数字技术在无线电遥控上的发展与应用

山西电子技术2009年第4期综 述收稿日期:2009-04-20作者简介:张长林(1954-),男,吉林四平人,工程师。

文章编号:1674-4578(2009)04-0087-01数字技术在无线电遥控上的发展与应用张长林(四平无线电监测站,吉林四平136000)摘 要:综述了无线电遥控技术的国内外研究发展现状及趋势,用微处理器及数字技术应用到无线电遥控领域,把模拟信号变为数字信号,提高了稳定性和安全性,是对传统产业创新性的改造,大大加快我国工业自动化水平。

结合在钢铁制造业的应用探讨了其在工程机械领域的广泛应用。

关键词:无线电遥控;数字通信技术;控制系统的应用中图分类号:T N99 文献标识码:A0 引言无线电遥控技术,结合了工业控制技术和无线通信技术的优点,可以广泛应用于工程机械等领域,不但提高工程机械的自动化程度和可操作性,还改善了操作人员的工作环境,降低了由于视觉受限制所带来的误操作事故。

在工程机械如建筑业、采矿业等行业得到了广泛应用,加快了国家工业化的进程。

1 无线电遥控技术基本原理无线电遥控技术的基本工作原理:首先,无线电遥控系统将操作者或机器的控制指令进行数字化处理(包括对信号的滤波,A /D 转化等处理),变为易于处理的数字信号;其次,对数字指令信号进行编码处理;再次,指令信号在经发射系统进行数字调制后,通过发射天线以无线电波的方式传递给远处的接收系统。

最后,接收系统通过接收天线把带控制指令的无线电波接收下来,经过解调和解码,转换为控制指令,实现对各种类型阀的控制。

由于无线电遥控技术在工程机械领域占有重要地位,它也越来越受到各国的重视,都投入了很多的技术力量和资金进行研究开发。

虽然红外遥控也可以实现控制技术的远程遥控,但是由于红外遥控存在对工作背景要求高、能耗高、传输距离短(一般不会超过10米),且必需在同一直线上,中间不能有任何障碍物以及易受工业热辐射影响等缺点,使得无线电遥控技术成为当前研究的主要方向。

2 无线电遥控技术的研究现状及趋势2.1 无线电遥控技术的研究现状最初,工业控制系统都是采用有线遥控方式进行的。

早在60年代初期,人们就能利用拖缆遥控装置来控制液压机械上的手动、液压多路阀,操作时通过拖缆遥控装置上的双向单轴摇杆输出线性比例信号来控制液压比例多路阀,线控盒摇杆的信号完全能模拟液压多路阀上手动拉杆的动作。

虽然这种方式也可以使操作人员在作业区外对机械设备进行操作控制,但是由于控制信号在电缆线中的衰减,使得遥控的距离有限,同时由于电缆线的存在,影响了操作的灵活性,而且数米长的电缆经常是生产事故中的主要根源。

随着数字无线电技术的成熟,把数字无线电技术引入无线电遥控系统成为了可能。

由于无线电遥控技术是通过无线电波来传递控制指令,完全消除了拖缆式遥控装置所带来的故障隐患。

但是一开始的无线电遥控系统都只能发射简单的指令,如:打开/关闭等指令。

进入70年代后,随着大规模集成电路及专用微处理器的出现,开发出了可靠性更高的手持式无线遥控系统。

后来,随着数字处理技术的快速发展,无线数字通信技术的日趋成熟,利用数字通信技术的抗干扰能力强、易于对数字信号进行各种处理等等的优点,使得遥控系统的抗干扰性能逐步提高,安全性能大大改善;与此同时,模拟集成电路设计的迅速发展,各种高精度的模拟/数字转换器(A/D)和数字/模拟转换器(D/A)的研制成功,并把他们应用到无线电遥控系统中,使得无线电遥控系统不但能够传输开关信号,也能够传输模拟控制量并且对控制指令有较高分辨能力,也就是说,无线电遥控系统不但能够控制普通的电磁开关阀,而且能够控制比例阀。

由于无线电遥控技术既有工业控制技术的优点,又有无线电技术的优点,因此它有着很广泛的应用,特别是在工程机械领域中。

无线电遥控系统的典型应用场合如工业行车、汽车吊、随车吊、混凝土泵(臂架)车、钢铁制造业等。

80年代初,美国K r aft T eleRo btics 和约翰#迪尔等公司,相继开发出无线遥控系统,并应用于挖掘机中,成功推出遥控挖掘机。

其中,比较典型的是约翰#迪尔公司的690CR 型遥控挖掘机。

1983年,日本小松制作所研究开发了各种工作装置的微动控制和复合动作的无线电操纵,并成功改装P C200-2型液压挖掘机。

1987年,德国H BC 公司研制成功应用于工程机械领域的工业无线电遥控装置。

这种遥控装置采用了先进的数字化通信技术,传输的比例控制信号安全、可靠和实用,并对发射的指令有很高的分辨率;在接收端使用模拟技术可以使执行机构的加速、减速动作与无线电遥控装置发射器上的动作完全成比例,从而实现对执行机构的无级控制。

