WO2011044762A1

WO2011044762A1 - 一种用于航模的直线执行机构

Info

Publication number: WO2011044762A1
Application number: PCT/CN2010/001639
Authority: WO
Inventors: 黄国川
Original assignee: 上海九鹰电子科技有限公司
Priority date: 2009-10-16
Filing date: 2010-10-18
Publication date: 2011-04-21

Description

一种用于航模的直线执行机构技术领域

说

本发明涉及微型电动航空模型领域，特别是涉及一种应用在微型航空模型领域内的电动直线执行机构及其方法。背景技术书本世纪初以来，根据微型遥控模型直升机、模型飞机的需要，微型电动动力直线的执行机构已有产品出现，这种直线执行机构由于一开始主要用来操作舵面，控制模型的转向等动作，因此一般被称为舵机，随着技术的发展，在航空模型里它也可以用来拉动发动机的油门、起落架，在汽车模型里则可以用来拉动方向操纵机构，但其共同特征都是一种执行机构，是用来提供直线运动的驱动装置，它能利用某种驱动能源并在某种控制信号作用下做直线运动。微型直线执行机构的现有设计思路从结构上来说，是在一个直线执行机构的驱动电路的底板上，分别固定直线执行机构的动力电机、减速系统、直线电位器及传动臂。

中国专利 200720069025. 2公开了一种用于微型模型的结构简单、重量较轻的一种直线执行机构即舵机的具体结构，但其动力电机部分也在驱动电路板上占据相应位置，机械结构的设计仍是传统的设计方法。由于对于在空中飞行的微型模型来说，严格控制结构重量是设计中十分重要的技术要求，对于单一部件来说，有时候就是减轻 0. 1 克都是要追求的。而上述专利中，直线执行机构中的动力电机也在驱动电路板占有一定面积，从而增加了驱动电路板的整体面积，需要进一步改进。

从工作原理的角度分析，在现有技术中，应用在模型中的直线执行机构即舵机，是一种具有单独控制电路的直线执行机构单元。图 6 示意了一种常见的遥控模型直升机的接收机和舵机组合工作原理，如图 6所示，可以看出，遥控模型的接收机与舵机是相互独立的单元，舵机拥有自己的独立控制电路板，如图 6中的舵机控制电路板虚线框所示，这种舵机独立控制电路板中包含舵机专用集成电路、 M0S (也可以是晶体管）开关电路、行程反馈电位器三个模块组成，接收机在操纵直线执行机构即舵机动作时，发出操纵指令给舵机的专用集成电路，操纵指令是在每 20毫秒宽度的间隔中，以 1. 5毫秒加或减 0. 5毫秒的一串脉冲的信号（脉冲宽度调制）输入独立直线执行机构的专用集成电路，经直线执行机构专用集成电路处理以后驱动该直线执行机构的电机，通过减速系统驱动直线电位器，直线电位器将位置信号反馈给驱动电路，实现比例控制，最终由直线传动臂完成比例操纵指令。各类控制信号混控计算结果经过单片机以 PWM (Pules Width Modulation, 脉冲宽度调制）信号方式向管理动力电动机的 MOS (Metal Oxide Semiconductor, 金属氧化物场效应管）电路发出调速控制信号。图 6 示意的系统有两组独立的直线执行机构（舵机），这两组直线执行机构在模型直升机里是控制模型的前后运动和模型的左右侧向运动。

当近几年流行微型模型直升机、模型飞机以后，对直线执行机构要求更轻，但囿于原先常规设计思路，微型直线执行机构总体设计总体布局上仍保留着原有格局。发明内容本发明要解决的技术问题是从机械结构的总体布局到具体结构零件及电子线路布图都提高集成度，达到总体减轻结构重量、提高设备的可靠性，以适应微型模型飞机、微型模型直升机对机载电子设备及执行机构的总体结构的微小化、结构重量轻型化的严格要求。

为了解决上述问题，本发明提供一种用于航模的直线执行机构，包括底板、驱动部分、传动部分和直线执行部分，所述驱动部分与直线执行部分分别安装在底板两侧；其中，所述底板可以为驱动电路板（6) ，所述驱动部分包括电机（2) 和电机座（9) ，所述传动部分包括主动齿轮（8) 、从动齿轮（7) ，所述直线执行部分由箱体（1) 、螺杆（4) 、滑动组件（5) 组成，所述电机（2) 放置在电机座（9) 内，电机的一端安装主动齿轮（8) ，所述箱体（1) 形成导向滑槽（3) ，所述螺杆（4) 穿过箱体（1) ，一端连接从动齿轮（7) 并与所述主动齿轮（8) 相互啮合，螺杆上安装滑动组件（5) 。其中，所述滑动组件（5) 可以由传动臂 51、具有内螺紋的滑块（52) 以及具有梢孔（54) 的球头（53) 组成，所述滑块（52) 通过与螺杆（4) 相配合的内螺紋连接在螺杆上，所述传动臂（51) 通过球头（53) 与具有球头套的连杆可实现万向传动功能；传动臂（51) 上的梢孔（54) 可通过具有梢子的连杆实现传动功能；其中，所述螺杆可以是具有双环定位圈（41a) 的防轴向移动结构；进一步的，所述螺杆（4)的末端在螺杆加工工序中做出定位结构（41b)，而螺杆另一部在（71b) 部分是与被动齿轮（7) 的轴孔配合的结构，实现螺杆（4) 在箱体（1) 上的轴向定位功能；其中，所述滑动组件（5) 通过电刷（10) 跨接在电路板（6) 上面的碳膜 (61a, 61b) 和导电膜 (62a, 62b) 上实现电性连接；

