(57)【要約】【課題】汎用性のある無線制御装置を提供すること【解決手段】段階入力１１０ａ、１１０ｂと入切入力１２０ａ、１２０ｂは、他の機器を操作するための操作信号を発生する。小型マイクロコンピュータ１４０は、前記操作信号を前記他の機器が操作される手順に並べて、第１のデータ６３０を構成する。また、小型マイクロコンピュータ１４０は、第１のデータ６３０を全て反転したを第２のデータ６４０を作成する。そして、第２のデータ６４０が第１のデータ６３０の後になるように処理する。高周波送信回路１６０は、第１のデータ６３０と第２のデータ６４０を送信する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の機器を操作するための操作信号を発生する入力と、
前記操作信号を前記他の機器が操作される手順に並べて第１のデータを構成し、前記データを全て反転した第２のデータを作成し、前記第２のデータが前記第１のデータの後になるように処理する第１の演算回路と、
前記演算回路で生成した前記第１のデータと前記第２のデータを送信する送信回路を有する無線制御装置。
【請求項２】
前記送信回路からの送信された前記第１のデータと前記第２のデータを受信する受信回路と、
前記第１のデータと、前記第２のデータを反転させた第３データとを比較して、前記第１のデータと前記第３のデータのうち一致した信号のみを取り出す第２の演算回路を有する請求項１記載の無線制御装置。
【請求項３】
前記入力は、前記他の機器を段階的に操作させるための段階入力と、前記他の機器に対してオン状態かオフ状態かを操作するための入切入力のいずれか１つを有する請求項１又は２記載の無線制御装置。
【請求項４】
前記入力が前記段階入力であるとき、前記段階入力の入力を変換する変換器を有する請求項３記載の無線制御装置。
【請求項５】
前記第２の演算回路は、前記入力から入力された前記操作信号を前記第２の演算回路の割り込み処理を用いて生成したパルス波により制御する請求項２乃至４のいずれかに記載の無線制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
模型や軽微な装置を無線で制御する無線制御装置の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線制御装置の内、模型等の遊具を制御するものはラジオコントロール、通称ラジコンと呼ばれている。ラジオコントロールは、制御に関する機能に共通点が多い為、規格化が進み、汎用集積回路で大凡の機能を盛り込んだものが安価に市販されている。例えば、室内の遊具を動かす無線装置であれば、制御チャンネル数は２又は４チャンネルで各チャンネルはＯＮ・ＯＦＦ制御が一般的である。また、屋外で模型エンジン等の動力で動く模型自動車や模型船舶は２チャンネルのプロポーショナル方式、同様に飛行機や飛行船は４チャンネルのプロポーショナル方式が一般的である。但し、割り当てられた周波数が２７ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、７２ＭＨｚ等数バンドある為、高周波回路は別と成っている場合が多い。
【０００３】
図１２は、汎用ラジコン集積回路を用いて制御を行うラジコン制御ブロック図である。図１３はラジコンの制御に用いるデータ形式である。ここでは、４チャンネルＯＮ・ＯＦＦ制御を示している。
【０００４】
先ず、入力装置１２１０ａ〜１２１０ｄが入・切の情報と前進・後進の情報を送信専用集積回路１２２５に伝える。送信専用集積回路１２２５は４チャンネルの内、どの入力があったか及び前進か、後退かを検知し、入力状態制御符号と前進・後退制御符号にビットをセットする。高周波送信回路１２４０は発信回路１２２０から供給される送信周波数の高周波にデータを変調し、増幅して空中線１２５０から放射する。受信側は空中線１２６０から高周波変調された情報を受け取る。高周波受信回路１２６５が高周波を検波し、検波された信号を増幅する。受信専用集積回路１２７５が入力状態制御符号と前進・後進制御符号を入手する。入手された制御符号はチャンネル毎にモータ制御装置１２８５ａ〜１２８５ｄに入力される。モータ制御装置１２８５ａ〜１２８５ｄはモータ１２９０ａ〜１２９０ｄに対して回転方向指示と入切の制御を行う。
【０００５】
この例が示す様に、送信側受信側各１個の専用集積回路１２２５、１２７５、送受信用の高周波回路１２４０、１２６５及び発信回路１２２０、１２７０で無線での制御に関わる機能を網羅している。
【０００６】
