JPS641801Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、例えば、電波により模型の走行体を
遠隔操縦するラジオコントロール（以下ラジコン
という）装置の受信側における変換回路として用
いられるパルス幅一電圧変換回路に関するもので
ある。

ラジコン装置において、送信機から発射された
制御電波を受信機側で受信し、この受信電波に応
じて、送信機側で意図した量だけ、被操縦体の実
際の操作部位を駆動させるには、一般に次のよう
にして行つている。

まず、送信機から発射される制御電波は、必要
とする制御量に応じた時間だけ、搬送波をオン・
オフ変調、あるいはFM変調した電波となつてお
り、受信機側では、その受信した電波を、検波及
び波形成形し、必要とする制御量に応じたパルス
幅を有するパルスを形成する。

しかして、このパルスをサーボ回路部に導入
し、操作部位と機械的に連結されたサーボモータ
を、前記制御パルスのパルス幅に応じて回転さ
せ、操作部位を駆動する。

同時に、サーボ回路部では、前記サーボモータ
の回転角度に応じたパルス幅のパルスを形成し
て、次の制御フレームで受信された制御パルスと
比較し、サーボモータの回転角度に対応してサー
ボ回路で形成されるパルスのパルス幅が、受信電
波に基付いて形成される制御パルスのパルス幅と
一致するまで、各制御フレームでサーボモータが
回転し、送信機側で意図した量だけ、操作部位が
駆動されるようになるものである。

ところで、近時ラジコ技術の進歩と、その普及
とにより、ラジコン装置で操縦される被操従体の
種類が多様化し、模型飛行機や模型ヘリコプター
等のラジコン操縦が盛んになつてきている。

このように、複雑な機構を有する被操縦体を操
縦する場合は、一制御フレーム中におけるチヤネ
ル数を多くする必要があるが、このチヤネル数の
増加のみでは、安定なラジコン操従を行わせる上
からは不十分である。また、チヤネル数が多くな
ると、送信機側での操作が複雑になるとともに、
回路構成も複雑・高価になるという問題点があ
る。

そこで、例えば模型の飛行機やヘリコプターで
安定なラジコン操縦を行わせる一手段として、被
操縦体自身に自動安定装置、例えば、ジヤイロ装
置等を塔載し、被操縦体が安定姿勢から大きくず
れた場合、例えばジヤイロ装置の出力により自動
的に姿勢制御を行わせるという方法がある。

すなわち、送信機側から発射されて、受信機に
より受信・検波された制御パルスと、被操縦体に
塔載されている自動安定装置との出力とをリンク
させてサーボモータを回転させ、操縦の安定化を
図ろうとするものである。

この場合、前記制御パルスと自動安定装置の出
力とから、最終的にサーボモータを回転させる信
号を作る操作を、パルスの形で処理操作するの
は、回路的にきわめて複雑となる。特に、自動安
定装置の出力により前記制御パルスのパルス幅を
狭めるという処理操作は困難であり、この種の操
作は、一般に前記制御パルスをそのパルス幅に応
じた波高値を有する電圧に変換し、しかる後この
電圧値を自動安定装置の出力により補正して、そ
の補正出力を再びパルスに変換してサーボ回路に
供給するという手段がとられる。

ところで、パルスを、そのパルス幅に応じた波
高値の電圧に変換するには、従来より種々の方式
が考えられているが、その一つとして、例えば第
１図に示すような構成がある。

すなわち、所定周期でクロツクパルスを発生す
るパルス発生器１の出力と、制御パルスＰとをア
ンド回路２に導入し、前記制御パルスＰが存在す
る間に、このアンド回路２を通過するクロツクパ
ルスの個数をカウンタ３で計数して、カウンタ３
の計数値をDA変換器４によりアナログ信号に変
換することにより、制御パルスＰのパルス幅に応
じた波高値の電圧に変換しているものである。

また５は、次の制御パルスに備えてカウンタ３
のリセツト信号を作るタイミング回路である。

しかして、この第１図に示すデジタル的なパル
ス幅電圧変換回路は、変換精度も高くとれて、従
来よりよく用いられている回路であるが、独自に
パルス発生器をもつ必要がある点、あるいはDA
変換器が必要である等のため、装置を小形化する
上からは難点があり、また各構成部品も高価であ
るという欠点もある。

