一種遙控直升的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例主要是設(shè)計(jì)出一種遙控直升機(jī)，包括直升機(jī)本體以及一個(gè)控制它的發(fā)射機(jī)，在所述直升機(jī)本體中設(shè)有與其主控芯片連接的超聲波處理電路，用于檢測所述直升機(jī)本體在飛行過程中沖頂或探底的距離，從而在直升機(jī)本體超出沖頂或探底的一個(gè)安全范圍時(shí)限制其飛行動(dòng)作以起到保護(hù)的作用。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明主要涉及一種遙控直升機(jī)玩具，更特定言之，本發(fā)明是一種帶超聲波沖頂 及探底保護(hù)功能的遙控直升機(jī)。 一種遙控直升機(jī)

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的遙控玩具直升機(jī)經(jīng)過多年的改善，在穩(wěn)定性方面已經(jīng)有了很大的改善，尤 其是近年隨著電子陀螺技術(shù)的發(fā)展，遙控玩具直升機(jī)在鎖尾的穩(wěn)定性方面更是有了質(zhì)的飛 越，對于此類玩具在青少年中的普及及流行提供了一個(gè)很好地平臺?，F(xiàn)有遙控玩具直升機(jī) 多采用雙槳共軸技術(shù)，利用一對上槳葉和一對下槳葉的反向旋轉(zhuǎn)來抵消反扭力及提供直升 機(jī)所需的動(dòng)力，利于兩個(gè)舵機(jī)拉動(dòng)斜盤調(diào)整下槳葉的角度實(shí)現(xiàn)直升機(jī)的前進(jìn)/后退，左側(cè) 飛/右側(cè)飛功能，利用上槳馬達(dá)和下槳馬達(dá)的速差進(jìn)行左右轉(zhuǎn)向，同時(shí)利用控制板內(nèi)的處 理芯片和電子陀螺進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)直升機(jī)在轉(zhuǎn)向上的穩(wěn)定，方向上的平順，實(shí)現(xiàn) 鎖尾懸停和平穩(wěn)的3個(gè)方向上的飛行。根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)，應(yīng)該遙控玩具直升機(jī)是青少年 作為益智玩具及開展第二課課堂的非常好的選擇。但是經(jīng)過現(xiàn)實(shí)飛行及廣大青少年的使用 過程中仍然暴露出一個(gè)嚴(yán)重的問題：那就是初次使用者未經(jīng)過3天左右的指導(dǎo)聯(lián)系，仍然 不能很好地操控直升機(jī)，其對直升機(jī)上升油門的操控感以及初次飛行的陌生感和緊張感都 會造成對直升機(jī)的誤操作，從而導(dǎo)致直升機(jī)沖頂或者摔機(jī)的故障。這就造成使用者的損失， 進(jìn)而嚴(yán)重挫傷初次使用者的興趣，導(dǎo)致其對此類產(chǎn)品失去興趣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明從電子控制的角度，采用兩個(gè)超聲波傳感器分別檢測沖頂?shù)木嚯x和探底的 距離，并在控制單元的控制程序中加以判斷，如果即將沖頂則自動(dòng)減少馬達(dá)的轉(zhuǎn)速來防止 沖頂，如果探底則適當(dāng)增加馬達(dá)的轉(zhuǎn)速來防止摔機(jī)，結(jié)合操控者的操控，實(shí)現(xiàn)初學(xué)者初次的 無故障飛行，從而確保初學(xué)者的飛行穩(wěn)定性及易用性。
[0004] 本發(fā)明的主要技術(shù)方案是設(shè)計(jì)出一種遙控直升機(jī)，包括直升機(jī)本體以及一個(gè)控制 它的發(fā)射機(jī)，在所述直升機(jī)本體中設(shè)有與其主控MCU芯片連接的超聲波處理電路，用于檢 測所述直升機(jī)本體在飛行過程中沖頂或探底的距離，從而在直升機(jī)本體超出沖頂或探底的 一個(gè)安全范圍時(shí)限制其飛行動(dòng)作以起到保護(hù)的作用。
