文/郭昭霖 高雄海洋大學助理教授 |
小時候,每一個小女生都想 擁有一個洋娃娃,而小男生的夢 想是無線玩具,最常看到的是遙 控車、船、飛機或是機器人。而 無線控制中最重要的就是無線裝 置的通訊,其實無線裝置只是有 線遙控器的一個延伸,將“線" 的部分以無線電波方式傳遞訊 號,就好比童軍中的旗號用來傳 遞訊息,一面打出旗號,另一面 接受旗號。 遙控車的方塊圖如圖一所 示,主要可以區分為遙控器和車 體兩個部分,無線控制器就好比 打旗號的童軍在下達命令,而遙 控車子就好比接受旗號的童軍, 接受到旗號命令後控制車依其指令動作。
遙控器部分:主要包含編碼電 路和無線發射器;編碼電路是將左右控 制的信號和進退控制的信號結合在一 起,並且將這兩者的信號編排成一個串 列信號傳送給無線發射器。當無線發射 器接受到控制訊號時,會以一個位元 (0或1)一個位元的方式由發射端傳送 給遙控車的無線接收裝置。遙控車的部 分:包括前輪轉向的伺服馬達、後輪驅 動的直流馬達(或引擎)、無線接收電 路及馬達驅動電路(或引擎驅動機構) 和機械框架。
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圖一 遙控車方塊圖。 |
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遙控車的機械框架是用以托載 整台車的機電元件,無線接收電路 則是接收由遙控器傳送過來的控制 命令,經過解碼器解碼後將控制命 令轉變成數位的控制信號,這些信 號分別依控制命令經由驅動電路控 制前輪和後輪的動作。 一般型的遙控汽車, 前輪只 有向左或向右轉動,進階遙控汽車 則可以經由脈衝調變(pulse width modulation, PWM)方式控制前輪角 度轉動,目前有些學術單位是利用 機器人的關節伺服馬達來調整轉動 角度,而這種伺服馬達是以通訊傳 輸方式下達控制命令,並且可以自 動補償使馬達角度達到精確,而不 像傳統方式直接給予驅動電路控制 信號。 一般型遙控汽車,前進和後退 只有一種速度,就是給予通電或反向通 電,停止的話就沒有電流供給馬達, 由於電流的大小決定直流馬達轉速的 快慢,故當遙控車剛充電完成,跑的速 度是最快,而電力快用完時因電壓下降 而導致電流減少,此時通過馬達的電流 變小所以轉動的速度就會變慢;進階型 的遙控汽車則給予脈衝調變信號調整轉 速,或是控制引擎油門大小來控制轉 速,使達到速度控制的效果。
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圖二 一般遙控汽車。 |
圖三 進階遙控汽車。 |
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圖二為一 般常見的遙控汽車,操作簡單易於控 制,轉彎角度和速度方面無法細膩掌 控;圖三為進階型的遙控汽車在操控方 面可以細膩的控制轉彎角度和速度,並 且有較大的馬力輸出,可以控制的距離 也較遠;圖四為燃油的遙控汽車,其動 力為引擎具有較大的動力,一般進階的 玩家會花較多的時間做性能改裝, 玩這種遙控汽車的玩家也需要有較 多的專業知識和瞭解其機電結構。 以輪子為驅動之輪型機器人是 遙控車的延伸,近年來,從小學生 到大專生,甚至研究所的學生投入 在該方面的研究和競技。積木是許 多人從小到大的共同記憶,經由積 木的組裝可以形成不同的樣式,如 車子、機器人等等,圖五是由樂高 積木所組成的輪型機器人。控制器 是一個微電腦,可以撰寫程式控制 動作,也可以經由遙控裝置控制其 功能,如:「以智慧手機、電腦等 等發射無線信號,命令樂高機器人 動作,讓許多有創意的想法可以經 由積木和控制器簡單的實現」,其 過程除了創意外還有機構的組成, 微電腦數位的控制和程序流程的安 排。未來是創意和資訊的時代,以 遙控車為出發點,讓創意無限的延 伸,生活會更精彩。 |
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圖四 燃油遙控汽車。 |
圖五 樂高機器人。 |
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