CN204189290U - 一种无线遥控装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线遥控装置及系统，其装置包括发送器，以及与所述发送器对应的至少一个接收器，所述发送器包括：第一MODBUS通信微控制器；与所述第一MODBUS通信微控制器连接的控制按钮；以及与所述第一MODBUS通信微控制器连接的第一无线通信收发模块；所述接收器包括：第二MODBUS通信微控制器；与所述第二MODBUS通信微控制器连接的第二无线通信收发模块，所述第一无线通信收发模块与所述第二无线通信收发模块通信连接；与所述第二MODBUS通信微控制器连接的终端控制装置，所述第二MODBUS通信微控制器与终端控制装置之间设置有驱动电路。本实用新型所述的无线遥控装置使得无线遥控装置具有较强的抗干扰能力，提高了通信质量。

Description

一种无线遥控装置及系统

技术领域

本实用新型涉及无线遥控领域，尤其涉及一种无线遥控装置及系统。

背景技术

无线遥控装置是利用无线电信号对远方的各种机构进行控制的遥控设备，这些信号被远方的接收设备接收后，可以指令或驱动其它各种相应的机械或者电子设备，去完成各种操作。目前，无线遥控在工业控制，航空航天，家电领域都具有广泛的应用。传统的无线遥控装置采用模拟信号传输。

将无线遥控装置应用于机车整备场，把机车从无电区牵引到检修库内，由于机车整备场内股道密集，电磁环境复杂，传统的模拟信号遥控器容易失效或容易出现相互干扰的情况，传统的模拟信号遥控器抗干扰性能差，尤其是抗同频干扰性能差，通信质量低。

实用新型内容

本实用新型是为了解决现有技术中的上述不足而完成的，本实用新型的目的在于提出一种无线遥控装置及系统，该无线遥控装置采用MODBUS-RTU通信协议通信，MODBUS-RTU通信协议基于地址模式通信，允许多个终端使用同一个频率而不存在相互干扰，使得无线遥控装置具有较强的抗干扰能力，提高通信的质量。为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种无线遥控装置，包括发送器，以及与所述发送器对应的至少一个接收器，其特征在于，所述发送器包括：

第一MODBUS通信微控制器；

与所述第一MODBUS通信微控制器连接的控制按钮；

以及与所述第一MODBUS通信微控制器连接的第一无线通信收发模块；

所述接收器包括：

第二MODBUS通信微控制器；

与所述第二MODBUS通信微控制器连接的第二无线通信收发模块，所述第一无线通信收发模块与所述第二无线通信收发模块通信连接；

与所述第二MODBUS通信微控制器连接的终端控制装置，所述第二MODBUS通信微控制器与终端控制装置之间设置有驱动电路。

进一步的，所述第一MODBUS通信微控制器和所述第二MODBUS通信微控制器为数字信号微控制器。

进一步的，所述第一MODBUS通信微控制器与所述第一无线通信收发模块通过USART接口通信，所述第二MODBUS通信微控制器与所述第二无线通信收发模块通过USART接口通信。

进一步的，所述第一MODBUS通信微控制器设置有第一状态控制端口，所述第一状态控制端口与所述第一无线通信收发模块连接，用于控制所述第一无线通信收发模块的状态，所述第一无线通信收发模块的状态包括省电待机状态、发送状态和接收状态；所述第二MODBUS通信微控制器设置有第二状态控制端口，所述第二状态控制端口与所述第二无线通信收发模块连接，用于控制所述第二无线通信收发模块的状态，所述第二无线通信收发模块的状态包括省电待机状态、发送状态和接收状态。

进一步的，所述驱动电路包括光耦和驱动器，所述光耦的原边与所述第二MODBUS通信微控制器的线圈端口连接，所述驱动器的栅极与所述光耦的副边连接，所述驱动器的源极与所述驱动电路的输出端口连接，所述驱动电路的输出端口与所述终端控制装置的输入端口连接。

进一步的，所述控制按钮与所述第一MODBUS通信微控制器的中断输入端口连接。进一步的，所述发送器还包括第一外围电路，所述第一外围电路包括第一供电电路以及第一程序调试下载电路；