このほか、パルス幅−電圧変換回路としては、
アナログ的な手段によるものが知られているが、
この場合は、さらに装置の小形化が困難となり、
ラジコン装置で操縦される被操縦体に塔載する回
路としては不適当である。

さらに、パルス幅に応じた電圧信号を形成する
必要があるのは、上述したラジコン装置に限るも
のではなく、その他の制御装置においてもしばし
ば必要とされるものである。

本考案は、上述した事情に鑑みてなされたもの
であり、所定の周期をもつて、繰返し送り込まれ
る入力パルスを、そのパルス幅に応じた波高値を
有する電圧値に変換する場合、例えばラジコン装
置等では、変換動作に多少の遅れがあつても、実
用上問題がないという点に着目し、簡単な回路構
成により、安価で、かつ小形化が可能であり、し
かも安定した変換動作の得られるパルス幅−電圧
変換回路を提供することを目的とするものであ
る。

以下、図面を参照して本考案によるパルス幅−
電圧変換回路の一実施例を説明する。

第２図は、本考案によるパルス幅−電圧変換回
路の一実施例を示す回路構成図である。

ここで、OP₁は、トランジスタTr₁とともに定
電流源を構成する演算増幅器、OP₂は、出力回路
を構成する電圧ホロワー形に結線された演算増幅
器である。

また、第２スイツチ回路としてのAS₁及び第３
スイツチ回路としてのAS₂は、〇印で示される制
御端子に正の電圧が与えられると閉路するアナロ
グスイツチであり、C₁〜C₄はコンデンサ、R₁〜
R₇は、抵抗である。

そして、コンデンサC₁と抵抗R₇でアナログス
イツチAS₂の閉路用のパルス形成する微分回路か
らなるタイミング回路が構成され、またコンデン
サC₂及び抵抗R₆及びダイオードＤによりアナロ
グスイツチAS₁の閉路用のパルスを形成する積分
回路からなる時定数回路が構成される。

さらに、第１コンデンサとしてのコンデンサ
C₃は、入力パルスのパルス幅に応じた電圧を蓄
積するコンデンサとなつており、第２コンデンサ
としてのコンデンサC₄は、前記コンデンサC₃の
端子電圧を保持するコンデンサとなつている。

なお、前記ダイオードＤは、前記コンデンサ
C₂の放電路となるものであり、第１スイツチ回
路としてのトランジスタTR₂は、入力パルスを反
転させるためのものである。

すなわち、本考案によるパルス幅−電圧変換回
路は、すべく市販の安価な部品により構成し、し
かも演算増幅器OP₁，OP₂、あるいはアナログス
イツチAS₁，AS₂は、いずれもIC化されたものが
容易に得られるものであるから、装置全体の小
形、軽量化が可能となる構成となつているもので
ある。

次に、第３図に示すタイミング図を参照して、
第２図に示すパルス幅−電圧変換回路の動作につ
いて説明するに、ここでは、ラジコン装置の受信
機側に塔載した場合を例にとつて説明する。

しかして、入力端子t₁には、図示しないラジコ
ン装置の受信機により受信された電波を検波・波
形成形して得られた、第３図ａに示すような制御
パルスＰが入力されることになる。

ところで、前記入力パルスＰが存在しない期間
においては、トランジスタTr₂は、オフ状態にあ
り、コンデンサC₂は、抵抗R₃，R₄，R₆を介して
ほぼ電源電圧＋Ｖまで充電されている。したがつ
て、アナログスイツチAS₁はオン状態にある。

一方、前記制御パルスＰが存在しない期間は、
トランジスタTr₂はオフ状態にあるため、演算増
幅器OP₁の非反転入力端子（＋）の電位は、ほぼ
電源電圧＋Ｖにあり、その電位が演算増幅器OP₁
を介してトランジスタTr₁のベースに与えられ、
トランジスタTr₁はオフとなる。また、アナログ
スイツチAS₁がオン状態にあるために、コンデン
サC₃が充電されることはない。

