JP2014230715A

JP2014230715A - 模型用送受信システムの受信装置

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Publication number: JP2014230715A
Application number: JP2013114184A
Authority: JP
Inventors: 藤井　聡; Satoshi Fujii; 聡藤井; 久徳砥綿; Hisanori Towata
Original assignee: SANWA DENSHI KIKI KK
Current assignee: SANWA DENSHI KIKI KK
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2014-12-11
Anticipated expiration: 2033-05-30
Also published as: JP6177590B2

Abstract

【課題】制御信号通信線が一つで済み、また、電源を落とすことなくリアルタイムで任意のパラメータの値を変えることが出来る模型用送受信システムの受信装置を提供する。【解決手段】模型用送受信システムの受信装置は、送信機から送られてきた、複数の操作子の操作量に応じた信号をチャンネル毎に受信し、受信信号がシリアルの制御データのフォーマットで出力される第１デジタル端子を備える受信機と、前記第１デジタル端子に接続される第２デジタル端子を備え、前記第２デジタル端子に入力した信号に基づいてＰＷＭ制御されるサーボ、モータ等の被操作機器の駆動制御信号を生成する駆動部と、を備える。第１デジタル端子と第２デジタル端子は一本のデジタル通信線で接続され、各チャンネルの制御データがシリアルに配列されてこのデジタル通信線で通信される。【選択図】図２

Description

この発明は、ラジコンカーやラジコン飛行機等の模型装置に適用される模型用送受信システムに関し、特に受信機と駆動部で構成される受信装置に関する。

模型用送受信システムに設けられる受信装置は、送信機（プロポ）から送られてくる無線信号を受信する受信機と、受信機の受信信号に基づいて、サーボやモータ等の被操作機器を駆動する駆動部とで構成されている。

送信機は、送信機側にある各操作部にＣＨ（チャンネル）を割り当て、各操作部の操作量に応じたＰＷＭ制御信号で高周波（例えば２．４ＧＨｚ）搬送波を所定の方式で変調し（例えばＧＦＳＫ変調）て送信する。

受信装置の受信機はＣＨ毎に受信して、元のＰＷＭ制御信号に復調し、被操作機器の駆動信号を生成する。

図１は、上記の模型装置用送受信システムの概略の通信方式を示している。

送信機１は、レバー操作部１ａ、１ｂ、１ｃと、これらの操作部の操作量をＣＨ毎にＰＷＭ制御信号にするＰＷＭ変換部、ＰＷＭ制御信号に対し加算・乗算などの演算処理を行う演算部、及び、変調後に送信する送信部を備えている。ここでは、被操作対象を模型自動車とし、レバー操作部１ａ、１ｂ、１ｃは、それぞれ、ステアリング操作、スロットル操作、ＡＵＸ操作に割り当てられている。送信部は、レバー操作部１ａ、１ｂ、１ｃの各ＣＨの操作量（ＰＷＭ制御信号）を２．４ＧＨＺの搬送波でＧＦＳＫ変調して無線送信する。

受信機２は、送信されてきた信号を受信後に元のＰＷＭ制御信号に復調する復調部を備える。

駆動部は、各ＣＨ毎に設けられている制御信号通信線４により各ＣＨのＰＷＭ制御信号を受け取り、パルス幅の変化に応じた駆動信号を生成し、サーボ、モータ等の被操作機器を駆動する。

以上の信号処理を周期的に行うことで、レバー操作部１ａ、１ｂ、１ｃの操作に追従した被操作機器の動作を実現している。このような送受信システムとしては、例えば特許文献１に示されている。

以上のように、従来の模型装置用送受信システムでは、送信機は各操作部に割り当てられたＣＨ毎にＰＷＭ制御信号を送信し、受信機と駆動部はＣＨ毎の制御信号通信線で接続され、受信機２で復調されたＰＷＭ制御信号はＣＨ毎の制御信号通信線で駆動部に送信される。すなわち、一つのＣＨには、一つのＰＷＭ制御信号が固定して割り当てられている。

特許公開平１０−２８５９７１

しかしながら、上記従来の受信装置では、一つのＣＨに対して一つのＰＷＭ制御信号に固定的に割り当てられているため、ＣＨ数と等しい数の制御信号通信線を用意しなければならない。このため、ＣＨ数が４つであると、制御信号通信線も４つとなり、配線が複雑となる問題がある。また、ＡＵＸに割り当てられているＣＨは、そのＣＨに対応しているパラメータの種類を変えようとすると、システム（送信機、受信機、駆動部）の電源を切ってから、手動で変える必要があった。