所述接收器还包括第二外围电路，所述第二外围电路包括第二供电电路和第二程序调试下载电路。

进一步的，所述发送器还包括输入检测电路，所述输入检测电路的输出端连接所述第二MODBUS通信微控制器的输入端，用于检测外部设备的输入信号。

进一步的，所述输入检测电路包括第一限流电阻、稳压二极管和光耦，所述第一限流电阻的一端与隔离电源连接，所述第一限流电阻的另一端与所述稳压二极管的正极连接，所述稳压二极管的负极与所述光耦的原边连接，所述光耦的副边与所述第二MODBUS通信微控制器的输入端口连接，所述第一限流电阻、稳压二极管和光耦构成干接点输入检测电路；

所述输入检测电路还包括：瞬态抑压二极管、第二限流电阻、光耦，所述瞬态抑压二极管的一端与所述输入检测电路的输入端口连接，所述瞬态抑压二极管的另一端与共阴公共输入端或共阳公共输入端连接，以及与所述第二限流电阻的一端连接，所述第二限流电阻的另一端与所述光耦的原边连接，所述光耦的副边与所述第二MODBUS通信微控制器的输入端口连接，所述瞬态抑压二极管、第二限流电阻和光耦构成共阴输入检测电路或共阳输入检测电路。

本实用新型实施方式还提供一种无线遥控系统，包括上述的无线遥控装置，所述无线遥控装置中的接收器配置在被遥控终端或其控制柜上。

本实用新型提供的一种无线遥控装置及系统，该无线遥控装置中的第一MODBUS通信微控制器与第二MODBUS通信微控制器采用MODBUS-RTU通信协议通信，MODBUS-RTU通信协议基于地址模式通信，允许多个终端使用同一个频率而不存在相互干扰，使得无线遥控装置具有较强的抗干扰能力，提高了通信质量。

附图说明

为了更加清楚地说明本实用新型示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本实用新型所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。

图1是本实用新型实施例一提供的无线遥控装置的框图一；

图2是MODBUS信息帧的结构示意图；

图3是本实用新型实施例一提供的驱动电路的电路示意图；

图4是本实用新型实施例一提供的输入检测电路的电路示意图；

图5是本实用新型实施例一提供的无线遥控装置的框图二；

图6是本实用新型实施例二提供的无线遥控装置的框图。

图中：10、发送器；11、第一MODBUS通信微控制器；12、第一无线通信收发模块；13、控制按钮；14、第一外围电路；14a、第一供电电路；14b、第一检测程序调试下载电路；20、接收器；21、第二MODBUS通信微控制器；22、第二无线通信收发模块；23、驱动电路；24、第二外围电路；24a、第二供电电路；24b、第二程序调试下载电路；25、输入检测电路；26、终端控制装置；26a、继电器；26b、可编程逻辑控制器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本实用新型实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本实用新型的技术方案。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本实用新型的保护范围之内。

实施例一：

图1给出了实施例一提供的无线遥控装置的框图。

如图1所示，本实施例一提供的无线遥控装置包括发送器10，以及与发送器10对应的至少一个接收器20，发送器10包括：

第一MODBUS通信微控制器11；

与第一MODBUS通信微控制器11连接的控制按钮13；

以及与第一MODBUS通信微控制器11连接的第一无线通信收发模块12；

接收器20包括：

第二MODBUS通信微控制器21；

与第二MODBUS通信微控制器21连接的第二无线通信收发模块22，第一无线通信收发模块12与第二无线通信收发模块22通信连接；

与第二MODBUS通信微控制器21连接的终端控制装置26，第二MODBUS通信微控制器21与终端控制装置26之间设置有驱动电路23。

本实施例中的第一MODBUS通信微控制器11和第二MODBUS通信微控制器21采用处理数字信号的STM32系列微控制，优选的，第一MODBUS通信微控制器11采用STM32F030型号微控制器，STM32F030型微控制器具有低功耗，低密度和低成本的特点，能够很好的支持发送器的省电工作模式，并具有较高的集成度和易于开发。第二MODBUS通信微控制器21采用STM32F103V8T6型号微控制器。