この状態において、制御パルスＰが与えられる
と、この制御パルスＰが存在する期間、トランジ
スタTr₂がオフとなり、トランジスタTr₂のコレ
クタは、第３図ｂに示すように変化する。

しかして、この制御パルスＰの立上りにおい
て、コンデンサC₂に蓄積されていた電荷が、第
３図ｄに示すようにダイオードＤを介して急速に
放電する。したがつて、このコンデンサC₂の端
子電圧は接地電位となるので、アナログスイツチ
AS₁は、オフとなる。

また、前記トランジスタTr₂がオンとなること
により、演算増幅器OP₁の非反転入力端子（＋）
には、電源電圧＋Ｖを抵抗R₃及びR₄で分割した
電圧が与えられることになり、この電圧が演算増
幅器OP₁を介してトランジスタTr₁のベースに与
えられ、トランジスタTr₁のコレクタを介して一
定電流が流れ、コンデンサC₃が第３図ｃに示す
ように充電される。

この場合、前記制御パルスＰの立上りに同期し
て、コンデンサC₁及び抵抗R₇からなる微分回路
により、抵抗R₇の端子に第３図ｅに破線で示
すような負方向の微分パルスが発生するが、一般
にアナログスイツチは、その入力回路に保護用の
クランプ回路を備えているので、前記微分パルス
はクランプされ、前記抵抗R₇の端子電圧は、実
際は第３図ｅに実線で示すようにクランプされた
波形となり、前記制御パルスＰの立上り時点で
は、アナログスイツチAS₂はオフ状態を保つ。

したがつて、トランジスタTr₁からの一定電流
は、コンデンサC₃にのみ流れるようになるので、
このコンデンサC₃の端子電圧は、第３図ｃに示
すように時間に対して直線的に上昇する電圧とな
り、制御パルスのパルス幅に応じた波高値の電圧
が得られる。

しかる後、前記制御パルスＰが消失すると、こ
の制御パルスＰの立下りに同期して、抵抗R₇の
端子には、第３図ｅに示すように正方向の微分パ
ルスが得られる。

この微分パルスにより、アナログスイツチAS₂
がオンし、コンデンサC₃に蓄積されていた電荷
がコンデンサC₄側に移動する。

この場合、アナログスイツチAS₂がオンしてい
る期間は、第３図ｅに示す微分パルスの波高値が
アナログスイツチAS₂の閾値電圧を超えている期
間のわずかな期間であり、アナログスイツチAS₂
の一回のオン動作によつて、コンデンサC₃に蓄
積されている電荷のすべてをコンデンサC₄側に
移動させることはできないが、少なくとも一部の
電荷の移動が生ずる。また、演算増幅器OP₂は、
周知の通りその入力インピーダンスがきわめて大
きいことから、アナログスイツチAS₂のオフ後
は、コンデンサC₄に移動された電荷は、そのま
ま保持され、コンデンサC₄は、第３図ｆに示す
ように、一定電圧値に保持される。

一方、前記制御パルスＰの消失にともない、ト
ランジスタTr₂がオフとなり、コンデンサC₂が抵
抗R₃，R₄，R₆を介して第３図ｄに示すように電
源電圧＋Ｖに向つて充電される。

この充電電圧が、アナログスイツチAS₁の閾値
電圧を超えるとアナログスイツチAS₁がオンする
ようになるが、前記抵抗R₆とコンデンサC₂の値
を適宜選定することにより、アナログスイツチ
AS₁がオンするタイミングを、第３図ｅに示す微
分パルスによるアナログスイツチAS₂のオン・オ
フ動作終了後に設定しておく。

しかして、コンデンサC₃の電荷がコンデンサ
C₄に移動した後に、アナログスイツチAS₁のオン
により、コンデンサC₃の放電が行われ、次の制
御パルスＰの到来に備える。

このようにして、一つの制御フレームにおける
動作が終了し、続く制御フレームにおいて制御パ
ルスＰが入力端子t₁に与えられると、前述したと
同様の動作が繰返えされ、コンデンサC₄は、そ
れまでの制御フレームにおいて移動蓄積された電
荷に加えて、その制御フレームで電荷が移動蓄積
されて、最終的には、コンデンサC₄の端子電圧
とが、コンデンサC₃の端子電圧等しくなるまで、
電荷の移動が行われ、コンデンサC₄に制御パル
スＰのパルス幅に応じた波高値の電圧が保たれる
ことになる。