この発明の目的は、制御信号通信線が一つで済み、また、電源を落とすことなくリアルタイムで任意のパラメータの値を変えることが出来る模型用送受信システムの受信装置を提供することにある。

この発明は、送信機から送られてきた、複数の操作子の操作量に応じた信号をチャンネル毎に受信し、受信信号がシリアルの制御データのフォーマットで出力される第１デジタル端子を備える受信機と、
前記第１デジタル端子に接続される第２デジタル端子を備え、前記第２デジタル端子に入力した信号に基づいてＰＷＭ制御されるサーボ、モータ等の被操作機器の駆動制御信号を生成する駆動部と、
を備えることを特徴とする。

また、好ましい実施態様として、
前記制御データは、データの種類を示す部分とデータ本体の組み合わせが時系列に配列されていて、前記第１デジタル端子からはこれらのデータが順次送信される。

さらに好ましい実施態様として、前記第１、第２デジタル端子に接続される通信線は、前記受信機と前記駆動部間で双方向に通信する双方向通信線で構成され、前記駆動部は前記受信機に対して、前記駆動部や前記被操作機器に設けられている温度センサ等のセンサ検出データを前記通信線を介して送信し、前記受信機は、前記センサ検出データを前記送信機に送信する。

この発明の模型用送受信システムの受信装置では、受信機と駆動部がデジタル通信線で接続され、受信機から駆動部に対して制御データがシリアルで送信される。制御データは、複数チャンネル分のＰＷＭ制御信号をデジタル化したものであって、シリアルで送信されるため、チャンネル数にかかわらずデジタル通信線は一つで良い。また、制御データがシリアル送信されることから、複数のパラメータも制御信号通信線で送信可能である。

例えば、ＡＵＸ用のチャンネルがＣＨ３，ＣＨ４とすると、ＣＨ３、ＣＨ４のそれぞれの制御データに複数のパラメータを含ませることが出来る。ＡＵＸ用のパラメータは、例えば、フイーリング調整、フルブレーキ力の大きさ、ブラシレスモータの進角などであり、通常は駆動部のアンプにおいて設定される値である。駆動部では、受信した制御データから各パラメータを分離して設定する。

また、特定のチャンネルに複数のパラメータを含ませることが出来るため、特定のチャンネルに予め必要な全てのパラメータを割り当てておくことで、送信機側では電源をオフすることなくリアルタイムで任意のパラメータの値を変更出来る。

好ましい実施態様では、通信線は、受信機と駆動部間で双方向に通信する双方向通信線で構成されるため、駆動部や前記被操作機器に設けられている温度センサ等のセンサ検出データを受信機側でリアルタイムで取得できる。一般に模型装置用送受信システムでは、受信機にテレメトリ―機能が付加されていることがあるが、受信機にこのような機能があれば、送信機側でリアルタイムでセンサ検出データが取得可能となる。すると、これらのデータが送信機側で簡単に視認可能となり、また、このデータに基づいて送信機側で生成するＰＷＭ制御信号を微調整したり、パラメータの値を微調整することが出来るようになる。

この発明によれば、受信機と駆動部間に接続される一つのデジタル通信線で、複数チャンネルのＰＷＭ制御信号に対応する制御データを送受信できるため、受信機と駆動部間の配線を簡略化出来る。また、一つのデジタル通信線で任意のパラメータの値をリアルタイムで変更することが可能である。また、通信線はデジタル通信線であることから、受信機と駆動部間で双方向通信が可能である。このため、センサ検出データをリアルタイムで受信機で取得することが出来る。この場合、受信機がテレメトリー機能を持っていれば、送信機でリアルタイムでセンサ検出データを取得出来、このデータに基づいてＰＷＭ制御信号（パラメータを含む）の値を微調整するなどの各種制御が出来るようになる。

従来の模型装置用送受信システムの概略の通信方式を示す。この発明の実施形態の模型用送受信システムの概略構成図と信号の流れ図である。表示器において、ＣＨ３で設定可能なパラメータの表示例を示す。は、ＣＨ３の端子に出力されるＰＷＭ制御信号の１ワード分の波形図を示す。この発明の他の実施形態の模型用送受信システムの概略構成図と信号の流れ図である。送信機１、受信機２、アンプ３０間でのデータ通信タイミングの概念図を示している。