发送器10有一外壳，外壳上设置有多个控制按钮13，控制按钮13用于控制被控终端的相应动作，外壳上还设置有急停组件，用于应对急停紧急情况保证受控终端安全的，外壳具有防尘、防水、防震的功能。发送器10还包括第一外围电路14，第一外围电路14包括第一供电电路14a以及第一程序调试下载电路14b。第一供电电路14a包括电池接口和充电电路，电池接口用于连接电池为发送器供电，优选的，使用TPS73225型号稳压芯片将电池电压的3.0V～4.2V稳压到2.5V为发送器10的电路供电；充电电路用于从外部接入5V电压为发送器10供电，优选的，采用IA4054型号芯片作为充电芯片，IA4054型号芯片可以为发送器恒流充电。控制按钮13的一端接地，另一端连接第一MODBUS通信微控制器11的中断输入端口，第一MODBUS通信微控制器11的中断输入端口内部有上拉电阻，默认处于2.5V，按下控制按钮13后，第一MODBUS通信微控制器11的中断输入端口电压降为0V，第一MODBUS通信微控制器11会检测到一个下降沿触发中断，唤醒第一MODBUS通信微控制器11从停止状态到工作状态。第一程序调试下载电路14b使用4线SWD接口,可以调试和下载第一MODBUS通信微控制器11的程序。

第一无线通信收发模块12分为省电待机状态、发送状态和接受状态，第一MODBUS通信微控制器11的状态控制端口连接第一无线通信收发模块12并控制第一无线通信收发模块12的状态。发送器10的系统软件在10秒内没有检测到控制按钮13的按下动作就将第一MODBUS通信微控制器11进入停止工作状态，第一MODBUS通信微控制器11通过状态控制端口控制第一无线通信收发模块12进入省电待机模状态，省电状态下发送器10的耗电量小于200uA，由于发送器10大部分时间处于省电状态，发送器10内置的2000mAh的电池可以使其工作几个月的时间。控制按钮13全部接到第一微制器11的中断输入端口，系统软件检测到控制按钮13按下的状态，就会触发中断将第一MODBUS通信微控制器11从停止工作状态进入工作状态。第一MODBUS通信微控制器11通过USART接口与第一无线通信收发模块12通信，激活第一无线通信收发模块12进入发送状态，并将MODBUS-RTU指令发送给接收器20。当第二无线通信收发模块22接收MODBUS-RTU指令后，发送回执给第一无线通信收发模块12，则第一无线通信收发模块12处于接收状态接受回执。第一无线通信收发模块12的供电电压为2.5V。

第二无线通信收发模块22与第一无线通信收发模块12为同一型号，不同之处在于：第二无线通信收发模块22只有发送状态和接收状态，当第一无线通信收发模块12处于省电待机状态时，第二无线通信收发模块22处于接收状态。第二无线通信收发模块22的供电电压为3.3V。

接收器20还包括第二外围电路24，第二外围电路24包括第二供电电路24a和第二程序调试下载电路24b。第二供电电路24a用于为接收器20的电路供电，第二供电电路24a的输入端从外部接入24V电源，第二供电电路24a中串联一个自恢复保险丝，自恢复保险丝的作用是：当电路内部短路时自恢复保险丝的电阻变大，保护电路不会因为过流而损坏，短路接触后，自恢复保险丝电阻自动恢复到很低水平，使电路恢复正常使用；第二供电电路24a中并联一个瞬态抑压二极管，能吸收浪涌电压，有效地保护电路中的元器件免受浪涌脉冲的破坏；第二供电电路24a中还包括F2405D-2W芯片和LM1117芯片，F2405D-2W芯片可以将外部24V直流电压转为5V直流电压，供输入输出端口电路使用，LM1117芯片将5V直流电压转为3.3V直流电压为第二MODBUS通信微控制器21供电。第二程序调试下载电路24b也使用4线SWD接口,可以调试和下载第二MODBUS通信微控制器21的程序。另外，接收器20电路中设置有复位电路，优选的，复位电路采用MAX803复位芯片，使得接收器电路能够可靠复位，增强了接收器20的抗干扰能力；接收器20电路中设置有心跳指示灯，用以指示接收器20的工作状态，接收器20电路中还设置有输入端口指示灯，用于方便观测接收器20外部设备输入端口的输入状态。