[0005] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述超聲波處理電路包括超聲波升壓與驅(qū)動(dòng)電路、主控MCU以 及超聲波信號放大與處理電路，所述的超聲波升壓與驅(qū)動(dòng)電路連接于主控MCU與超聲波信 號放大與處理電路之間，受控于主控MCU發(fā)送超聲波信號，且接收外界反射的超聲波信號， 通過超聲波信號放大與處理電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號發(fā)送給主控MCU，進(jìn)一步包括電源管理電 路，用于對所述超聲波升壓與驅(qū)動(dòng)電路、主控MCU以及超聲波信號放大與處理電路提供工 作電壓，其中所述超聲波升壓與驅(qū)動(dòng)電路具有：上超聲波傳感器，用于感測所述直升機(jī)本體 的沖頂距離；下超聲波傳感器，用于感測所述直升機(jī)本體的探底距離；以及升壓驅(qū)動(dòng)電路， 連接于所述主控MCU與上超聲波傳感器、下超聲波傳感器之間，用于傳輸來自主控MCU的超 聲波驅(qū)動(dòng)信號，以控制所述上超聲波傳感器、下超聲波傳感器的工作狀態(tài)。
[0006] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述主控芯片進(jìn)一步連接和控制馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路，例如直升機(jī)本 體設(shè)有上下兩個(gè)同軸螺旋槳，則分設(shè)有上槳馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路和下槳馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路，用于分別 驅(qū)動(dòng)直升機(jī)本體上下槳馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。
[0007] 在另一個(gè)實(shí)施例中，在所述的直升機(jī)本體上設(shè)置連接所述主控MCU的狀態(tài)開關(guān)， 用于設(shè)定遙控直升機(jī)的多個(gè)使用狀態(tài)。所述主控芯片進(jìn)一步根據(jù)來自發(fā)射機(jī)的使用狀態(tài)信 號控制所述超聲波處理電路?；蛘撸谥鄙龣C(jī)尾部可裝設(shè)控制按鍵（例如模式選擇開關(guān)以 及相應(yīng)狀態(tài)的LED指示燈），由使用者加以操作來限定此直升機(jī)玩具的使用狀態(tài)。例如規(guī)定 這些使用狀態(tài)為"初學(xué)"、"練習(xí)"和"高級"三種。
[0008] 其中在"初學(xué)"狀態(tài)下，在所述的直升機(jī)本體在一個(gè)室內(nèi)封閉空間內(nèi)飛行的過程 中，若所述上超聲波傳感器通過反射波感測到直升機(jī)本體距離封閉空間的頂面小于第一設(shè) 定值時(shí)，控制馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路減低直升機(jī)本體馬達(dá)的轉(zhuǎn)速直至所述距離大于第一設(shè)定值；若 所述下超聲波傳感器感測到直升機(jī)本體距離封閉空間的底面小于第二設(shè)定值時(shí)，控制馬達(dá) 驅(qū)動(dòng)電路增大直升機(jī)本體馬達(dá)的轉(zhuǎn)速直至所述距離大于第二設(shè)定值。
[0009] 在"練習(xí)"狀態(tài)下，在所述的直升機(jī)本體在一個(gè)封閉空間內(nèi)飛行的過程中，若所述 上超聲波傳感器感測到直升機(jī)本體距離封閉空間的頂面小于第一設(shè)定值時(shí)，控制馬達(dá)驅(qū)動(dòng) 電路減低直升機(jī)本體馬達(dá)的轉(zhuǎn)速直至所述距離大于第一設(shè)定值。
[0010] 其中，第一預(yù)設(shè)值限定為0至0. 5m內(nèi)，第二預(yù)設(shè)值限定為0至0. 3m內(nèi)。
[0011] 本發(fā)明的技術(shù)效果：因?yàn)樵O(shè)置了模式選擇開關(guān)，分為初學(xué)，練習(xí)和高級三種模式， 在初學(xué)者階段，上、下超聲波傳感器均起作用，很好地解決了初學(xué)者對直升機(jī)上升/下降操 控桿（油門桿）的陌生和緊張，使其能夠很快地熟悉直升機(jī)操作，從而平添飛行樂趣，同時(shí) 做到了不沖頂、不摔機(jī)，避免了不必要的損失，也是使用者的興趣大大提高。而在練習(xí)者模 式，用戶已經(jīng)對油門桿的操控有了一定掌控，因而摔機(jī)的可能性大大降低，因此在這一階段 只有上超聲波傳感器起作用即可，防止沖頂。而在最后的高級階段，使用者已經(jīng)完全掌握了 油門桿的操控，為避免樂趣性的降低，因而此階段無任何保護(hù)，是有著可以盡情體驗(yàn)飛行的 樂趣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1示意性繪示出本發(fā)明超聲波處理電路的功能原理框圖；
