B13010229郭智超遥控赛车地组装及调试.docx
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B13010229郭智超遥控赛车地组装及调试
开放实验项目报告
项目名称:
遥控赛车的组装及调试
专业通信工程专业
学生姓名郭智超
班级学号B13010229
指导教师朱震华
指导单位电工电子实验教学中心
2014/2015学年第一学期
目录CONTENTS
1.实验目的……………………………………………..3
2.工作原理……………………………………………..3
系统的构成及描述…...…………………………….….3
主要参数……………………………………………...3
主要元器件简介…….….……………………………..3
基本原理……………………………………………...8
3.实验内容………………….……………….………11
电路板的安装………………………………………11
电路的的调试………………………………………...12
接线部分…………………………………………….13
4.注意事项….......……………………………........13
5.总结……………………………………………….…14
6.附录1元件清单…………………………………15
7.附录2实验成果图…………………………………16
一、实验目的
1.提高电路的识图能力;
2.巩固元器件的测试技能;
3.熟练掌握电路板的焊接以及失误处理方法;
4.加深对模电的感性认识和理解,提高分析解决实际问题的能力;
5.了解5功能集成芯片SCTX2B/SM6135W的引脚功能和应用电路;
6.了解电子产品的制作程序和要求,学会组装、调试无线遥控赛车。
二、工作原理
1.系统的构成及描述
ZX9901C型四通道遥控赛车,是由发射部分和接收部分组成。
接收部分使用5号电池4节。
发射部分为成品,使用2节5号电池。
整机制作比较容易,遥控距离远。
在制作过程中,除了可以掌握焊接技术外,还可以了解无限线电发射,接收知识。
同时还是一件精美的小礼品,可以装饰家庭环境,也是一部青少年非常喜爱的玩具。
2.主要参数
赛车的发射部分工作电压为3V,工作电流为13-20mA。
赛车的接收部分工作电压为6V,应使用高能量的的碱性电池比较好。
整机遥控距离为50米左右。
3.主要元器件简介
SCTX2B/SM6135W是配套使用的无线遥控编解码集成电路,它们都有5个管脚,对应于5种编/解码功能。
SCTX2B/SM6135W具有遥控车的完整控制功能,它们的工作电压为2.5V~6.0V,当无任何功能键按下时,芯片将自动断电,片上振荡器停止工作,从而减少工作电流。
该编/解码器的使用十分简单,应用时只需很少的几个外部元件即可构成一个完整的实用电路。
SCTX2B/SM6135W电路的极限参数如下:
·电源电压为2.4V~6.0V;
·输入输出电压上下浮动±0.3 V;
·工作温度-10℃~+65℃;
·储存温度为-25℃~+125℃。
制作时,不要超出极限参数中所列的数值范围,否则芯片可能会损坏。
(1)SCTX2B的主要性能结构
图1 SCTX2B内部结构图和外形引脚图
编码电路的内部结构和外形封装分别如图1(a)和 (b)所示。
由图可见:
该编码器的内部主要由输入电路、编码电路、振荡电路、时序产生器电路和输出电路组成。
输入电路有5个输入管脚,分别与5个功能按键forward (前进)、backward (后退)、right-ward (向右)、left-ward (向左)和turbo (加速)相对应。
芯片中的编码电路向SO和SC两个输出管脚发送数字码,数字码与定义的功能按键相对应,SO编码输出端用于无线遥控,而SC编码输出端则用于红外遥控。
芯片内时序电路中的一个计数器可使SCTX2B具有自动断电功能。
其管脚PC输出端可用来控制外部工作电源的通、断状态。
按下任何一个功能按键都会立即使芯片激活。
编码器输出的编码格式和字格式分别如图2(a)和 (b)所示。
在编码格式中,W1表示功能码,W2表示开始码。
SCTX2B的管脚功能说明如表1所列。
图2 编码格式和字格式
表1 SCTX2B的各管脚说明
管脚号
管 脚 名
功 能 说 明
1
Right
带上拉电阻,此脚接地,则选择右转功能
2
Test
带有上拉电阻,测试端。
此脚可用于测试方式
3
GND
电源负极
4
Backward
带有上拉电阻,此脚接地选择后退功能
5
Forward
带有上拉电阻,此脚接地选择前进功能
6
Turbo
带有上拉电阻,此脚接地选择加速功能
7
SC
带有载波频率的编码信号输出端,用于红外遥控
8
SO
不带载波频率的编码信号输出端,用于无线遥控
9
Vcc
电源正极
10
PC
电源控制输出端
11
OSCO
振荡器输出端
12
OSCO