すなわち、制御フレームの数周期にわたつて、
コンデンサC₃からC₄へ電荷が移動し、パルス幅
−電圧変換回路が行われるものである。

したがつて、演算増幅器OP₂を介して出力端子
t₂に出力される電圧の値が、制御パルスＰのパル
ス幅に最終的に追いつくのは、数フレーム後にな
るが、一般に、例えばラジコン装置では、一フレ
ームの周期が20ms程度と短く、また、制御パル
ス幅の変化もそう急激ではないことから、上述し
た変換動作の遅れは、実用上問題にならない。

しかして、出力端子t₂から出力される電圧が値
接操作部位に与えられ、それを駆動する、あるい
は、他の制御装置からの制御出力信号と混合され
た後、その混合電圧値に応じたパルス幅のパルス
に変換されて、サーボ回路に導入されるようにな
る。

したがつて、例えばラジコン装置等で、被操縦
体にジヤイロ装置等が塔載されている場合、この
ジヤイロ装置等の出力により、制御パルスのパル
ス幅を補正する動作を、電圧値で行うことが可能
となつて、その処理がきわめて容易となるもので
ある。

ところで、上述した実施例では、コンデンサ
C₃，C₄の充放電を、アナログスイツチAS₁，AS₂
を介して行つているが、これは、例えばトランジ
スタ等を用いた、スイツチ回路によつて行うよう
にしてもよい。その他本考案は、上記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を変更しない範
囲で、種々変形して実施できるものである。

以上述べたように、本考案によるパルス幅−電
圧変換回路は、電圧値に変換すべきパルス幅を有
する入力パルスが与えられている間、一定電流に
よつて第１のコンデンサを充電し、この充電電圧
をスイツチを介して第２のコンデンサに移し変え
て、この第２のコンデンサに蓄積保持させるとと
もに、第１のコンデンサの充電電荷を放電させる
構成とすることにより、所定周期をもつて繰返し
入力されるパルスのパルス幅に応じた波高値の電
圧を得ているものである。

したがつて、本考案によるパルス幅−電圧変換
回路は、演算増幅器、スイツチ回路、抵抗及びコ
ンデンサなどの安価で、容易に入手でき、しかも
例えばIC化などによる小形化された構成部品に
よつて組立てられるので、装置の小形、軽量化、
あるいはコスト低減を図ることができるというす
ぐれた特長を有し、特に、ラジコン装置等にきわ
めて適した構成のものである。

また、本考案のパルス幅−電圧変換回路は、第
１のコンデンサの電荷を第２のコンデンサに移動
させた後に、この第１のコンデンサの電荷を放電
させて、第１のコンデンサの充電電圧値を、繰返
し入力されるパルスのパルス幅に応じて更新する
ようにしているので、正確で、かつ安定な変換動
作が行われ、性能上からも得られる効果はきわめ
て大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のパルス幅−電圧変換回路の一
例を示す概略構成図、第２図は、本考案によるパ
ルス幅−電圧変換回路の一実施例を示す回路構成
図、第３図ａ〜ｆは、同実施例の動作を説明する
ためのタイミング図である。 OP₁，OP₂……演算増幅器、AS₁，AS₂……ア
ナログスイツチ、C₁〜C₄……コンデンサ、R₁〜
R₇……抵抗、Tr₁，Tr₂……トランジスタ、Ｄ…
…ダイオード。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 繰返し入力される入力パルスに応答してオン・
   オフする第１スイツチ回路と、前記第１スイツチ
   回路のオン・オフに応答して充放電する時定数回
   路と、前記時定数回路の出力信号に応答してオ
   ン・オフする第２スイツチ回路と、前記第２スイ
   ツチ回路がオフしている間定電流源により充電さ
   れる第１コンデンサと、前記第１スイツチ回路の
   出力信号に応答して第３スイツチ回路をオン・オ
   フ制御する微分回路と、前記第３スイツチ回路を
   介して前記第１コンデンサの充電電荷を保持する
   第２コンデンサとを具備して成るパルス幅−電圧
   変換回路。