図２は、この発明の実施形態の模型用送受信システムの概略構成図と信号の流れ図である。

ここでは、模型装置はラジコンカーであって、被操作機器はラジコンカーに搭載されるサーボやモータである。

送信機１は、操作子１０〜１２を備え、各操作子にはＣＨ１〜ＣＨ４が対応付けられている。このうち、操作子１０はステアリング操作子、操作子１１はスロットル操作子、操作子１２、１３はＡＵＸ用操作子である。操作子１２、１３は、ステアリングジャイロのゲイン調整、ステアリング操作に対するサーボ動作カーブ（操作フイーリング）調整、フルブレーキ力の大きさ、ブラシレスモータの進角などのパラメータ（ＣＯＤＥ）を調整することが可能である。

各操作子の操作量はＡ／Ｄ変換されて制御部（ＭＣＵ）１４に取り込まれ、ここでデジタルデータ列１５に変換される。データ列１５は、ヘッダ部にＩＤ等の情報（送信機識別情報等）と、ＣＨ１〜ＣＨ４の制御データ、設定情報、チェックサムで構成される。データ列１５を１フレームとして、このフレームを繰り返し生成して高周波部（ＲＦ）１６に出力する。高周波部１６は、このデータ列をＧＦＳＫ変調して２．４ＧＨｚで送信する。

表示器１７は、操作子１２、１３で設定されるパラメータ（ＣＯＤＥ）を表示したり、その他の情報を表示する。

本実施形態では、送信機１からで図２に示すフォーマットのデジタルデータを送信している。図１に示す、ＰＷＭ制御信号を送信するものではない。

図３は、表示器１７において、ＣＨ３で設定可能なパラメータの表示例であり、図ではＣＯＤＥ１〜ＣＯＤＥ５のパラメータが表示されている。ＣＨ３で設定された各パラメータの値は、データ列１５のＣＨ３の領域にフレーム毎に順次埋め込まれていく。

受信機２は、変調波の受信・復調をする受信部２０と、復調したデジタルデータ列１５を処理する制御部（ＭＣＵ）２１とで構成される。

制御部２１は、制御信号の通信用端子として、ＣＨ１〜ＣＨ４のＰＷＭ制御信号（ＰＷＭパルス）が出力される端子と、第１デジタル端子（制御部２のＳＳＬ端子）を有する。

制御部２１は、第１デジタル端子にはデジタルのまま出力し（ヘッダ部等は変更）、ＣＨ１〜ＣＨ４端子には、ＣＨ毎のデータを抽出してＰＷＭ制御信号（ＰＷＭパルス）に変換してから出力する。したがって、第１デジタル端子には、データ列１５と同じフレーム構成で周期的に出力される。一方、ＣＨ１〜ＣＨ４の各端子には、各ＣＨのＰＷＭ制御信号が周期的に出力される。

以上の構成で、送信機１から送信されるデータ列１５のＣＨ３の領域（スロット）には、フレーム毎に、図３で示されるＣＯＤＥ１〜ＣＯＤＥ５のパラメータ及び、ＣＯＤＥを識別するためのヘッダが順次配置される。すなわち、最初のフレームにはＣＯＤＥ１の識別のためのヘッダが、次のフレームにはＣＯＤＥ１のデータ本体が、次のフレームにはＣＯＤＥ２の識別のためのヘッダが、さらに次のフレームにはＣＯＤＥ２のデータ本体が配置されていき、最後のＣＯＤＥ５のデータ本体が配置された後、再び、ＣＯＤＥ１から繰り返される。ＣＨ４についても同様に、他の複数のＣＯＤＥのパラメータと識別用ヘッダがフレーム毎に順次埋込配置されていく。

図４は、ＣＨ３端子に出力されるＰＷＭ制御信号の１ワード分の波形図を示す。

このＰＷＭ制御信号は、受信した複数フレームのデータ列からＣＨ３の領域に配置されているＣＯＤＥ１〜ＣＯＤＥ５のパラメータを抽出し、これをＰＷＭパルスに変更して時系列に並べた信号である。