振荡器输入端
13
NC
空脚
14
Left
带有上拉电阻,此脚接地选择左转功能
(2)解码电路SM6135W的功能结构
解码集成电路的内部电路结构和外形封装分别如图3(a)和 (b)所示。
该解码集成电路比编码集成电路复杂得多,它内部主要由3组放大器、信号取样和误码检测、解码电路、控制逻辑电路、振荡器、时序产生器、锁存器、输出电路组成。
SM6135W有5个输出管脚,分别具有5种功能。
接收的信号由三级放大器放大后对其进行信号取样、误码检测和解码,以控制遥控车的动作。
编码和解码两种芯片的振荡器工作频率之间的相对误差必须小于±2.5%。
表2:
SM6135W各脚工作电压表(整机静态工作电流为9mA)
图3 SM6135W内部结构图和外形引脚图
图4 编码和解码时序图
表3 SM6135W的各管脚说明
管脚号
管 脚 名
功 能 说 明
1
VO2
放大器2输出管脚
2
GND
负电源
3
SI
解码信号输入端
4
OSCI
振荡器输入端
5
OSCO
振荡器输出端
6
Right
右转输出端
7
Left
左转输出端
8
RD
带有上拉电阻,该脚接地选择右转功能无效
9
LD
带有上拉电阻,该脚接地选择左转功能无效
10
Backward
后退输出端
11
Forward
前进输出端
12
Turbo
加速输出端
13
Vcc
电源正极
14
VI1
放大器1输入端
15
VO1
放大器1输出端
16
VI2
放大器2输入端
4.基本原理
该电路由无线发射和无线接收两部分组成,其中无线发射由编码电路和RF发射电路组成。
编码电路使用的集成电路型号是SCTX2B,该电路具有5种编码功能,其中F/B用于控制伺服电动机的前进、后退;L/R用于控制伺服电动机的左转、右转;turbo用于加速。
无线接收电路部分的解码电路可以使用SM6135W集成电路芯片来完成,解调后的RF信号被放大和滤波,然后得到基带信号。
当系统在对该信号进行取样后,解码逻辑便可以提取F/B、L/R和来自接收信号的功能位,同时输出相应的前进、后退、左转、右转和加速功能所用的控制电平。
为了满足玩具遥控车的安全需要,同时还应为伺服电机设计过载保护电路。
图6 原理方框图
(1)发射机基本原理
SCTX2B在发射电路中的典型应用电路如图7所示,该电路使用3V电池供电,三极管Q1和Q2的工作电压均是3V,集成电路芯片的工作电压是3V。
电阻R4用来决定编码器内部振荡器OSC的振荡频率,改变R4阻值,可改变载波频率及编码脉冲波形输出。
R4的取值范围为100kΩ~500kΩ。
按键开关L、R用于控制遥控车的左、右转,按键开关F、B用于控制遥控车的前进、后退。
10脚为发射状态指示端,可通过外接发光管LED来指示发射状态。
三极管Q1与T1、C3、C4组成了一个电容三点式载波振荡器,该振荡器的工作频率可以是27MHz或49MHz。
编码器SO管脚(8脚)输出的编码数字信号,经后级相应的射频电路Q1输出的载波信号同时加到Q2的基极后,经Q2调制放大,C1滤波后便由天线L1发射,然后再由与之配套的接收电路SM6135W接收解调。
本套件使用无线遥控电路,即8脚输出,7脚为红外遥控输出,未使用。
发射机线路板如图8所示。
图7 发射机原理图
图8 发射机线路板图
(2)接收机基本原理
SM6135W在接收电路中的典型应用电路如图9所示,该电路使用的是6V电源电压,6V电压直接加在伺服电机M1和M2的两组H桥驱动器上。
无线遥控信号经天线和射频接收电路(Q1及其周围元件组成)接收解调后,还原成相应的码信号,该信号被由SM6135W的14脚、15脚、16脚及1脚内部反相器及相应的外围电路组成的反相放大器放大后,送至SM6135W的编码输入端3脚,经内部译码后,将在输出端Right(6脚)、Left(7脚)、Backward(10脚)、Forward(11脚)分别输出相应的控制信号以驱动两个H桥电机驱动器。
从而使桥路上的驱动三极管交替导通以控制伺服电机的正、反转。
4脚和5脚外接的电阻R3,其阻值不得误差太大,否则接收电路SM6135W内部基准频率与发射电路SCTX2B内部基准频率不一致时,接收电路SM6135W可能无法调出相应的编码信号。
接收机线路板如图10所示。
图9 接收机原理图
图10 接收机线路板图
3、实验内容
1.电路板的安装
本机应先将电路板焊起来,再将电路板安装到车上,最后再试机。
具体安装步骤如下:
(1)先检查、清点元器件,并认识机械部分的零器件,测量各元件的质量。
由于线路板元件都很紧凑,如果装起来有故障,则各元器件的拆装都比较麻烦,所以一定要一次性装成功;
(2)对照下印刷板图和印刷板实物,将印刷板图和印刷板实物作比较,并确定各元件的安装位置。
(3)各元件引脚成形处理,并上锡。
先将电阻的第一层色环端的引脚弯曲,但不能从根部弯曲,应在据根部1mm左右弯曲。