[0013] 圖2繪示出本發(fā)明一個(gè)使用狀態(tài)實(shí)施例的示意圖；
[0014] 圖3為本發(fā)明超聲波處理電路的局部電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 在一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述超聲波處理電路包括：上超聲波傳感器10,用于感測 所述直升機(jī)本體在封閉空間，例如室內(nèi)的可能沖頂距離，下超聲波傳感器11，用于感測所述 直升機(jī)本體的探底距離，與上超聲波傳感器10和下超聲波傳感器11耦合的超聲波信號放 大與處理電路12,用于將傳感器10、11接收到的反射超聲波信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字方波信號，主 控MCU芯片13,接收并處理此數(shù)字信號，超聲波升壓及驅(qū)動(dòng)電路14,連接于所述主控MCU芯 片13與上超聲波傳感器10、下超聲波傳感器11之間，用于傳輸來自處理器13發(fā)出的超聲 波驅(qū)動(dòng)信號，以控制所述上超聲波傳感器10、下超聲波傳感器11的開關(guān)與工作狀態(tài)，以及 連接所述超聲波升壓驅(qū)動(dòng)電路14的電源管理電路15,用于根據(jù)處理器13的電平信號對所 述上超聲波傳感器10、下超聲波傳感器11進(jìn)行工作電源的開關(guān)控制。主控MCU芯片13可 以連接外部單片機(jī)，用于與發(fā)射機(jī)做信號處理和交互。所述主控MCU芯片13還可連接及控 制內(nèi)部的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路，例如直升機(jī)本體設(shè)有上下兩個(gè)同軸螺旋槳，則分設(shè)有上槳馬達(dá)驅(qū) 動(dòng)電路和下槳馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路，用于分別驅(qū)動(dòng)直升機(jī)本體上下槳馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。
[0016] 在直升機(jī)尾部可裝設(shè)控制按鍵，由使用者加以操作來限定此直升機(jī)玩具的使用狀 態(tài)。例如規(guī)定這些使用狀態(tài)為"初學(xué)"、"練習(xí)"和"高級"三種，方便初學(xué)者從低級到高級進(jìn) 階。直升機(jī)本體的尾部有模式開關(guān)可選擇工作模式。在一個(gè)例子中，直升機(jī)本體的發(fā)射機(jī) 具有油門操縱桿和方向操縱桿，例如在控制油門操縱桿向上推動(dòng)會導(dǎo)致直升機(jī)本體上升飛 行，將油門操縱桿向下拉動(dòng)時(shí)則會導(dǎo)致直升機(jī)下降。而將方向操縱桿向上推動(dòng)會導(dǎo)致直升 機(jī)向前傾斜，而同樣地，將方向操縱桿向下拉則會導(dǎo)致直升機(jī)向后傾斜。在另一個(gè)例子中， 發(fā)射機(jī)具有顯示界面，其中顯示出直升機(jī)的控制狀態(tài)以及飛行模式。
[0017] 模式1 :將直升機(jī)尾部的模式選擇開關(guān)01撥到最前面（參照圖2中所示位置），然 后打開發(fā)射機(jī)和直升機(jī)本體的電源進(jìn)行操控飛行。此時(shí)為"初學(xué)"模式，直升機(jī)的上超聲波 傳感器10和下超聲波傳感器11均處于工作狀態(tài)，此時(shí)操控者推動(dòng)油門搖桿，直升機(jī)處于 距離地面0. 3米左右至距離頂部0. 5米左右的范圍飛行，當(dāng)直升機(jī)距離頂部少于0. 5米左 右時(shí)，直升機(jī)自動(dòng)減低油門，停止上升，下降到0.5米左右以內(nèi)恢復(fù)正常操控。當(dāng)直升機(jī) 距離底部少于0.3米左右時(shí)，直升機(jī)自動(dòng)增加油門，停止下降，上升到0.3米左右以上恢 復(fù)正常操控。
[0018] 模式2 :將直升機(jī)本體尾部的模式選擇開關(guān)撥到中間（參考圖示），然后打開發(fā)射 機(jī)遙控器和直升機(jī)電源進(jìn)行操控飛行。此時(shí)為"練習(xí)"模式。直升機(jī)的上超聲波傳感器10 處于工作狀態(tài)，下超聲波傳感器11不工作。此時(shí)操控者推動(dòng)油門搖桿，直升機(jī)處于距離 地面至距離頂部0.5米左右的范圍飛行，當(dāng)直升機(jī)距離頂部少于0.5米左右時(shí)，直升機(jī)自 動(dòng)減低油門，停止上升，下降到0.5米左右以內(nèi)恢復(fù)正常操控。
