電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李誠(chéng)）在上一周的拆解文章中，筆者通過(guò)電路結(jié)構(gòu)圖與文字的方式，向大家講解了，RC遙控車(chē)如何通過(guò)空心杯電機(jī)、差速器與2.4G跳頻控制，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛平跑漂移。今天這篇文章，將向大家講解，RC遙控車(chē)的遙控器搖桿與主板，如何在無(wú)接觸的情況下通信，并完成“油門(mén)”與轉(zhuǎn)向的線性控制。

遙控器外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)

遙控器外觀采用圓潤(rùn)的曲線設(shè)計(jì)，使得遙控器能夠很好的被手心包裹，并且兩側(cè)較寬，可滿足各種大小手型的握持需求。雖然，官方并沒(méi)有說(shuō)特別說(shuō)明這款遙控器，是否采用了人體工學(xué)的設(shè)計(jì)，但是在握持手感上確實(shí)不錯(cuò)。

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遙控器正面有兩個(gè)只有前后、左右，單一的方向控制搖桿，以及電源開(kāi)關(guān)鍵與車(chē)輪扭矩微調(diào)旋鈕。背面是可容納兩顆7號(hào)電池的電池倉(cāng)。



遙控器內(nèi)部由搖桿和主板兩部分組成。通過(guò)驚奇的拆解發(fā)現(xiàn)，遙控器用于控制方向的搖桿與主板，竟然是兩個(gè)相互獨(dú)立的個(gè)體，并且搖桿與主板之間并沒(méi)有使用任何觸點(diǎn)和導(dǎo)線，將他們二者連接在一起。整個(gè)遙控器中有且僅有的導(dǎo)線，是兩根從電池倉(cāng)引出為主板供電的電源線。那么遙控器搖桿的控制信號(hào)，究竟是如何在非接觸的情況下傳遞到主板的呢？

磁懸浮霍爾傳感技術(shù)，油門(mén)、轉(zhuǎn)向線性控制的關(guān)鍵

據(jù)介紹，此款RC遙控車(chē)遙控器最大的亮點(diǎn)，在于磁懸浮霍爾傳感技術(shù)非接觸式控制技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)不僅可以避免器件之間物理接觸帶來(lái)的磨損，還可以通過(guò)改變搖桿傾斜率，完成油門(mén)、轉(zhuǎn)向全比例控制，模擬真車(chē)線性加速的真實(shí)感。



在結(jié)構(gòu)層面上，其實(shí)油門(mén)控制搖桿與轉(zhuǎn)向搖桿是一模一樣的，只不過(guò)由于控制方向的不同，他們的擺放位置也有所不同。



搖桿內(nèi)部使用了一根連桿和彈簧進(jìn)行支撐，側(cè)面是一顆圓形的磁鐵，當(dāng)搖桿做前、后往復(fù)式機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)，側(cè)邊的磁鐵也會(huì)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。

經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，搖桿側(cè)邊磁鐵和我們?nèi)粘＝佑|到的磁鐵不同，該磁鐵的磁力呈線性分布的狀態(tài)，中間紅點(diǎn)處沒(méi)有磁力，向左右兩邊逐漸增強(qiáng)。

正是這顆磁力呈線性分布的磁鐵與主板對(duì)應(yīng)位置上的霍爾傳感器，構(gòu)建了一套非接觸式磁懸浮霍爾傳感控制系統(tǒng)。正因如此，霍爾傳感器可以根據(jù)磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化，在主板不接觸搖桿的情況下完成通信，感知搖桿的傾斜角度。