先頭のヘッダは、ＣＨ３の端子から送信される送信フレームがＡＵＸ１のデータ列であることを示し、ＣＯＤＥ１からＣＯＤＥ５は図３に示されるようなデータを示し、各ＣＯＤＥの前にはヘッダが置かれている。各ＣＯＤＥのデータはＰＷＭパルスの長さである。図の１〜１１までの各データ長が１１個分で１ワード長を構成する。ＣＨ４の端子にはＡＵＸ２のデータが出力されるが、このデータフォーマットもＣＨ３と同様である。

一方、第１デジタル端子には、受信したデジタルデータがＰＷＭ制御信号に変換されることなくデジタルデータのまま出力される。このため、この端子は一つで良い。

駆動部３内のアンプ３０は、第１デジタル端子（受信機２のＳＳＬ端子）にデジタル通信線で接続される第２デジタル端子（アンプ３０のＳＳＬ端子）と、ＣＨ１〜ＣＨ４入力端子を備えている。本実施形態では、デジタル端子同士が接続されるようにしているが、デジタル端子によるデジタル通信を行わない場合は、受信機２のＣＨ１〜ＣＨ４端子が、アンプ３０と図示しないステアリング制御のためのサーボのＣＨ端子にそれぞれ接続される。また、デジタル端子同士が接続した上、さらに受信機２のＣＨ３、ＣＨ４端子からの出力を他の外部装置で利用することも可能である。なお、この例では、駆動部３としてスロットル制御のためのアンプ３０のみ示しているが、駆動部３には、この他、ステアリング制御のためのサーボ等も含まれている。

アンプ３０の第２デジタル端子への入力データ（制御データ）は制御部３１でＣＨ毎のＰＷＭ制御信号にされ、それぞれのＰＷＭ制御に使用される。したがって、第２デジタル端子への入力データから、ＣＨ１〜ＣＨ４の各ＰＷＭ制御信号が生成される。図示の例では、ＣＨ２のスロットル用信号が駆動回路３２を介してモータ４に出力される。また、ＣＨ３ないしＣＨ４の各種パラメータも取得し、アンプ３０内で設定される
なお、デジタル通信線に出力されるデータは、１フレーム毎に図示のフォーマットとなるが、各フレームではＣＨ毎のデータが異なっているため、アンプ３０では、一定のデータ量（１ワード分）をバッファリングしながらパラメータを取得する。すなわち、ＣＨ３の領域（タイムスロット）には、図４の信号の一部が順次各フレームに配置されるため（最初のフレームにはヘッダ、次のフレームにはＣＯＤＥ１のヘッダ、さらに次のフレームにはＣＯＤＥ１のデータが・・順次配置されていく）、例えば、ＣＯＤＥ１のデータを取得するには、少なくとも、ＣＯＤＥ１ヘッダとＣＯＤＥ１データの部分が必要である。

上記はアンプ３０についての説明であるが、デジタル通信線には、ＣＨ１〜ＣＨ４のデータが出力されているため、図示しないステアリング用サーボ駆動部にもデジタル端子を設け、これと受信機２のデジタル端子とを接続することで、デジタル通信線に出力されるデータからＣＨ１のデータを取り出すことが出来る。

なお、デジタル通信線によるデジタル通信を行わない場合は、受信機２のＣＨ３端子には、図４に示すＰＷＭ制御信号が出力されているため、この信号をアンプ３０で受信してパラメータを取得する。この場合は、アンプ３０のＣＨ３入力端子と受信機２のＣＨ３端子とを接続する。制御部３１では、図４に示すＰＷＭ制御信号を受信すると、ＣＯＤＥ毎のヘッダによりＣＯＤＥ（パラメータ）の識別を行って取得する。また、この場合は、スロットル操作データを出力する受信機２のＣＨ２端子をアンプ３０のＣＨ２入力端子に接続し、ステアリング操作データを出力する受信機２のＣＨ１端子を図示しないサーボのＣＨ１入力端子に接続する。

このように、第１、第２デジタル端子（ＳＳＬ端子）を設けることで、受信機と駆動部とは一本のデジタル通信線でつなぐだけで良い。また、送信機１と受信機２の通信を維持した状態で、図３の画面でＣＯＤＥ１〜ＣＯＤＥ５のパラメータをリアルタイムで変更することが可能である。

