小型遙控轉臺系統設計

摘要：設計了一種能無(wú)線(xiàn)遙控的小型攝像頭驅動(dòng)控制轉臺系統，通過(guò)對無(wú)線(xiàn)遙控器上簡(jiǎn)單按鍵的操作既可使遠處攝像頭瞄準不同角度的目標，又同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)取景。文中詳細闡述了系統的組成原理和軟硬件設計，經(jīng)過(guò)實(shí)際驗證該系統具有可擴展性好、成本低廉、性能穩定的特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)遙控；直流減速電機；PWM

在云臺或攝像頭等微型轉臺的民用或商用系統中，需要根據被監控目標的方向對轉臺作出快速旋轉等操作，并要求其響應速度快并且穩定。因此系統設計應用了Silicon公司的C8051F020單片機為控制核心，集成功率芯片驅動(dòng)直流減速電機推動(dòng)小型轉臺，使具有遠端遙控操作簡(jiǎn)易，體積小，成本低，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，是一款高集成度，小型的伺服系統。

1 系統組成及原理
整個(gè)系統南兩部分組成：云臺驅動(dòng)執行機構和操作控制器，分別如圖1和圖2所示。為了設計和調試統一、簡(jiǎn)單，兩部分都采用了C8051系列單片機為控制核心，轉臺速度采用旋鈕變位器控制，通過(guò)模擬量采集獲取轉臺旋轉方向和速度信號。轉臺驅動(dòng)執行機構采用直流減速電機，通過(guò)12 V電池供電，其他控制電路可由12 V變換為需要的5 V或3．3 V電壓信號。電機選用額定電壓為12 V的MAXON直流有刷電機，自帶減速機構，并且尾部同軸安裝了精密多圈變位器，用于反饋轉動(dòng)位置信號。電機功率驅動(dòng)芯片應用了美國國家半導體公司(NS)推出的專(zhuān)用于直流電動(dòng)機驅動(dòng)的H橋器件LMD18200。它廣泛應用于打印機、機器人和各種自動(dòng)化控制領(lǐng)域。

無(wú)線(xiàn)遙控裝置用nRF403芯片作為核心收發(fā)器件，利用nRF403芯片和C8051F120單片機的簡(jiǎn)單接口完成無(wú)線(xiàn)收發(fā)功能。nRF403是一個(gè)單片RF收發(fā)芯片，具有FSK調制和解調能力，抗干擾能力強，適合工業(yè)控制。其主要性能指標為：
(1)靈敏度高達-105 dBm；
(2)最大發(fā)射功率達+10 dBm；
(3)工作頻率范圍：433～315 MHz；
(4)電源電壓：2．7～3．6 V；
(5)最大數據速率：20 kb／s；
(6)頻偏：±15 kHz。
其特性完全能滿(mǎn)足本系統遙控要求。

2 云臺驅動(dòng)執行機構設計
2．1 硬件電路設計
整個(gè)電路分為控制電路、驅動(dòng)電路和無(wú)線(xiàn)接收三個(gè)功能部分。以C8051系列單片機為控制核心，而電機驅動(dòng)部分采用LMD18200，它可以與單片機、直流電機和多圈變位器構成一個(gè)完整的運動(dòng)控制系統。整個(gè)驅動(dòng)執行機構由12V電池供電，經(jīng)隔離電源轉換成5 V和3．3 V電源，為單片機和無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路供電?？刂齐娐?、無(wú)線(xiàn)接收與驅動(dòng)電路的信號用光耦隔離，保證了系統的穩定性和可靠性。