进一步的，所述底板（6) 可以为遥控接收机的电子线路板，所述电子线路板包括 ( 1 )接收模块，用于接收遥控器发射的控制信号并传送给中央处理器模块；

( 2 ) 中央处理器模块，用于对接收模块传送的控制信号完成信息解码、模拟 /数字信号转换、数据处理、反馈信号数据比较，并生成电机驱动信号；

( 3 ) 开关电路模块，用于接收中央处理器的信号并控制直线执行机构中电机的开通、关闭，以及所述驱动部分电机的调速；

(4 ) 位置反馈电位器，用来反馈直线执行机构中传动臂的位置信号。其中，所述的中央处理器模块包括：

( 1 ) 数据解码处理模块，用来将接收模块传来的控制信号进行解码；

( 2 ) 混控器模块，用于将接收的信号进行混合控制运算；

( 3 ) 综合运算模块，用于将接收到的操纵信号与各直线执行机构的传动臂位置的反馈信号进行综合运算，运算结果输入各电子调速器；

(4 ) 电子调速器模块，用于将混控器模块的运算结果通过中央处理器模块发出脉冲宽度调制信号经开关电路驱动相应电机，以及根据综合运算模块运算结果操纵对应的电子调速器，驱动直线执行部分中的电机，实现比例控制操纵。

其中，所述电子线路板上可以安装至少两组驱动部分、传动部分和直线执行部分的组合以实现模型的多通道控制；其中，所述的模型为双旋翼直升机或单旋翼直升机，所述的电子线路板上还包括电子陀螺模块，用于自动检测绕模型竖轴的角速度，并生成陀螺信号输入所述的中央处理器模块。本发明同时提供的一种用电位器反馈位置信号的航模舵机，包括电机、旋转式电位器、丝杆、机架和齿轮组，所述的电机与所述齿轮组中的主动齿轮相连接，所述齿轮组中的被动齿轮与丝杆相连接，所述的丝杆经调节装置与旋转式电位器相连接，通过这种结构，电机轴转动时，带动齿轮组中的主动轮转动，主动齿轮与被动齿轮啮合，被动齿轮转动，齿轮组可以选择一级传动或多级传动，被动齿轮转动时，带动丝杆转动，丝杆通过调节装置与旋转式电位器相连接，实现电位器阻值的变化，电位器在各位置的阻值，通过线路反馈给控制电路，根据设定程序控制电机的转动，从而实现用电位器反馈位置信号；使用电位器代替现有技术中直接制作在控制电路板上的导电膜、碳膜，用以反馈舵机行程位置信号，把电位器、直线传动机构、舵机的动力电机等集成在一起，使其工作更加安全可靠，精度大大提高，安装效率高，提高电子设备一伺服机维护性能；可以在机架上直接设置电机的固定装置，也可以单独设置电机的固定装置，将其与机架通过螺丝或锁扣结构连接成整体，也可以通过其他方式连接在一起。

根据本发明提供的用电位器反馈位置信号的航模舵机，还具有如下附属技术特征：

所述的调节装置包括电位器摇臂和直线输出传动块，所述的电位器摇臂包括电位器摇臂槽，所述的直线输出传动块包括直线输出传动块圆柱，所述的直线输出传动块的内螺紋与所述的丝杆啮合，所述的直线输出传动块圆柱插入所述的电位器摇臂槽内，所述的电位器摇臂与所述旋转式电位器的中心轴相连接，当直线输出传动块随着丝杆运动时，这种结构不但可以保证直线输出传动圆块的直线运动，而且可以将直线输出传动块的直线运动转化为旋转式电位器的中心轴的转动，从而使得电位器的阻值发生变化。