另外，遙控器里所使用的傳感器，是來(lái)自麥歌恩的線性霍爾傳感器MT9102，其受到磁場(chǎng)影響后，會(huì)輸出線性電壓。并且輸出電壓還與磁鐵的磁極有關(guān)，從數(shù)據(jù)手冊(cè)里的磁場(chǎng)傳輸特性圖可以看出，當(dāng)輸出電壓為1/2 Vcc時(shí)，就代表傳感器沒(méi)有感應(yīng)到磁場(chǎng)，也意味著搖桿處于復(fù)位狀態(tài)，磁鐵上的紅點(diǎn)居中。當(dāng)推動(dòng)搖桿，線性霍爾傳感器偵測(cè)到搖桿上的磁極和磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，線性霍爾傳感器的輸出電壓也會(huì)隨之變化，主控芯片就可以根據(jù)霍爾傳感器的輸出電壓變化，判斷搖桿發(fā)出的指令，究竟是轉(zhuǎn)向指令還是油門(mén)指令。同時(shí)，輸出電壓的線性變化，也為模擬真車(chē)油門(mén)、轉(zhuǎn)向的線性控制，提供了有利的條件。

MCU與2.4G射頻收發(fā)電路

由于遙控器功能單一，只有油門(mén)和轉(zhuǎn)向兩種功能，因此主板電路也并不復(fù)雜。除了油門(mén)、轉(zhuǎn)向感應(yīng)電路之外，就只有一個(gè)主控電路和2.4G射頻收發(fā)電路。



主控電路所使用的芯片，是來(lái)自兆易創(chuàng)新的32位MCU GD32E230。該芯片在電路中主要用于讀取線性霍爾傳感器輸出端的電壓變化，將讀取到的電壓值與數(shù)據(jù)庫(kù)里的參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，以此判斷搖桿的實(shí)時(shí)控制指令。



經(jīng)過(guò)MCU判斷后的控制指令，最終會(huì)傳遞到MCU左側(cè)的射頻芯片，進(jìn)行調(diào)制、輸出。在該電路中所使用的射頻芯片，是來(lái)自南京中科微的Si24R1，具有低功耗、開(kāi)發(fā)難度低等特點(diǎn)， 只需要MCU通過(guò) SPI 接口對(duì)芯片少數(shù)幾個(gè)寄存器配置即可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)通信。并且，從遙控器的射頻收發(fā)電路結(jié)構(gòu)就能看出，該芯片的系統(tǒng)應(yīng)用成本很低，只需要一個(gè)MCU和少量外圍無(wú)源器件即可以組成一個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)。

總結(jié)

通過(guò)拆解得知，這款遙控器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要由磁場(chǎng)強(qiáng)度感應(yīng)、識(shí)別判斷指令、讀取指令（調(diào)制信號(hào)）和發(fā)射信號(hào)四部分構(gòu)成。



其中，非接觸式磁懸浮霍爾控制系統(tǒng)由，2.4G射頻收發(fā)芯片、控制MCU和兩顆線性霍爾傳感器與兩顆磁鐵構(gòu)成。并且，每顆磁鐵與線性霍爾傳感器構(gòu)成一組感應(yīng)電路，每組電路分別與MCU一個(gè)引腳相連，各代表一種工作姿態(tài)（油門(mén)、轉(zhuǎn)向）。

在使用搖桿控制遙控車(chē)時(shí)，線性霍爾傳感器會(huì)實(shí)時(shí)感應(yīng)磁鐵磁極與磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，并根據(jù)磁場(chǎng)強(qiáng)度輸出對(duì)應(yīng)電壓。當(dāng)MCU接收到電信號(hào)時(shí)，首先會(huì)根據(jù)引腳判斷工作姿態(tài)（油門(mén)、轉(zhuǎn)向），再根據(jù)電壓大小，向射頻芯片輸入相應(yīng)的控制指令，最后經(jīng)射頻芯片調(diào)制后向遙控車(chē)發(fā)出。

在實(shí)際操控過(guò)程中，遙控車(chē)還可以根據(jù)霍爾傳感器輸出電壓的線性變化模擬真車(chē)的油門(mén)與轉(zhuǎn)向，搖桿推得越深，速度跑的越快，轉(zhuǎn)向越大，車(chē)輪的轉(zhuǎn)角也越大。