第一MODBUS通信微控制器11与第二MODBUS通信微控制器21之间采用MODBUS-RTU通信协议进行通信，通讯频率选用433MHz，可以避开手机、对讲机及其它遥控装置的干扰。图2给出了实施例一提供的MODBUS-RTU通讯协议的信息帧结构，如图2所示，当发送器10发送控制信号至接收器20时，符合相应地址码的接收器20将接受控制信号，并根据功能码及相关要求读取信息，如果CRC校验无误，则驱动相应的被控终端，然后把执行结果返送给发送器10。返回的信息中包括地址码、功能码、数据区及CRC校验码，如果CRC校验出错则不返回任何信息。MODBUS-RTU通信协议的信息帧结构的地址域有8位，最多可以有256个被控终端。由于MODBUS-RTU通信协议是数字式多地址通信，不仅占用无线频率带宽小，而且不会出现传统遥控器的同频干扰情况。另外，MODBUS-RTU通讯协议带有CRC校验，具有较高的传输效率。

图3给出了实施例一提供的驱动电路的电路示意图。如图5所示，第二MODBUS通信微控制器21的coil1端口通过光耦U8A隔离控制驱动器Q1的导通，光耦U8A增强了接收器20的抗干扰能力，在第二MODBUS通信微控制器21的coil1端口与光耦U8A的原边之间串联一个1kΩ的电阻R21，起到限流的作用，使通过光耦的电流为4mA左右；驱动电路23中设置有15kΩ的电阻R13和4.7kΩ的电阻R17，起到分压的作用，用于将驱动器Q1的门极电压限制为5V左右；在驱动电路23中串联了一个自恢复保险丝F2，自恢复保险丝F2的作用是：当电路内部短路时自恢复保险丝F2的电阻变大，保护驱动电路23不会因为过流而损坏，短路接触后，自恢复保险丝F2的电阻自动恢复到很低水平，使驱动电路23恢复正常使用，自恢复保险丝F2增强了接收器20的安全性并方便了接收器的维护，输出指示灯D8用于指示接收器20的输出信号，方便了接收器20的调试和维修检测。驱动电路23不但能驱动标准的DC24V继电器26，还可以直接将信号接到可编程逻辑控制器27的输入端口，从而通过可编程逻辑控制器27实现更复杂的遥控功能。

图4给出了实施例一提供的输入检测电路的示意图。如图4所示，当外部设备使用开关通断干接点输入时，把开关一端接在输入检测电路25的输入端口DI01，另一端接在系统的“地”上，当开关闭合时，开关在5V隔离电源、限流电阻R44、稳压二极管D23、光耦U10D和“地”之间形成电流回路，电流流过光耦U10D，光耦U10D导通，进而电阻R48上的输出端对第二MODBUS通信微控制器21的输入端口输入高电平，第二MODBUS通信微控制器21便检测到了外部开关闭合信号，稳压二极管D23在输入检测电路25中起到防倒灌的作用，防止电路中电流倒灌，稳压二极管D23和隔离电源之间串联一个4.7kΩ的电阻R44，用于限流，使得电路中通过光耦U10D的电流在4mA左右，电阻R48为10kΩ左右，用于限流和保证电路输出信号的稳定性；当外部设备使用共阴或共阳输入时，外部信号输入后会在共阴公共端或共阳公共端DI-COM、电阻R40、光耦U10D和输入检测电路的输入端口DI01之间形成电流回路，光耦U10D导通后也在R48上的输出端对第二MODBUS通信微控制器21的输入端口输入高电平，使第二MODBUS通信微控制器21检测到外部设备输入信号，电阻R40为10kΩ左右，用于限流，使得电路中通过光耦U10D的电流在4mA左右。输入检测电路25能实现共阴、共阳、干接点等输入检测功能，配合继电器驱动电路23，第二MODBUS通信微控制器21可以代替可编程逻辑控制器实现简单的控制功能，有效扩展了其应用范围，提高了使用价值。