所述的机架上设置有滑槽，所述的直线输出传动块圆柱同时插入滑槽内，此设置进一步地避免直线输出传动块圆柱发生位置偏离和直线输出传动块垂直方向上的稳定，

所述直线输出传动块的结构包括直线输出传动臂销孔和直线输出球头型万向绞接结构，可以不同的传输方式输出伺服力矩，满足不同的航空模型的要求；

所述的旋转式电位器为圆形，也可以根据需要设置成方形。

与所述的旋转式电位器相连接的电路为控制电路中的反馈回路，当电位器的阻值发生变化时，通过反馈回路发出反馈信号，这种反馈及时准确，可以实现自动控制。

与所述的旋转式电位器相连接的电路为控制电路中的反馈回路。

所述的控制电路包括舵机驱动电路，遥控接收机电路，姿态控制电路，综合控制运算电路以及模型主动力驱动电路，所述的五个电路有几种设置方式，第一种，所述的五个电路可以全部设置在一块电路板上，并与舵机进行机械组合和电气连接，第二种，可以将舵机与舵机驱动电路进行机械结合后，再与其他四个电路电气连接和机械组合，第三种，舵机与舵机驱动电路组成一种有舵机驱动功能电路板的独立舵机，该舵机通过三根导线与遥控接收机电路、姿态控制电路综合控制运算电路以及模型主动力驱动电路组成四合一电路板连接的常规方案。当然也可不用导线，而是将电气接点直接焊接在四合一电路板上的对应焊点上；第四种，舵机通过 5 根导线与包括有舵机驱动电路、遥控接收机电路、姿态控制电路综合控制运算电路以及模型主动力驱动电路組成板连接，当然，也可不用导线而是与五合一电路板上电路接点直接焊接。

所述的机架固定在控制电路板上，包括舵机的电机控制与驱动电路和反馈回路，所述的旋转式电位器的电气接点引出脚嵌入控制电路板的对应孔位内，与控制电路板上的反馈电路电气连接，所述的电机与所述的电机驱动电路相连，所述的反馈回路和控制电路连接，此种结构，可以方便地拆开以检查电位器单元器件，实现较低成本的维护修理。旋转式电位器的电气触点通过焊接固定在控制电路板上，焊接结构在航模舵机工作中，焊接触点不易磨损，从而使用寿命长；

所述机架上设置有电位器底座、锁扣，所述电位器底座上具有三个电位器电气接点引出脚孔位，所述电位器引出脚嵌入孔位，所述旋转式电位器由锁扣固定在基座上。

所述的旋转式电位器的电气接点和电机的电路接点由导线引出与相应的控制电路连接，此种结构，电机与电位器通过另设的导线与相应的控制电路相连接。

按照本发明提供的用电位器反馈位置信号的航模舵机，具有性能稳定可靠，而且结构简单，精度高、寿命长等优点。

与现有技术相比，本发明提供的直线执行机构的取消了直线执行运动机构中电机在电路底板上的占位，突破了惯有的设计思路，提高包括直线执行机构在内的机载设备集成度，在模型用直线执行机构即传统的直线舵机的结构设计上力求结构上更合理和轻巧，进一步的，将多项功能性，结构集成，合并生产工艺流程，简化生产工艺，使生产工艺更趋合理，以适应微型飞行器对机载设备的综合要求。附图说明图 1A是本发明直线执行机构正向立体示意；

图 1B是本发明直线执行机构倒置立体示意；

图 2是本发明螺杆、直线输出传动臂组件、箱体局部剖面结构示意；图 3A是具有双环定位圈的防轴向移动结构的微型螺杆示意；

图 3B是螺杆末端具有定位圈的防轴向移动结构的微型螺杆示意；图 3C是图 3B所示螺杆及直线输出传动臂和内螺紋滑块组件及箱体局部结图 4A是电子线路板及直线执行机构双机位布局（正向）示意；图 4B是电子线路板及直线执行机构驱动电机双机位布局（反向）示意；图 5是电子线路板及双机位直线执行机构布局立体分解示意；