[0019] 模式3 :將直升機(jī)本體尾部的模式選擇開關(guān)撥到最后面（參考圖示），然后打開發(fā) 射機(jī)遙控器和直升機(jī)電源進(jìn)行操控飛行，此時(shí)為"高級"模式，用戶已經(jīng)基本掌握本發(fā)明直 升機(jī)的操控，直升機(jī)本體內(nèi)的上超聲波傳感器10和下超聲波傳感器11均不工作。此時(shí)操 控者推動(dòng)油門搖桿，直升機(jī)處于完全操控飛行階段，用戶可自由體驗(yàn)飛行樂趣。
[0020] 在一個(gè)實(shí)施例中，在直升機(jī)處于傾斜狀態(tài)時(shí)，同樣地滿足前述方式，在超出當(dāng)直升 機(jī)距離頂部少于0.5米左右時(shí)，直升機(jī)自動(dòng)減低油門，停止上升，下降到0.5米左右以內(nèi) 恢復(fù)正常操控，當(dāng)直升機(jī)距離底部少于0.3米左右時(shí)，直升機(jī)自動(dòng)增加油門，停止下降， 上升到0. 3米左右以上恢復(fù)正常操控。
[0021] 參照圖3,示意性地繪示出超聲波處理電路的局部電路圖，其中主控MCU芯片13的 左上側(cè)引腳連接有模式開關(guān)M0DE_SWITCH，用于切換這三種模式，并通過電源芯片IC5加以 供電。升壓驅(qū)動(dòng)電路包括連接主控MCU引腳PD0的使能端，以及連接引腳PD1和TO2的2 個(gè)電子開關(guān)IC2和IC3,用于輸出40KHz方波信號，通過使能端來控制電子開關(guān)的通斷，例如 使用圖示的M0S管開關(guān)Ql，Q2, Q3,當(dāng)主控MCU輸出為+3V高電平信號時(shí)，Q3導(dǎo)通，輸出給 Q1、Q2低電平，由于Q1，Q2反向，因此Q2導(dǎo)通，Q1截止，使得開關(guān)IC2或IC3(作為電子繼電 器，輸出PWM波形）導(dǎo)通。連接每一電子開關(guān)的升壓電路包括電容C5和電感L2,在前端電 子開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，電感L2將輸入的電能轉(zhuǎn)換為磁場能加以儲存，當(dāng)使能端的MOS開關(guān)關(guān)斷后， 將儲存磁場能轉(zhuǎn)換為電能，再與MOS開關(guān)導(dǎo)通后輸入的電能進(jìn)行疊加實(shí)現(xiàn)升壓至大約7V， 通過超聲波探頭TANSDUCER1模擬輸出超聲波信號，其中進(jìn)一步設(shè)定肖特基二極管D1起隔 止作用，加上電容濾波后得到平滑波形加以輸出。在此實(shí)例中，通過使能端激勵(lì)所述電子開 關(guān)導(dǎo)通，以傳遞給升壓電路電壓信號進(jìn)行升壓后，經(jīng)過上超聲波傳感器或下超聲波傳感器 發(fā)射超聲波信號。
[0022] 參照圖3,超聲波信號放大與處理電路包括連接所述上、下超聲波傳感器探頭 TRANSDUCER1和TRANSDUCER2的電子開關(guān)IC12, IC13,根據(jù)探頭接收到的反射超聲波信號轉(zhuǎn) 換為方波信號并在節(jié)點(diǎn)處加以耦合，通過C4濾波后輸出給運(yùn)放IC4, IC4接收此方波信號 加以放大并傳輸給主控MCU的XMEGAC0MPARAT0R端子。進(jìn)一步地為運(yùn)放IC4接入電源芯片 IC6加以供電。
[0023] 本發(fā)明的較佳實(shí)施例僅作為描述和解釋，并非對本發(fā)明的技術(shù)方案的限制，本發(fā) 明所要求保護(hù)的主題范圍是由所附權(quán)利要求加以限定的。
【權(quán)利要求】
1. 一種遙控直升機(jī)，包括直升機(jī)本體以及一個(gè)控制它的發(fā)射機(jī)，其特征在于：在所述 直升機(jī)本體中設(shè)有超聲波處理電路，用于檢測所述直升機(jī)本體在飛行過程中沖頂或探底的 距離以控制直升機(jī)本體的飛行動(dòng)作，其中所述超聲波處理電路包括超聲波升壓與驅(qū)動(dòng)電 路、主控MCU以及超聲波信號放大與處理電路，所述的超聲波升壓與驅(qū)動(dòng)電路連接于主控 MCU與超聲波信號放大與處理電路之間，受控于主控MCU發(fā)送超聲波信號，且接收外界反射 的超聲波信號，通過超聲波信號放大與處理電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號發(fā)送給主控MCU，進(jìn)一步包 括電源管理電路，用于對所述超聲波升壓與驅(qū)動(dòng)電路、主控MCU以及超聲波信號放大與處 