述并不意味着对本发明构成限制。参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，对于本领域技术人员都是可以预料的，这种的变化应属于所属权利要求所限定的范围内。 

Claims (10)

1.一种遥控玩具飞机控制装置，包括电源模块、主控制模块和飞行控制模块，其特征在于还包括有：

高度检测模块，用以接收遥控器发出的定高遥控信号以及用以发出高度检测信号和接收发出后反射回的高度检测信号，并将接收到的所有信号进行分析后传送给主控制模块进行解码生成高度控制信号；

高度控制模块，用以接受解码后的高度控制信号并控制电机转速以调整玩具飞机的飞行高度。

2.根据权利要求1所述的遥控玩具飞机控制装置，其特征在于上述高度检测模块包括有用以向地面发射高度检测红外线信号的信号发射电路和用以接收遥控器发出的定高遥控信号及接收所述发射电路发射到地面反射回来的高度检测红外线信号的信号接收电路，所述信号发射电路和信号接收电路分别与主控制模块连接。

3.根据权利要求2所述的遥控玩具飞机控制装置，其特征在于上述信号发射电路中设有可发出带编码红外线的红外发射管，玩具飞机起飞后所述信号发射电路启动工作，所述红外发射管间歇性向地面发射出带编码红外线。

4.根据权利要求2所述的遥控玩具飞机控制装置，其特征在于上述信号接受电路包括有用以接受信号的红外接收器和一放大电路，所述放大电路与主控制模块连接。

5.根据权利要求1所述的遥控玩具飞机控制装置，其特征在于还包括有定高指示模块，所述定高指示模块包括有定高灯指示电路，用以提示和区分玩具飞机自动定高或是手动定高。

6.根据权利要求5所述的遥控玩具飞机控制装置，其特征在于上述定高灯指示电路包括两个LED灯、两个电阻和一个三极管，所述两LED灯并联后与一电阻和三极管的集电极C串联，所述三极管的发射极E接地，所述三极管的基极B与另一电阻串联后与主控制模块连接。

7.根据权利要求1所述的遥控玩具飞机控制装置，其特征在于上述主控制模块包括一个型号为MK7A23P的IC芯片。

8.根据权利要求1所述的遥控玩具飞机控制装置，其特征在于上述高度控制模块包括电机驱动电路和陀螺传感器电路，所述电机驱动电路和陀螺传感器电路均独立且各自与上述主控制模块连接。

9.根据权利要求1所述的遥控玩具飞机控制装置，其特征在于还包括有用以控制玩具飞机上的导弹装置发射玩具导弹的发射控制模块。

10.一种玩具飞机定高的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

a、开启玩具飞机电源，玩具飞机各模块处于待机状态，玩具飞机停于地面上，利用遥控器控制选择起飞模式，若选择手动起飞，则转到步骤i；若选择自动起飞，则执行步骤b；

b、玩具飞机的信号接收电路检测接收到定高遥控信号并放大后反馈给主控制模块，主控制模块对电源模块的电压进行检测并发出不同的PWM给高度控制模块，电机启动带动玩具飞机抬升离开地面；

c、高度检测模块的信号发射电路启动工作，信号发射电路间隔向地面发射高度检测信号，并通过地面反射后由信号接收电路接收，接收后经放大电路放大并送入主控制模块进行解码生产高度控制信号；

d、判断解码后的高度控制信号强弱，若信号弱，则执行步骤e；若信号强，则执行步骤f；若信号刚好符合强弱，则执行步骤g；

e、主控制模块发出PWM给高度控制模块，使电机转速下降，从而降低玩具飞机飞行高度，然后继续重复步骤c；

f、主控制模块发出PWM给高度控制模块，使电机转速提高，从而升高玩具飞机飞行高度，然后继续重复步骤c;

g、主控制模块对电源模块的电压进行检测后根据电压的变化调整电机转速，使玩具飞机稳定在一定的高度，完成自动定高起飞，此时通过遥控器的方向操作手柄可操作，其操作信号通过主控制模块反馈给飞行控制模块，实现玩具飞机前、后、左、右飞行；

h、取消自动定高状态，信号接收电路再次接收到遥控器的定高遥控信号或接收到遥控器的高度手控信号时，经放大后反馈给主控制模块，主控制模块控制信号发射电路停止工作，玩具飞机进入全手动控制状态；

i、通过手动操纵遥控器的升降手柄，主控制模块接收到遥控器的升降控制信号后反馈给高度控制模块，进而改变电机的转速，达到控制玩具飞机升降；

j、若玩具飞机在手动飞行状态下信号接收电路接收到遥控器的定高遥控信号，则返回步骤c。

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