图 6是现有四合一电子接收系统方框图；

图 7是本发明的五合一数字电子接收系统方框图。图 8是按本发明提供的用电位器反馈位置信号的航模舵机的一种实施方式的爆炸图；

图 9是图 8的装配图；

图 10是机架、直线传动输出臂结构示意图；

图 11是电位器及直线传动输出臂圆柱与两者连接摇臂的结构示意图；图 12是独立舵机的机架及电位器锁扣结构示意图；

图 13是不带导线的独立舵机立体示意图；

图 14是带有导线的独立舵机的立体示意图。图 1一图 7中零件标号：

1. 直线执行机构箱体

la 右直线执行机构箱体

lb 左直线执行机构箱体

11 a -一右直线执行机构箱体底座

11 b 左直线执行机构箱体底座

1 2 a -一右直线执行机构箱体上盖

1 2b 左直线执行机构箱体上盖

13 直线执行机构箱体上的螺杆轴孔

13a 右螺杆轴孔 (或半环示意）

13b 左螺杆轴孔 (或半环示意）直线执行机构箱体的固定柱

14a 右直线执行机构箱体固定柱

14b 左直线执行机构箱体固定柱

直线执行机构的动力电机

2 a 右电机

2 b——左电机

导向槽

3 a—右导向槽

3b 左导向槽

——螺杆

4 a - 右螺杆

4 b——左螺杆

41 a 螺杆轴向限位双环结构

41b 螺杆末端轴向限位结构

直线运动输出传动臂和内螺紋滑块组件

5 a— 右直线运动输出传动臂和内螺紋滑块组件 5 b 左直线运动输出传动臂和内螺紋滑块组件1——直线运动输出传动臂

51 a -一右直线运动输出传动臂

51 b 左直线运动输出传动臂

2——内螺紋滑块

52 a - 右内螺紋滑块

52 b——左内螺紋滑块

53 直线运动输出传动臂传动球头

53 a——右球头 53 b——左球头

54一一直线运动输出传动臂的传动梢孔

54 a 一一右直线运动输出传动臂的传动梢孔

54 b 一一左直线运动输出传动臂的传动梢孔

6一--电子线路板

61 a - 一右碳膜

61b一一左碳膜

62 a -一右镀金铜膜

62 b一一左镀金铜膜

3一一直线直线执行机构箱体固定孔

63 a 一一右直线直线执行机构箱体固定孔

63 b一一左直线直线执行机构箱体固定孔

一一被动齿轮

7 a——右被动齿轮

7 b——左被动齿轮

-—-主动齿轮

8 a -一右主动齿轮

8 b——左主动齿轮

9——电机座套

9 a -一右电机座套

9 b—-左电机座套

1——电机座套上的螺杆卡位环的半轴孔嵌入块

91a 一一右电机座套上的螺杆卡位环的半轴孔嵌入块 91b一一左电机座套上的螺杆卡位环的半轴孔嵌入块 92a——右电机座套上的固定孔 92b 左电机座套上的固定孔

10——电刷

10 a 右电刷

10 b——左电刷

101——电机固定螺丝

101a——右电机固定螺丝

101b——左电机固定螺丝

102 限止螺杆轴向位移的轴套

102a——右轴套

102b——右轴套具体实施方式遥控模型所用的直线执行机构，一般为独立舵机，本发明的主要指导思想是进一步提高模型的直线执行机构与其他系统特别是接收机系统的集成度，从机械结构及功能上都进行一定的集成，进一步降低模型的重量和体积，获取最佳的性能。

下面结合附图对本发明进一步详细的阐述。在以下的说明中，本说明书将以遥控模型直升机作为一个具体实施例进行详细说明，但这种说明只是示意性的，对这种具体模型的阐述并不能表明对本发明要求保护范围的限制，本发明对固定翼模型飞机、船模、车模同样适用，本发明的保护范围应以权利要求书所要求保护的范围为准。图 1A、图 1B示意了本发明的一个具体实施例中，一种直线执行机构的结构和布局：在电路板 6—面设置直线执行机构的箱体 1，这一面有相互啮合的一级齿轮减速系统包括被动齿轮 7和主动齿轮 8、螺杆 4、内螺紋滑块、传动臂组件 5，而直线执行机构的电机 2在电路板 6、直线执行机构的箱体 1的背面，电机无需在电路板 6 单独占位，使直线执行机构的整体占位面积减小 30 %左右，有效减少了结构重量。图 2中直线执行机构的减速系统局部剖面示意，其中零件标号 51、 52、 53、 54为直线行走输出传动臂与内螺紋滑块组件的各功能示意，结合图 1A可看出传动臂 51在直线执行机构厢体的导向滑槽 3内作直线双向运动；传动臂和滑块组件上有与螺杆配合的具有内螺紋的滑块 52 ; 传动臂 51通过球头 53 与具有球头套的连杆可实现万向传动功能；传动臂 51上的梢孔 54可通过具有梢子的连杆实现传动功能。在直线行走输出传动臂 5 的设计中，由于将万向传动功能的球头传动机构与转轴的梢孔结构的集成，使一个直线行走传动臂的传动功能适应航空模型的上述两种不同的传动方式的要求。

图 3A示意了微型螺杆的一种新型设计。在大件螺杆设计中，由于加工工艺的要求，不可能将很粗直径的棒材加工成具有固定端盖的螺杆，而防止螺杆轴向移动都是另加端盖固定在螺杆的头尾。这种常见的设计思路仍在微型直线执行机构中出现。本发明的一个实施例中，在微型螺杆被动齿轮端轴套部分增设环形制动圈（环)，取消了端盖，在螺杆 4的一头具有阻止螺杆轴向移动的环形定位槽 41，省掉了常规设计中的在螺杆的另一头设置挡圈；这定位槽具体结构由两个定位环组成。这种结构的优点在于这个定位槽是在螺杆加工中同时完成的，其优点、还在于安装工艺性好，被动齿轮在螺杆上的安装可在一个安装工位，用一套安装工具进行，可保证有较大长度微型螺杆在齿轮与螺杆紧配安装过程中不受损；而且在减速箱体靠被动齿轮一头，箱体从螺杆轴心处分成上下两半，上为箱盖，下位底座 11 ; 对于微型直线执行机构，本身机械尺寸就小，较长的螺杆如果连穿两个微小轴孔安装工艺有难度，进度慢，而本方案中螺杆只要穿一个小轴孔，然后将螺杆、定位槽入位，将箱盖与底座对合上即可。微小型螺杆，例如本发明上述实施例中涉及的微型螺杆直径不到一毫米，只要摆脱原来常规螺杆的设计思路，向微型螺杆加工企业提出如图 3A的设计，现代微型螺杆加工工艺中可同时制造出图 3A中 41A所示的具有双环定位圈的防轴向移动结构，并不会附加成本。这种结构特点还在于可用专用工夹具固定螺杆，在螺杆 71a头部安装减速齿轮 7; 在 71a轴与齿轮轴孔过盈配合的安装工序中，利用工夹具可确保微型螺杆不弯曲受损。