利用它,结合液压比例伺服驱动机构、液压比例多路阀和液压减压阀及普通电磁控制开关阀,就可以实现工程机械的无线遥控。

德国HBC 无线电遥控系统采用的比例输出信号(0~5V/10V 、4~20mA 、PWM 0-2A)可与多个厂家液压多路阀信号匹配,可模拟手动操作方式达到与液压控制系统互相间的协调。

与国外对无线电遥控技术的研究应用相比较,国内则相(下转第92页)进行修改或专门设计,以适应不同的航空电子通信和日新月图4 M IL -ST D -1553系统核心设计实施示意异的升级之间的微小差异。

像Condo r Eng ineer ing 的M IL -ST D -1553、1M b 和10M b 的FlightCO RE IP 这样的通信核心,提供了一种直接而灵活的方法,可有效地解决日益增长的功能和废弃问题。

参考文献[1] (美)贝斯(U w e M eyer -Baese).数字信号处理的FPG A实现[M ].北京:清华大学出版社,2003.1.[2] 张欣.V L SI 数字信号处理-设计与实现[M ].北京:科学出版社,2003.[3] (英)渥伦斯基.V H DL 数字系统设计[M ].第2版.北京:电子工业出版社,2004.7.[4] 侯伯亨,顾新.VH DL 硬件描述语言与数字逻辑电路设计[M ].西安:西安电子科技大学出版社,1999.[5] 冯涛,王程.可编程逻辑器件开发技术M A X +PL U SÒ入门与提高[M ].北京:人民邮电出版社,2002.[6] 王金明.数字系统设计与Ver ilog H DL [M ].北京:电子工业出版社,2004.1.[7] 欧伟明.基于M CU F PG ART OS 的电子系统设计方法与实例[M ].北京:航空航天大学出版社,2007.7.Application of FPGA Technology in Avionics S ystem DesignXie Xiao -ming(X i .an A v iation Pr of essional T echnology I nstitute,X i 'an Shaanx i 710089,China)Abstract:T he implementatio n of scene pr og rammable gat e ar ray (F PG A)co re has manifested that it is an advanced modern avio nics desig n method.T he char acteristics o f this techno lo gy is the disuse o f module management,r educing of design r isks,enhancing of integ ration rate,reducing of vo lume,r educe o f power lo ss and the enhancing of breakdow n av erag e time inter val (M T BF)and so on.Based o n F PG A,an intellectua l propert y rights co re is jo ined,namely M IL -ST D -1553,thus it say s g oo d -bye to the ASIC tr adit ion thor oughly.It causes the avio nics system design to obtain an ordinar y character istic and beco mes a very specialized hig h -qualit y system.Key words:aviation;electr onic;sy st em;FP GA techno log y;desig ns (上接第87页)对比较晚,技术相对也落后一些。

上海宝山钢铁公司于1997年引入H BC 无线遥控系统、意大利F ABERCOM 的比例液压伺服模块,对黄河工程机械厂生产的ZY 65型履带式装载机进行了遥控改造,使其成为一台遥控装载机。

2.2 无线电遥控技术研究和发展趋势随着数字通信技术和超大规模集成电路的高速发展,把数字通信技术和高性能、高集成度的集成电路应用到无线电遥控技术中,使得无线电遥控制器的性能更加完善,可靠性更加高。

它们都推动着无线电遥控技术的发展,具体表现在以下几个方面:(1)超大规模集成电路的飞速发展使无线电遥控制器硬件电路的可靠性提高,同时为实现更强大的功能提供了可能性;(2)数字通信技术提高了无线电遥控制器的性能;(3)纠错编码技术提高了无线电液遥控制器的抗干扰能力。

3 无线电遥控技术在刚铁制造业中的应用钢铁生产企业是在高温下生产的,工人劳动强度高,危险性大,是广泛应用遥控技术的行业。

如电炉的转动,行车的上料和运输,都可以运用遥控技术来实现和完成,可以极大的保障工人的安全,减轻劳动强度,提高生产效率。

4 结语由于无线电遥控技术具有多方面的优点,又加上数字技术对它进行改造,在工程机械领域得到了广泛的应用。

用无线遥控技术应用于工程制造与生产系统,将具有重要的工程应用意义,将大大加快我国工业化的进程。

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