主要是防止从根部弯曲时将引脚折断。
然后用刀子刮削,刮除引脚上的氧化层,再将引脚上锡。
电容和三极管也采用直插的方式。
(4)插装。
根据各元件的型号,仔细对照印刷板图和印刷板,不可插错。
另外本电路元件插装时尽量插矮,防止插得过高而影响车身盖的安装。
(5)焊接。
焊接时可采用焊几个元件就停下来检查一遍的方法。
各焊点加热时间应适当,用锡量要适当,对耐热性差的元件,焊接时应尽量快。
只要元器件在插装前都上过锡,一般不会出现虚焊的现象,应该先焊电阻,再来焊接电阻电容三极管等;集成电路应配杆座安装不能直接将集成电路焊在电路板上;
(6)焊后处理。
减去多余的长脚,检查有无短路等缺陷。
2.电路的的调试
电路的调试比较简单,即将两节5号电池放入赛车的发射部分中,四节5号电池放入赛车的接收部分中。
将赛车的发射部分开关打开,并将左操纵杆往前推,如赛车未前进同时指示灯也亮,则调节L1,直至最远。
然后试左右转,应与遥控器的频率相符,否则是相应电线机接反,调换即可。
3.接线部分
将前电机线焊接在电路板的D1两焊盘上,后电机线焊在电路板的D2两焊盘上,电池及开关分别焊在电路板的E-和E+上。
天线焊在电路板的TX上。
然后将电路板的元件面朝下用自攻螺丝上在车架上,准备调试。
4、注意事项
1.清点元器件清单,以确保所需元器件的数量的齐全。
2.提前区分好各阻值电阻,做好标记,防止焊接时出错。
3.管脚的处理与成形,在焊接前需先用镊子对管脚进行打弯和打磨处理,作用是去除管脚表面的氧化膜。
4.焊接时烙铁与焊盘的接触时间不能超过三秒,以免应为温度过高而损伤焊盘。
5.PCB板由于长时间暴露与空气中,导致焊盘被氧化,焊接时需加助焊剂。
6.在焊接电阻前,首先用色环估读(棕1红2橙3黄4绿5蓝6紫7灰8白9黑0)其阻值,再用万用表进一步测量和记载。
焊接时需注意,确定精度的色环的那头应放在右侧或下边。
7.在焊接三极管前,需对三极管经行测量以确定三极管的各极。
5、总结
我对赛车是比较感兴趣的,恰好本次开放性实验的课题中有遥控赛车的组装及调试,让我可以亲手完成对赛车的组装,也让我了解到更多有关赛车的知识,我感觉受益匪浅。
说起来,自从上次历时一周完成万用电表的组装后就没有再接触到焊接了,再次进行焊接时却没有了当初的紧张。
虽然焊接技术不是很好,但也没有出现虚焊漏焊的情况,也能够对焊接中出现的一些小问题进行自主的处理。
另外,对于电阻电感等元器件的识别我也不存在大的问题,懂得读取元件上的参数信息,同时能够利用仪表进行电阻的区分。
幸亏当时打的基础,如今才能在短短的半天内完成对赛车的组装。
虽说这次实验并不困难,可过程中仍然出现了不少问题,归根到底还是自己不够细心,缺少冷静。
今后必须加强自己做事的细心程度,培养遇事冷静的能力,这样才能更好地应对问题,避免或解决问题。
通过这次实验,我再次熟悉了有关焊接的知识技能,加强了自己发现并解决问题的能力。
此外还发现了自己存在的问题,方便了今后针对性地改善自身不足。
总之受益良多。
我觉得自己对这种开放性实验越来越有兴趣了,很有意思的感觉。
可以从中学到不少知识,而且锻炼了自己的动手实践能力,实验成果也能成为一种对自己的激励。
暗自期待下一次机会。
【附录1】元件清单
序号
名称规格型号
数量
位号
1
集成块SM6135
1块
IC
2
集成块座16脚插座
1块
IC
3
三极管9014
5只
VT1VT6VT7VT8VT9
4
三极管8050
4只
VT2VT3VT4VT5
5
三极管8550
4只
VT10VT11VT12VT13
6
稳压管3.6V
1只
WY
7
可调电感
1只
L1
8
固定电感5.6μH
1只
L2
9
电阻100Ω
4只
R15R16R17R18
10
电阻220Ω560Ω
各1只
R14R1
11
电阻1kΩ
4只
R10R11R12R13
12
电阻2.2kΩ
3只
R4R6R7
13
电阻10kΩ
1只
R3
14
电阻270kΩ
2只
R2R9
15
电阻2.2MΩ
2只
R5R8
16
瓷片电容8p47P102
各1只
C1C3C9
17
瓷片电容50p233
各1只
C2C5
18
瓷片电容104
3只
C7C8C11
19
瓷片电容104(已安装在电击上)
3只
C13C14
20
瓷片电容471
1只
C10
21
涤纶电容332J
1只
C4
22
电解电容4.7μF
1只
C6
23
电解电容470μF
1只
C12
24
电路板
1块
360mmX50mm
25
遥控发射成品
1台
26
小车底板成品
1套
27
导线(在车内)
8根
28
自攻螺丝¢3X12(已安在车盖上)
4粒
29
车身天线(已安装)
1根
30
装配说明书
1份
【附录2】实验成果图
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