结合图 5所示，电路板上有精确的直线执行机构的固定孔，直线执行机构的箱体固定柱 14a、 14b穿过电路板 6的固定孔 63a、 63b, 将箱体自身及电机固定座 91a、 61b固定住，而不再用螺钉固定，可用溶剂、胶水或将塑料柱 14 头部加热压铆的办法固定。这种工艺不仅仅节省了螺钉，最大的长处在于简化了安装工艺、提高了工效、有利于提高微小型零件安装精度。当然，为了可靠起见，也可用固定螺丝 101a、 101b加强固定驱动电机。

本案的机械结构的设计，充分研究了当前微型机械加工工艺水平和精密注塑的技术水准，从改善微型直线执行机构的安装工艺角度，做出了结构设计的改进。

当然，根据上述的设计思路，具体结构设计上仍有多种方案，例如图 3B 示意了螺杆 4b的未端在螺杆加工工序中做出定位结构 41b，而螺杆另一部在 71b部分是与被动齿轮 7的轴孔配合，此结构在箱体上也能轴向定位，图 3C 就示意了这种结构在箱体的结构，只是安装工艺中有变化，参考图 5 并对照零件标号，螺杆 4b小头在 71b端， 71b这端先穿进并伸进箱体内的轴孔 13，后旋入滑块传动臂组件 5的内螺紋孔， 71b头部穿出箱体上的另一头轴孔后，再安装被动齿轮 7，以后的安装步骤与图 2所示的相同。螺杆上的 41b结构和另一头后安装上去的齿轮，起到限止螺杆轴向运动的作用。

图 4A、图 4B是一种在直升机遥控模型中使用的双机位直线执行机构在电子线路板机上的布局示意，图 5是这种具有双机位直线执行机构电子线路板的立体分解示意图。该实施方式中将直线执行机构的机械系统直接布局在遥控接收机的电子线路板上，与图 6的现有接收机和独立舵机的结构相比较，该电子线路板上集成了直升机遥控模型常见的无线电信号接收、电子陀螺仪稳定、混控器、综合运算、电子调速器以及直线执行机构的众多功能，其最大特点是，将原先直线执行机构控制电路与接收机电子接收部分功能的电子线路都集成在一块电子线路板上，原先的独立执行机构与接收机间的联接导线、接插件均得已取消，以前接收机把 1、 2通道的操纵信号以标准的 1. 5毫秒加减 0. 5 毫秒脉冲信号输出，通过接插件传递给独立舵机，这个信号在独立舵机里经过舵机专用集成电路的处理然后来控制舵机传动臂的位置。而在本具体实施例中，充分利用原来接收机电子线路板上的单片机强大的数据处理功能，省掉了原来舵机里的专用集成电路，改变了原来电子板和舵机之间信号传递的格式，并在机械结构上，将在原来电子线路板上独立占位的舵机用动力电机安装在电子线路板的背面，这样不仅降低了成本又减轻了重量和体积，而且加快了数据处理的速度又提高了控制精度，不仅使微型遥控模型设备更小型化、遥控模型总体结构重量得己减轻，更利于提高设备的可靠性，有利于优化模型直升机、模型飞机的飞行性能。

图 7显示了本发明一个具体实施例中四通道模型直升机为例的这种集成电子线路板结构的组成原理，该电子线路板集成结构一般包括高频接收 1、解码数据处理 2、电子陀螺 3、混控器 4、数据比较 7、电子调速器、 M0S开关电路、和直线执行机构的机械部分的行程反馈电位器和电动机。其核心特点是采用了当今发展速度最快、应用范围最广、体积小、重量轻、功能强的单片机（图内双点划线框），机上的解码、模拟 /数字转换、数据处理、反馈信号数据比较、电机驱动信号产生等所有的处理、运算工作全部由它担当。从逻辑层面的角度，这种电子线路板集成结构集成了接收机和舵机的全部功能，所集成的模块至少应包括：（1 ) 接收模块，用于接收遥控器发射的控制信号并传送给中央处理器模块；（2 ) 中央处理器模块，用于对接收模块传送的控制信号完成信息解码、模拟 /数字信号转换、数据处理、反馈信号数据比较，并生成电机驱动信号；（3 ) 开关电路模块，用于接收中央处理器的信号并控制直线执行机构中电机的开通、关闭，以及所述驱动部分电机的调速；（4)位置反馈电位器模块，用来反馈直线执行机构中传动臂的位置信号。在模型直升机中还应包括电子陀螺模块，用于自动检测绕模型竖轴的角速度，并将信号输入混控器。其中所述的中央处理器模块又具体包括：（1 ) 数据解码处理模块，用来将接收模块传来的控制信号进行解码；（2 ) 混控器模块，用于将接收的信号进行混合控制运算；（3 ) 综合运算模块，用于将接收到的操纵信号与各直线执行机构的传动臂位置的反馈信号进行综合运算，运算结果输入各电子调速器；（4 ) 电子调速器模块，用于将混控器模块的运算结果通过中央处理器模块发出脉冲宽度调制信号经开关电路驱动相应旋翼或尾螺旋桨的动力电机，以及根据综合运算模块的运算结果操纵对应的电子调速器，驱动直线执行部分中的电机，实现比例控制操纵。本实施例中所述的电子调速器实际上是由单片机控制的 M0S管组成，单片机发出电子调速信号后，通过 M0S管调节电机的转速。

