遥控玩具车文献综述.docx

河北科技师范学院文献综述基于遥控玩具车的控制原理分析 专 业 名 称： 电子信息工程 学 生 姓 名： 学 生 学 号： 指 导 教 师： 实 习 日 期： 2013年 11月 摘要：遥控玩具车行业在我国还是一个新兴行业，目前还处在起步和发展阶段，同时也是一个随着改革开放不断深化而得到发展的行业。我国遥控玩具车行业存在两个显著特征是：一、产品以外销为主，内销只占较小的比例，国内市场潜力巨大；二、遥控玩具车生产主要针对儿童，成人遥控玩具车稀缺，远远不能满足目前成人市场的需求。因此可以认为，开拓国际市场时充分关注国内市场与开发，成人遥控玩具车将是玩具向纵深发展的主要方向。关键字：玩具车 现状 控制原理 稀缺 引言 近几年我国玩具汽车行业发展速度较快，受益于玩具汽车行业生产技术不断提高以及下游需求市场不断扩大，玩具汽车行业在国内和国际市场上发展形势都十分看好。虽然受金融危机影响使得玩具汽车行业近两年发展速度略有减缓，但随着我国国民经济的快速发展以及国际金融危机的逐渐消退，我国玩具汽车行业重新迎来良好的发展机遇。进入2012年我国玩具汽车行业面临新的发展形势，由于新进入企业不断增多，上游原材料价格持续上涨，导致行业利润降低，因此我国玩具汽车行业市场竞争也日趋激烈。面对这一现状，玩具汽车行业业内企业要积极应对，注重培养创新能力，不断提高自身生产技术，加强企业竞争优势。目前我国的遥控玩具生产设计与销售都主要针对儿童，市场上成人遥控玩具难觅踪迹。到目前为止我国还没有专门的成人遥控玩具生产企业，市面上的成人遥控玩具专柜也是凤毛麟角。利用单片机等微处理器控制的遥控汽车更是鲜有耳闻。之所以会出现这样的情况，主要是由于现在市场上的玩具车功能单一，不能满足成年人追求挑战的心理。本文首先就现在市场上流行的各类玩具车的控制原理，然后对玩具车的市场进行分析，最后探索出一种介于两者之间的玩具汽车，市场定位在青年人群。 玩具车常见的控制原理2.1 动力控制直流减速电机以其控制简单，成本低，输出力矩大的特点，成为所有玩具车的主要动力。直流电机的控制主要有速度和转向的控制，由于直流电机的转速和输入电压成正比，控制转速现在主流的方法是改变电机的输入端电压，以此来获得不同的转速。电机的转向控制则只需改变输入电压的正负极便可方便的改变转向。玩具遥控汽车的遥控上控制转速一般只有一个或两个档位，因此遥控汽车上只需采用简单的一级分压原理便可实现两个档位的调速，主流的控制方式是采用电阻分压的方式进行一级或两级调速。这种控制方式的优点是控制简单，电路设计成本低，缺点是不能实现平滑调速，由于采用电阻分压，当电机在低转速时会有相当一部分电能消耗在分压电阻上，因此这种方法既不能平滑调速也不节能，这一个特征也直接制约了遥控汽车的适用人群，一个只有两个固定档位的遥控汽车又怎么能勾起年轻人的兴趣呢？玩具车上电机的正反转控制电路一般采用四个达林顿管组成的H桥控制电路，这种控制方式的优点是控制简单、响应速度快，但不能通过很大的电流，只能应用在较小的电机上。功率很大的电机则采用两个继电器控制，这种控制方式的优点是可以通过很大的电流，但由于继电器室通过触点进行吸合，因此响应速度慢。2.2 转向控制玩具车上的转向控制也大都采用直流减速电机，靠减速电机输出轴带动一个弯轴去推动连接两个前轮的轴，从而实现转向。减速电机控制转向时由于只要求输出轴转过特定的角度（一般在90度以内），因此怎么能让直流减速电机转到相应位置时输出轴就停止转动是设计的关键。低端的玩具车上采用滑动摩擦的方式来实现，即在电机的一级降速时采用摩擦传动的方式，当输出轴转到特定的角度时，会有机械挡片阻止连接杆的进一步移动，从而阻止减速电机输出轴的转动，阻力骤然增大，超过滑动摩擦的系数，这时电机和齿轮箱之间便一直采用滑动摩擦的方式，类似于“打滑”，这是齿轮箱输出的力矩和机械阻力保持平衡，这就是为什么前轮在转到底之后还会听到电机转的缘故。两个前轮连接轴有复位弹簧，当电机停转之后在复位弹簧的作用下，前轮会恢复到中间位置。高端的玩具汽车上，前轮控制则采用了闭环控制的方式，这种方式的控制没有复位弹簧，但减速电机的输出轴在转动的同时会带动一个多点开关，当输出轴转到特定角度时，会输出一个反馈信号，控制电路收到反馈信号之后会停止对电机的输出，这时由于没有复位弹簧，前轮的位置将保持，电机也不再转动。