図５は、この発明の他の実施形態の模型用送受信システムの概略構成図と信号の流れ図である。

この実施形態は、受信機２がテレメトリー機能を持っている例を示す。テレメトリー機能とは、駆動部や被操作機器の各種センサの検出データを送信機側に送信する機能である。図５は、この機能を使ったときの信号の流れを示している。

この実施形態のシステムは、図２に示すように、送信機１側から制御データをアンプ３０に送信する機能を持つと同時に、アンプ３０側から各種センサの検出データを送信機１側に送信する機能を持っている。

図５において、モータ４、アンプ３０の駆動回路３２には温度センサ４０、３４がそれぞれ設けられている。このセンサ４０、３４の検出信号はＡ／Ｄ変換されて制御部３１に入力し、ここで、センサ検出データを時系列に配置してセンサ検出データ列に変換される。センサ検出データ列はアンプ３０の第２デジタル端子からデジタル通信線を介して受信機２の第１デジタル端子に送信され、受信機２では、受信したセンサ検出データ列をテレメトリー機能で送信機１に送信する。送信機１では、受信したセンサ検出データ列を表示器１７に表示する。

受信機２のテレメトリー機能は、高周波部２０が送信機能を持つことで実現可能である。また、制御部２１とアンプ３０の制御部３１との第１、第２デジタル端子が双方向の送受信機能を持ち、制御部３１、２１がデジタル線を介して送受信動作を行えることようにすることで実現可能である。

このように、第１、第２デジタル端子がデジタル端子であることで、双方向通信が可能であり、これにより、センサ検出データを送信機側に送信することが出来るようになる。

次に、図２で説明した制御データと図５で説明したセンサ検出データの送受信タイミングについて図６を参照して説明する。

図６は、送信機１、受信機２、アンプ３０間でのデータ通信タイミングを示している。

送信機１で送信機データが準備され受信機２との間で送受信される。受信機２では、第１デジタル端子から、およびＣＨ１又はＣＨ２については任意にＣＨ１またはＣＨ２端子からアンプ３０に対して制御データやＰＷＭ制御信号が送信される。ここまでの通信は、１フレームの前半で行われる。１フレームの後半では、センサ検出データの通信が行われる。すなわち、各センサ検出データがアンプ３０の第２デジタル端子から受信機２に送られ、さらに、送信機１に送られる。送信機１では、そのデータが表示器１７で表示される。また、各センサ検出データに基づいて、ＰＷＭ制御信号を自動的に微調整させることも出来る。

以上、送信機側から見て、１フレームの前半で制御データ等の送信処理が行われ、後半でセンサ検出データの受信処理が行われる。全てデジタルデータでの処理のため、前半の送信処理に使う時間と後半の受信処理に使う時間はフィックスである。したがって、センサ検出データを安定して且つ確実に受信出来る。

以上の説明では、ラジコンカーの送受信システムに適用される受信装置について説明したが、この発明はラジコン飛行機等の模型装置の送受信システムにも適用が可能であり、さらにＣＨ数も4ＣＨに限ることはなくそれ以上又はそれ以下のＣＨ数であっても良い。

１−送信機
２−受信機
３−駆動部
ＳＳＬ−デジタル端子

Claims

送信機から送られてきた、複数の操作子の操作量に応じた信号をチャンネル毎に受信し、受信信号がシリアルの制御データのフォーマットで出力される第１デジタル端子を備える受信機と、
前記第１デジタル端子に接続される第２デジタル端子を備え、前記第２デジタル端子に入力した信号に基づいてＰＷＭ制御されるサーボ、モータ等の被操作機器の駆動制御信号を生成する駆動部と、
を備える模型用送受信システムの受信装置。
前記制御データは、特定のチャンネルにおいて、データの種類を示す部分とデータ本体の組み合わせがフレーム毎に分割されて構成され、前記第１デジタル端子からはこれらのデータが順次送信される請求項１記載の模型用送受信システムの受信装置。
前記第１、第２デジタル端子に接続される通信線は、前記受信機と前記駆動部間で双方向に通信する双方向通信線で構成され、前記駆動部は前記受信機に対して、前記駆動部や前記被操作機器に設けられている温度センサ等のセンサ検出データを前記通信線を介して送信し、前記受信機は、前記センサ検出データを前記送信機に送信する請求項１又は２記載の模型用送受信システムの受信装置。