由此可知，该电子线路版主要集成了以下的功能：

1.无线电信号接收一接收遥控器发射的信息并且把这些信息解码成操纵信号； 2.电子陀螺仪一自动检测绕模型竖轴的角速度，并将信号输入混控器; 3.混控器功能一操纵信号和陀螺信号的混合控制运算； 4.综合运算功能一把接收到的操纵信号与各直线执行机构的传动臂位置的反馈信号进行综合运算，运算结果输入各电子调速器； 5.电子调速器功能，包括以下两种功能，即 a.把混控器的运算结果通过电子调速器驱动动力电动机； b. 根据综合运算结果通过各操纵通道对应的电子调速器，驱动各通道的执行机构里的电动机，通过直线执行机构的传动臂完成对各通道的操纵指令，实现比例控制操纵； 6.直线执行机构的机械部分，即动力电机在电路板背面的直线执行机构。这种集成结构仍然是按照一般的直升飞机遥控模型的工作原理来工作，但由于直线执行机构进行了进一步的集成，上述功能 1里的解码功能和功能 3、 4、 5 的全部功能都要由单片机的一个集成电路来承担，而不再有单独存在的 "舵机的驱动电路板"，也不再使用舵机的专用集成电路，因此整个电子线路板上集成了五合一的电子部分功能再加上直线执行机构的机械结构。以四通道遥控模型直升飞机为例，在具体在运行时，高频信号经过第 1 部分 "高频接收" 电路转换成低频数据信号，这些数据由第 2 部分单片机进行解码，分解成各个通道的操纵数据。 1通道、 2通道操纵数据进入第 7部分，分别和它们的位置反馈电位器的信号进行比较，然后分别利用第 8和第 9两个 M0S电路来控制这第 10和第 11两个电动执行机构里电动机的转动，当操纵信号和位置反馈信号达到平衡状态的时候就停止电动机的转动，这样就实现这两个通道的比例操纵目的。第 3部分电子陀螺的信号输入第 4部分混控器， 3通道信号和 4通道的信号也输入混控器，进行混控计算以后分别通过第 6和第 9M0S电路来控制上、下旋翼电动机的转速，这样就可以实现用 3通道控制直升机的升降，用 4通道控制直升机的方向。

在前述具体实施例中，执行第 1通道和第 2通道操纵指令，是计算机直接把接收到的操纵控制的数字数据与直线电位器的位置反馈信号进行运算，以后由计算机直接控制电子调速器驱动直线执行机构的电动机，由该电动机驱动直线电位器的滑块-传动臂组件，最终由直线执行机构的传动臂完成比例操纵指令。第 4通道操纵控制信号和陀螺反馈信号以及第 3通道（油门）的控制信号混控计算结果经过单片机以 PWM方式向管理动力电动机的 M0S电路发出调速控制信号。在实际应用中，例如双旋翼直升机里是控制上下两组旋翼的转速之差，在单旋翼直升机里是控制主旋翼和尾螺旋桨的转速，从而达到控制飞行方向的目的。

本专利的无线遥控技术采用 2. 4G通讯标准，该标准的信号都是数码信号，油门信号 +陀螺信号 +方向操纵信号就是方向控制信号，当然是要按一定的比例，还要有一系列数字化处理。参见图 8、图 9，图中标号分别为： 1为电路板， 11为与电位器 8的电气接点引出脚 81对应的长方型孔位， 2为主动齿轮， 3为机架， 31为直条型滑槽， 4为电机，电机 4由电机座 33固定，本实施方式中，电机座 33与机架组成为整体结构， 5为丝杆， 6为电位器摇臂， 61为电位器摇臂滑槽， 7为直线输出传动块， 71为直线输出传动臂销孔， 72为直线输出传动臂球头， 73为直线输出传动块圆柱， 8为电位器， 81为电位器 8的电气接点引出脚， 9为被动齿轮。