理電路提供工作電壓，其中所述超聲波升壓與驅(qū)動(dòng)電路具有：上超聲波傳感器，用于感測所 述直升機(jī)本體的沖頂距離；下超聲波傳感器，用于感測所述直升機(jī)本體的探底距離；以及 升壓驅(qū)動(dòng)電路，連接于所述主控MCU與上超聲波傳感器、下超聲波傳感器之間，用于傳輸來 自主控MCU的超聲波驅(qū)動(dòng)信號，以控制所述上超聲波傳感器、下超聲波傳感器的工作狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控直升機(jī)，其特征在于：進(jìn)一步在所述的直升機(jī)本體上設(shè) 置連接所述主控MCU的狀態(tài)開關(guān)，用于設(shè)定遙控直升機(jī)的多個(gè)使用狀態(tài)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控直升機(jī)，其特征在于：所述主控MCU進(jìn)一步連接和控制 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路，用于根據(jù)超聲波信號放大與處理電路傳遞的數(shù)字信號驅(qū)動(dòng)直升機(jī)本體馬達(dá) 的轉(zhuǎn)速。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控直升機(jī)，其特征在于：所述主控MCU進(jìn)一步根據(jù)來自發(fā) 射機(jī)的使用狀態(tài)信號控制所述超聲波處理電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3之任一項(xiàng)所述的遙控直升機(jī)，其特征在于：在第一使用狀態(tài)下， 在所述的直升機(jī)本體在一個(gè)封閉空間內(nèi)飛行的過程中，若所述上超聲波傳感器感測到直升 機(jī)本體距離封閉空間的頂面小于第一設(shè)定值時(shí)，控制馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路減低直升機(jī)本體馬達(dá)的 轉(zhuǎn)速直至所述距離大于第一設(shè)定值；若所述下超聲波傳感器感測到直升機(jī)本體距離封閉空 間的底面小于第二設(shè)定值時(shí)，控制馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路增大直升機(jī)本體馬達(dá)的轉(zhuǎn)速直至所述距離 大于第二設(shè)定值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至3之任一項(xiàng)所述的遙控直升機(jī)，其特征在于：在第二使用狀態(tài)下， 在所述的直升機(jī)本體在一個(gè)封閉空間內(nèi)飛行的過程中，若所述上超聲波傳感器感測到直升 機(jī)本體距離封閉空間的頂面小于第一設(shè)定值時(shí)，控制馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路減低直升機(jī)本體馬達(dá)的 轉(zhuǎn)速直至所述距離大于第一設(shè)定值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控直升機(jī)，其特征在于：所述升壓驅(qū)動(dòng)電路包括連接所述 主控MCU引腳的使能端及電子開關(guān)，以及連接此等電子開關(guān)的升壓電路，通過使能端激勵(lì) 所述電子開關(guān)導(dǎo)通，以傳遞給升壓電路電壓信號進(jìn)行升壓后，經(jīng)過上超聲波傳感器或下超 聲波傳感器發(fā)射超聲波信號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的遙控直升機(jī)，其特征在于：所述使能端包括MOS開關(guān)陣列，激 勵(lì)電子開關(guān)產(chǎn)生方波信號。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控直升機(jī)，其特征在于：所述超聲波信號放大與處理電路 包括連接所述上、下超聲波傳感器的電子開關(guān)，根據(jù)接收到的超聲波信號轉(zhuǎn)換為方波信號 并加以耦合；運(yùn)放，接收此方波信號加以放大并傳輸給主控MCU。
【文檔編號】G08C23/02GK104107549SQ201410320619
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】丁建峰, 陳曼天, 芮章杰, 陳向陽, 沈昌群 申請人:浙江飛神車業(yè)有限公司