淺談遙控模型車

 
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。
 
圖一 遙控車方塊圖。
圖一 遙控車方塊圖。
 
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。
 
圖二 一般遙控汽車。 圖三 進階遙控汽車。
圖二 一般遙控汽車。 圖三 進階遙控汽車。
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。
圖四 燃油遙控汽車。 圖五 樂高機器人。
圖四 燃油遙控汽車。 圖五 樂高機器人。