舵机的机架 3固定在电路板 1上，电位器 8的电气接点引出脚 81嵌入电路板 1的对应孔位 11内，电位器 8的电气接点引出脚 81与电路板 1上的电路焊点焊接固定，所述电位器 8的反馈回路和电机电路与控制电路连接。

电机 4转动，经过主动齿轮 2和被动齿轮 9构成的一级减速传动齿轮组传到丝杆 5，丝杆 5与直线输出传动块 7内螺紋可转动啮合，经过减速带动直线输出传动块 7直线移动。

参见图 10、图 11，直线输出传动块 7下部凸出的传动块圆柱 73嵌入电位器摇臂 6的槽 61内，直线输出传动块圆柱 73在电位器摇臂槽 61内为可转动的状态；电位器摇臂 6绕电位器 8中心旋转，电位器摇臂 6带动电位器 8 的中心轴旋转，使电位器的阻值随着直线输出传动块 7 的运动而变化，并将不断变化中的电位器阻值通过控制反馈回路反馈给控制电路进而控制电机的转动，也就控制了直线输出传动块 7的行程和位置。直线输出传动块圆柱 73 还插入所述的舵机机架上的滑槽 31，丝杆 5与舵机机架上的滑槽 31共同控制直线输出传动块作直线运动，此设置可避免直线输出传动块圆柱 73发生位置偏离和传动臂垂直方向上的稳定，按本发明提供的产品的安装固定全部采用机械安装固定，机架 3通过螺钉固定在电路板上，电位器 8的电气接点插入电路板孔位 11定位并穿出电路板与电路焊点焊接，更进一步，电位器 8的电气触点与控制电路相连接。

参照图 12、图 13、图 14，机架 3a上有安装电位器的底座 34，底座上有对应于电位器的三个电气接点引出脚的长方型孔位 30，电位器电气接点 81嵌入底座长方型孔位 30，底座的三个锁扣 32固定电位器 8; 图 7的独立舵机有导线引出，该导线中有反馈位置信号的三根导线和两根电机 4 的动力电线，通过导线用于与控制电路连接；这种独立舵机宜于安装在远离接收机、控制电路的位置的航空模型。

这种实施方式有利于舵机维修；由于电位器 8和直线运动组件是易损的部件，而独立舵机可以做到单独维修或更换，从而有效降低维护的技术难度，可以做到经销商或爱好者自行维修。图 6 也是一种独立舵机方案，该完整的独立舵机可以与控制电路板固定，而电位器的电气接点和电机接点与控制电路相应的焊点连接。

其中，所述的控制电路与遥控设备的接收机，以及电位器的反馈回路，都是使用现有技术中的相应电路，在此不再赘述。

虽然通过实施例描绘了本发明，但本领域普通技术人员知道，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，就可使本发明有许多变形和变化，本发明的范围由所附的权利要求来限定。例如，在固定翼模型飞机中，集成的电子线路板中可能不需要有电子陀螺仪模块，因此本发明所要求保护的范围应以权利要求书为准。

Claims

权利要求书

1、一种用于航模的直线执行机构，包括底板、驱动部分、传动部分和直线执行部分，其特征在于所述驱动部分与直线执行部分分别安装在底板上下两侧。

2、如权利要求 1所述的直线执行机构，其特征在于所述底板为驱动电路板（6) ，所述驱动部分包括电机（2) 和电机座（9) ，所述传动部分包括主动齿轮（8) 、从动齿轮（7) ，所述直线执行部分由箱体（1) 、螺杆（4) 、滑动组件（5) 组成，所述电机（2) 放置在电机座（9) 内，电机的一端安装主动齿轮（8) ，所述箱体（1) 形成导向滑槽（3) ，所述螺杆（4) 穿过箱体（1) ，一端连接从动齿轮（7) 并与所述主动齿轮（8) 相互啮合，螺杆上安装滑动组件（5) 。

3、如权利要求 2所述的直线执行机构，其特征在于所述滑动组件（5) 由传动臂（51) 、具有内螺紋的滑块（52) 以及具有梢孔（54) 的球头（53) 组成，所述滑块（52) 通过与螺杆（4) 相配合的内螺紋连接在螺杆上，所述传动臂（51) 通过球头（53) 与具有球头套的连杆可实现万向传动功能；传动臂（51) 上的梢孔（54) 可通过具有梢子的连杆实现传动功能。

4、如权利要求 2-4所述的直线执行机构，其特征在于所述螺杆具有双环定位圈（41a) 的防轴向移动结构。

5、如权利要求 2-4所述的直线执行机构，其特征在于所述螺杆（4) 的末端在螺杆加工工序中做出定位结构（41b) ，而螺杆另一部在（71b) 部分是与被动齿轮（7) 的轴孔配合的结构，实现螺杆（4) 在箱体（1) 上的轴向定位功能。

6、如权利要求 2-5所述的直线执行机构，其特征在于所述滑动组件（5 ) 通过电刷（10 ) 跨接在电路板（6 ) 上面的碳膜（61a、 61b ) 和导电膜（62a、 62b ) 上实现电性连接。