ＣＰＵを使用したラジオコントロール送信機には、操作部材が操作されたとき、スティックレバーの中間位置および両端位置における操作量検出手段の検出結果が、制御データの中間値及び両端値に対応する値として設定される。スティックレバーがニュートラル位置及び最大・最小位置に位置するとき、操作量検出手段の検出結果が制御データの中間値及び両端値に対応する値として設定される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２６６７４３３号公報（第３−４頁、第３図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の無線制御装置では、市販品の規格、つまりチャンネル数や制御方法は限られている。仕様が一般的な内容から変化すると、汎用集積回路では希望するチャンネル数や制御を満たす集積回路が無い場合が発生する。例えば、４チャンネルの規格の場合、その内２チャンネルがプロポーション方式で、残りの２チャンネルがＯＮ・ＯＦＦ制御が必要な場合は市販品の規格から外れる。このように、汎用の集積回路で対応する事が難しい。
【０００９】
汎用ラジコン用集積回路では出来ない制御方法やチャンネル数を実現する為には、全く新しい回路を設計する事が考えられるが、開発コストや開発期間の面で不利である。そこで、汎用集積回路以外の機能を用いて、希望する機能を持たせる方法が考えられる。従って、小型のマイコンを従来のラジコン用の高周波回路を送信側に於いては送信回路の前段に、受信側に於いては受信回路の後段に組み込み、一部ソフトウエアで制御する事で従来のハードウエアだけでの制御では達成出来なかった汎用性を持たせる事を課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線制御装置は、他の機器を操作するための操作信号を発生する入力と、前記操作信号を前記他の機器が操作される手順に並べて第１のデータを構成し、前記データを全て反転した第２のデータを作成し、前記第２のデータが前記第１のデータの後になるように処理する第１の演算回路と、前記演算回路で生成した前記第１のデータと前記第２のデータを送信する送信回路を有する。
【００１１】
本発明の無線制御装置は、前記送信回路からの送信された前記第１のデータと前記第２のデータを受信する受信回路と、前記第１のデータと、前記第２のデータを反転させた第３データとを比較して、前記第１のデータと前記第３のデータのうち一致した信号のみを取り出す第２の演算回路を有する。
【００１２】
本発明の無線制御装置は、前記入力が前記他の機器を段階的に操作させるための段階入力と、前記他の機器に対してオン状態かオフ状態かを操作するための入切入力のいずれか１つを有する。
【００１３】
本発明の無線制御装置は、前記入力が前記段階入力であるとき、前記段階入力の入力を変換する変換器を有する。
【００１４】
本発明の無線制御装置は、前記第２の演算回路が前記入力から入力された前記操作信号を前記第２の演算回路の割り込み処理を用いて生成したパルス波により制御する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施の形態では４チャンネルの制御規格を用いる。２チャンネルを前進・後進各１６段階切り替え、その他の２チャンネルを前進・後進ＯＮ・ＯＦＦ制御する無線制御装置とする。
【００１６】
図１は、送信側の無線制御装置を示すブロックダイアグラムである。送信側の無線制御装置（送信機）１００は入力方法として、２つの段階入力１１０ａ、１１０Ｂと２つの入切入力１２０ａ、１２０ｂを持つ。段階入力１１０ａ、１１０Ｂがされると、変換器１３０ａで変換されて小型マイクロコンピュータ１４０に入力される。また、入切入力１２０ａ、１２０ｂがされると、変換器１３０ｂで変換されて小型マイクロコンピュータ１４０に入力される。
【００１７】
入力の制御に関する命令は、全て数値化して行う必要が有る。入切入力１２０ａ、１２０ｂの場合はスイッチの状態で入切が判定でき、その情報を直接、小型マイクロコンピュータ１４０に入力する事が出来る。一方、段階入力１１０ａ、１１０ｂでは、制御器の位置情報を数値化してから小型マイクロコンピュータ１４０の入力とする必要がある。段階入力１１０ａ、１１０ｂは、可変抵抗を用いて電圧値をアナログ・ディジタル変換する方法と、接点の位置で数値化する接点エンコード方式とが一般的である。ここで、段階入力について詳細に説明する。
【００１８】
図３はアナログ・ディジタル変換方式のブロック図で、図４は接点エンコード方式のブロック図である。アナログ・ディジタル変換方式は、可変抵抗３１０の可変部にＡＤ変換３２０を行い、４ビットの数値化データを生成する。また、接点エンコード方式では、接点４１０から直接に４ビットの数値化データを生成する。なお、本実施の態様はアナログ・ディジタル変換方式を用いた。ディジタル入力は４ビットを用いており、１６段階の設定が可能である。
【００１９】