图5给出了实施例一提供的无线遥控装置的框图二。如图5所示，无线遥控装置包括一个发送器10和至少一个与发送器10对应的接收器20，发送器10与至少一个接收器20的通信过程为：发送器10中的系统软件检测在10秒内控制按钮13是否为按下状态，如果不是按下状态，则将第一无线通信收发模块12关闭进入省电待机状态，并将第一MODBUS通信微控制器11进入停止工作状态；如果是按下状态，与第一MODBUS通信微控制器11中断输入端口连接的控制按钮13将会触发中断，唤醒第一MODBUS通信微控制器11从停止工作状态进入工作状态，并且发送器20的系统软件会检测出处于按下状态的控制按钮13，以及第一MODBUS通信微控制器11将第一无线通信收发模块12激活到发送状态，第一无线通信收发模块12将MODBUS-RTU指令发送给第二无线通信收发模块22，当第二无线通信收发模块22接收到MODBUS-RTU指令后会通过USART接口与第二MODBUS通信微控制器21通信，接收器20的系统软件会检测MODBUS-RTU指令是否是发给本接收器20，如果是则响应MODBUS-RTU指令，驱动电路23输出端输出信号并驱动终端控制装置26，并按照MODBUS-RTU通信协议发送回执信息给第一无线通信收发模块12，第一无线通信收发模块12接收到回执信息，通过USART接口与第一MODBUS通信微控制器通信11，第一MODBUS通信微控制器11收到接收器20的回执信息。

本实用新型实施例一提供的无线遥控装置，包括发送器10和接收器20，发送器10的第一MODBUS通信微控制器11与第二MODBUS通信微控制器21采用MODBUS-RTU通信协议通信，发送器10的第一MODBUS通信微控制器11和接收器20的第二MODBUS通信微控制器21采用处理数字信号的STM32系列微控制器，MODBUS-RTU通信协议是基于地址模式进行通信的，允许多个终端使用同一个频率而不存在相互干扰，使得无线遥控装置具有较强的抗干扰能力，MODBUS-RTU通信协议带有CRC校验，提高了传输效率和通信质量。

实施例二：

图6给出了实施例二提供的无线遥控装置的框图。如图6所示，本实施例与实施例一给出的无线遥控装置的结构基本相同，不同的是该无线遥控装置包括至少一个发送器10和至少一个与发送器10一一对应的接收器20，当第二无线通信收发模块22接收到第一无线通信收发模块发送的MODBUS-RTU指令后，会通过USART接口与第二MODBUS通信微控制器21通信，第二MODBUS通信微控制器21的驱动电路23输出端输出信号并驱动终端控制装置26，并按照MODBUS-RTU通信协议发送回执信息给第一无线通信收发模块12，第一无线通信收发模块12接收到回执信息，通过USART接口与第一MODBUS通信微控制器通信11，第一MODBUS通信微控制器11收到接收器20的回执信息。

本实用新型实施例二提供的无线遥控装置，允许多个终端使用同一个频率而不存在相互干扰，使得无线遥控装置具有较强的抗干扰能力，MODBUS-RTU通信协议带有CRC校验，提高了传输效率和通信质量。

实施例三：

本发实施例三提供的无线遥控系统，包括实施例一或实施例二中的无线遥控装置，无线遥控装置中的接收器配置在被遥控终端或其控制柜上。

控制柜为用于控制终端的一个设备，将接收器配置在控制柜中，控制柜与被遥控终端进行通信进而控制被遥控终端。

本实施例提供的无线遥控器系统使得无线遥控装置中的多对发送器和接收器不会产生串扰，具有较强的抗干扰能力和较高的通信质量。将传统的有线遥控系统换置为本实用新型的无线遥控系统的改造过程中，无需重新挖沟和开槽布线，降低了成本，提高了效率。