7、如权利要求 2-6所述的直线执行机构，其特征在于所述底板（6 ) 为遥控接收机的电子线路板，所述电子线路板上包括

( 1 )接收模块，用于接收遥控器发射的控制信号并传送给中央处理器模块；

(2 ) 中央处理器模块，用于对接收模块传送的控制信号完成信息解码、模拟 /数字信号转换、数据处理、反馈信号数据比较，并生成电机驱动信号；

(3 ) 开关电路模块，用于接收中央处理器的信号并控制直线执行机构中电机的开通、关闭，以及所述驱动部分电机的调速；

(4) 位置反馈电位器，用来反馈直线执行机构中传动臂的位置信号。

8、如权利要求 7所述的直线执行机构，其特征在于所述的中央处理器模块包括：

(2 ) 混控器模块，用于将接收的信号进行混合控制运算；

(3 ) 综合运算模块，用于将接收到的操纵信号与各直线执行机构的传动臂位置的反馈信号进行综合运算，运算结果输入各电子调速器；

(4) 电子调速器模块，用于将混控器模块的运算结果通过中央处理器模块发出脉冲宽度调制信号经开关电路驱动相应电机，以及根据综合运算模块运算结果操纵对应的电子调速器，驱动直线执行部分中的电机，实现比例控制操纵。

9、如权利要求 7、 8所述的直线执行机构，其特征在于所述电子线路板上安装至少两组驱动部分、传动部分和直线执行部分的组合以实现模型的多通道控制。

10、如权利要求 7-9所述的直线执行机构，其特征在于所述的模型为双旋翼直升机或单旋翼直升机，所述的电子线路板上还包括电子陀螺模块，用于自动检测绕模型竖轴的角加速度，并生成陀螺信号输入所述的中央处理器模块。

11、一种用电位器反馈位置信号的航模舵机，其特征在于：包括电机（4)、旋转式电位器（8)、丝杆（5)、机架（3) 和齿轮组，所述的电机（4) 与所述齿轮组中的主动齿轮（2) 相连接，所述齿轮组中的被动齿轮（9) 与丝杆（5) 相连接，所述的丝杆（5) 经调节装置与旋转式电位器（8) 相连接。

12、根据权利要求 11 所述的用电位器反馈位置信号的航模舵机，其特征在于：所述的调节装置包括电位器摇臂（6) 和直线输出传动块（7)，所述的电位器摇臂（6) 包括电位器摇臂槽（61)，所述的直线输出传动块（7) 包括直线输出传动块圆柱（73)，所述的直线输出传动块（7) 的内螺紋与所述的丝杆（5) 啮合，所述的直线输出传动块圆柱（73) 插入所述的电位器摇臂槽（61) 内，所述的电位器摇臂（6) 与所述旋转式电位器（8) 的中心轴相连接。

13、根据权利要求 12 所述的电位器反馈位置信号的航模舵机，其特征在于：所述的机架 3上设置有滑槽（31)，所述的直线输出传动块圆柱（73) 同时插入滑槽 (31)内。

14、根据权利要求 12 所述的电位器反馈位置信号的航模舵机，其特征在于：所述直线输出传动块（73) 的结构包括直线输出传动臂销孔（71) 和直线输出球头型万向绞接结构（72)。

15、根据权利要求 12 中所述的电位器反馈位置信号的航模舵机，其特征在于：所述的旋转式电位器（8) 为圆形。

16、根据权利要求 12 所述的电位器反馈位置信号的航模舵机，其特征在于：与所述的旋转式电位器（8) 相连接的电路为控制电路中的反馈回路。

17、根据权利要求 16所述的电位器反馈位置信号的航模舵机，其特征在于：所述的控制电路包括舵机驱动电路，遥控接收机电路，姿态控制电路，综合控制运算电路以及模型主动力驱动电路。

18、根据权利要求 11-17中任意一项所述的电位器反馈位置信号的航模舵机，其特征在于：所述的机架 (3)固定在控制电路板（1)上，括电机控制与驱动电路和反馈回路，所述的旋转式电位器 (8)的电气接点引出脚 (81)嵌入控制电路板（1)的对应孔位（11)内，与控制电路板（1)上的反馈电路电气连接，所述的电机（4 ) 与所述的电机驱动电路相连，所述的反馈回路和控制电路连接。

19、根据权利要求 11-17任意一项所述的电位器反馈位置信号的航模舵机，其特征在于：所述机架 (3)上具体有电位器底座 (34)、锁扣（32)，所述电位器底座（34)上具有三个电位器电气接点弓 I出脚孔位 (30)，所述电位器弓 I出脚 (81)嵌入孔位 (30)，所述旋转式电位器 (8)由锁扣（32)固定在基座 (34)上。

20、根据权利要求 19所述的电位器反馈位置信号的航模舵机，其特征在于：所述的旋转式电位器（8 ) 的电气接点和电机的电路接点由导线引出与相应的控制电路连接。