这种控制方式最大的特点是实现了节能，虽然车上没有复位弹簧，但遥控器上的推杆是带有复位弹簧的，也就是说每一次转弯后遥控器都会再发出一个复位信号，从而让减速电机输出轴恢复到原位。2.3制动控制由于空间的限制，我们能见到的大多数遥控玩具汽车是不带机械刹车装置的。低端的玩具车干脆没有刹车装置，只是简单靠自身摩擦力制动。高端的带有差速装置的玩具车电机停止后可以依靠差速装置自动停车。以上两种方法不需要人为的去控制，玩具车自己就可以实现停止，但缺点是玩具车不会立即停止，停止的时间跟车速有直接的关系，因此这种靠玩具车自己制动的方法并不可行。第二种方式是能耗制动方式，这种制动方式在大型直流电机里常用到，在一些高档玩具车里也见到过这样的制动方式，但这种制动方式仍会使小车滑行一段距离，所以这种制动方式常和其他制动方式结合起来。那么市面上流行的那些遥控车该如何刹车呢？那就是倒转，轻型的遥控车都通过遥控控制倒转的方式进行刹车，这种方式不需要额外的什么零件，直接通过遥控就可以控制，但控制时间需要一定的技术，对于儿童这样的控制方式他们并不能掌握。这种控制方式也只是适合对于遥控汽车熟练操作的一部分人。但也有它的局限性，由于电机瞬间倒转会给减速箱带来一个很大的惯性冲击，大多数的减速箱都是尼龙齿轮，若玩具车的质量很重的话，瞬间倒转极有可能因为惯性太大而把齿轮打坏，因此这样一个制约条件直接制约着玩具汽车朝着大型化的发展。2.4 数据传输遥控车的数据传输有无线电传输和红外线传输两种。这两种最大的特点就是硬件电路简单，不需要专用的射频芯片，仅用几个电感电容电阻往往就能够搭接出来一套接收装置，类似于老式收音机的传输方式。但这种传输方式也有他的缺点，那就是传输数据量不大，再加上数字主控制芯片的速度不是很快，一般他们传输的都是开关量，这也直接导致了玩具车不能平滑控制调速的结果。红外线最大的缺点就是传输距离不够长，大多的遥控车上也都是用它传的开关量。再者由于这些控制电路都是批量生产，因此两种同样的遥控车在一起极有可能会造成信号的冲突。 竞争态势过去由于进口关税的问题，国外生产的遥控汽车在国内市场的售价普遍昂贵。因此他们往往采取合资经营的方式把国外的设计和原料运到国内进行加工，在渗透国内中具有很大的优势。目前世界著名的玩具车企业几乎都在国内设有分厂或与国内厂家合作生产玩具车。像生产电子宠物的日本万代公司。加入WTO后原有的关税壁垒消除，国外玩具厂商大举进入中国，这对原本就不太景气的国内玩具市场来说不失为好事，但对国内的生产厂家来说无疑是雪上加霜。 总结与展望通过以上对现有的遥控汽车的各项功能的控制原理不难得出，制约遥控汽车不能在年轻人中流行的一个最重要的原因就是控制功能的单一，另外就是无线电传输技术的复杂性，使得它不能被大众所掌握。于是有人一直想，如何通过自己的思想，去设计出一款符合自己的遥控汽车。近年来由于单片机等微处理器的流行，普通大众设计出多功能的遥控汽车控制系统正在一步步成为现实。由于单片机运算速度之快，再结合上无线射频芯片，传统的遥控汽车控制系统正朝着一步步被微处理器取代的方向发展。由于微处理器的速度之快，可以在瞬间采集到不同的控制量，通过射频芯片高速传输。由于专用电机驱动芯片的出现，实现平滑调速将不再是梦想，由于舵机的出现，实现平滑转向也不再是梦想。由于微处理器的兴起，遥控汽车的发展正朝着智能化的方向发展，功能会越来越多，控制也会越来越具有技术性，这些自然会吸引年轻人的眼光。鉴于国内遥控汽车市场潜力巨大的事实，国内遥控汽车厂家在积极开拓国际市场时也应充分关注国内市场。随着玩具车产品结构调整的加快，益智玩具车和数字化智能玩具所占比重正不断增加，同时遥控玩具车适用范围也在不断扩大，成人玩具车正在增多，越来越多的成年人已开始钟情于遥控玩具车，这说明玩具的销售对象正在从儿童扩大到成年人，针对成人研制和开发的遥控玩具车正逐渐成为玩具市场的新热点。和儿童消费群体相比成年人消费群体更具购买玩具的经济实力，因此我国数亿成人的玩具消费市场蕴藏着巨大的商机。因而可以认为，国内市场与成人市场将是我国玩具行业向纵深发展的主要方向 参考资料 1中国社会调查事务所 (SSCI) 玩具车市场调查报告 1999年2 2480亿成人玩具车市场等你来开发 200206063 中国玩具车市场状况中华大黄页4 玩