上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用的技术原理。本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行的各种明显变化、重新调整及替代均不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由权利要求的范围决定。

Claims (10)

1.一种无线遥控装置，包括发送器，以及与所述发送器对应的至少一个接收器，其特征在于，所述发送器包括：

第一MODBUS通信微控制器；

与所述第一MODBUS通信微控制器连接的控制按钮；

以及与所述第一MODBUS通信微控制器连接的第一无线通信收发模块；

所述接收器包括：

第二MODBUS通信微控制器；

与所述第二MODBUS通信微控制器连接的第二无线通信收发模块，所述第一无线通信收发模块与所述第二无线通信收发模块通信连接；

与所述第二MODBUS通信微控制器连接的终端控制装置，所述第二MODBUS通信微控制器与终端控制装置之间设置有驱动电路。

2.根据权利要求1所述的无线遥控装置，其特征在于，所述第一MODBUS通信微控制器和所述第二MODBUS通信微控制器为数字信号微控制器。

3.根据权利要求1所述的无线遥控装置，其特征在于，所述第一MODBUS通信微控制器与所述第一无线通信收发模块通过USART接口通信，所述第二MODBUS通信微控制器与所述第二无线通信收发模块通过USART接口通信。

4.根据权利要求1所述的无线遥控装置，其特征在于，所述第一MODBUS通信微控制器设置有第一状态控制端口，所述第一状态控制端口与所述第一无线通信收发模块连接，用于控制所述第一无线通信收发模块的状态，所述第一无线通信收发模块的状态包括省电待机状态、发送状态和接收状态；所述第二MODBUS通信微控制器设置有第二状态控制端口，所述第二状态控制端口与所述第二无线通信收发模块连接，用于控制所述第二无线通信收发模块的状态，所述第二无线通信收发模块的状态包括发送状态和接收状态。

5.根据权利要求1所述的无线遥控装置，其特征在于，所述驱动电路包括光耦和驱动器，所述光耦的原边与所述第二MODBUS通信微控制器的线圈端口连接，所述驱动器的栅极与所述光耦的副边连接，所述驱动器的源极与所述驱动电路的输出端口连接，所述驱动电路的输出端口与所述终端控制装置的输入端口连接。

6.根据权利要求1所述的无线遥控装置，其特征在于，所述控制按钮与所述第一MODBUS通信微控制器的中断输入端口连接。

7.根据权利要求1所述的无线遥控装置，其特征在于，所述发送器还包括第一外围电路，所述第一外围电路包括第一供电电路以及第一程序调试下载电路；

所述接收器还包括第二外围电路，所述第二外围电路包括第二供电电路和第二程序调试下载电路。

8.根据权利要求1所述的无线遥控装置，其特征在于，所述发送器还包括输入检测电路，所述输入检测电路的输出端连接所述第二MODBUS通信微控制器的输入端，用于检测外部设备的输入信号。

9.根据权利要求8所述的无线遥控装置，其特征在于，所述输入检测电路包括第一限流电阻、稳压二极管和光耦，所述第一限流电阻的一端与隔离电源连接，所述第一限流电阻的另一端与所述稳压二极管的正极连接，所述稳压二极管的负极与所述光耦的原边连接，所述光耦的副边与所述第二MODBUS通信微控制器的输入端口连接，所述第一限流电阻、稳压二极管和光耦构成干接点输入检测电路；

所述输入检测电路还包括：瞬态抑压二极管、第二限流电阻、光耦，所述瞬态抑压二极管的一端与所述输入检测电路的输入端口连接，所述瞬态抑压二极管的另一端与共阴公共输入端或共阳公共输入端连接，以及与所述第二限流电阻的一端连接，所述第二限流电阻的另一端与所述光耦的原边连接，所述光耦的副边与所述第二MODBUS通信微控制器的输入端口连接，所述瞬态抑压二极管、第二限流电阻和光耦构成共阴输入检测电路或共阳输入检测电路。

10.一种无线遥控系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的无线遥控装置，所述无线遥控装置中的接收器配置在被遥控终端或其控制柜上。