また、図５は入切入力の方法を示す回路図である。抵抗５１０は、一端がＶＣＣ電源と接続され、他端が出力端子となっている。また、他端はスイッチ５２０の接点にも接続されている。スイッチ５２０は、一端がアースに接続されており、他端は抵抗５１０と接続されている。
【００２０】
この様にして入力信号を全てディジタル信号に変換する為、その出力を直接小型マイクロコンピュータ１４０の入力ポートに接続出来る。小型マイクロコンピュータ１４０は、ディジタル入力された値を指定されたパケットに構成する。パケットの構成に付いては後で述べる。構成されたパケットは、高周波送信回路１６０に送られ、発信回路１７０から供給された周波数で変調し、空中線１８０から送信される。送信のタイミングに付いては、状態変化時送信と定期送信の２つの方法が一般的である。先ずは、状態変化時送信に付いて説明する。小型マイクロコンピュ−タ１４０は、定時的に入力ポートに示される入力の値を見に行く。現在の入力値が前回の入力値と異なった時のみに、新たな入力値でパケットを構成して送信を行う。送信は電力を消耗する作業である為、送信の回数を減らす事で、送信側の無線制御装置１００の電力消費を減らす事が可能となる。一方、定期送信は一定の間隔を於いて、入力の変化に関係なく送信作業を行う方法である。この方法は一定のインターバル、例えば２００ミリ秒毎に入力ポートの値を読み、パケットを構成して送信する。一連の作業を定期的に行う為、消費電力は高くなるが、簡単なソフトウエアで制御を行える利点がある。
【００２１】
発信回路１７０は水晶発振回路が一般的で、直接高周波を発生させる。なお、送信側電源装置１５０は、送信側の無線制御装置１００の素子、例えば小型マイクロコンピュータ１４０、高周波送信回路１６０と発信回路に電源供給を行う。
【００２２】
次に受信側の無線制御装置（受信機）２００について説明する。図２は受信側の無線盛業装置の構成を示すブロックダイアグラムである。制御情報を含んだ電波は空中線２８０から高周波受信回路２６０に入る。ここで、多く用いられる検波方式は超再生検波か、ヘテロダイン検波である。低価格帯の製品は超再生検波が一般的である。この超再生検波は増幅素子１個で行う場合が多いが、検波された信号の増幅も兼ねている。発信回路２７０はヘテロダイン検波を用いた時、受信波に混合する周波数を発生させる局部発信回路である。なお、超再生検波の場合に図２の発信回路２７０は用いられない。検波された信号は、小型マイクロコンピュータ２４０に入力され、先ずはデータとデータの反転部分がシリアル・パラレル変換される。データを反転するのは、スパイクノイズが発生したとき、スパイクノイズを信号として認識するのを防ぐため、データを反転させて０レベルを１レベルにしておく。
【００２３】
次にデータの良否判定を行った後、小型マイクロコンピュータ２４０の出力ポートに、各入力値が出力される。入切入力の場合はモータ制御装置２３０ａ、２３０ｂを用いて、モータ３、４の回転方向と入り切りの制御を行う。ここで使われるモータは直流モータである。モータ３、４の回転方向は、正転と逆転を電極の極性を入れ替える事で制御出来る。段階入力の場合は、モータ１、２の回転方向の決定と段階を示す指数を用いてパルス波を作成する。パルス波の作成方法に付いては後述する。
【００２４】
次に、無線制御装置を制御するソフトウエアに付いて説明する。図６は命令のデータ形式を示す。データ形式は、スタート信号である開始符号６１０、認識番号６２０、４チャンネルデータ６３０、４チャンネル反転データ６４０及び良否判定符号６５０から成る。
【００２５】
開始信号は１と０を繰り返す８ビットで構成されており、検波器の状態を安定させる役目を持つ。４チャンネルデータ６３０は、段階入力１１０ａ、１１０ｂの段階入力チャンネルに於いては回転方向７１０、７３０と段階７２０、７４０を示す指数、入切入力１２０ａ、１２０ｂの入切入力チャンネルに於いては、回転方向７５０、７７０と入切の状態を示すビット７６０、７８０を有する。回転方向は１ビットで１が正転、０が反転を示す。図７は、４チャンネルデータの形式を示す図である。段階を示す指数入力は４ビットで構成されており、２進法で１６段階を示す。入切の状態を示すビットは１ビットで構成されており、１が入り、０が切りを示す。
【００２６】
データを反転した信号６４０は受信後、その部分のみを更に反転させ、データ信号とＸＯＲを取る事でデータ信号ビットの善し悪しを判断出来る。これに因って、送ったデータの信頼性を高める事ができる。また、パケットの受信に於いて、例えば１１１１１の様に、同じレベルが続くと受信性能が低下する事が一般的に知られている。従って、受信信頼性を高める為に、各ビットに対してマンチェスター法を採用し、１の場合は１０、０の場合は０１に変換して同じレベルが続かない組み合わせにして送信する。
【００２７】
次に受信側の無線制御装置２００におけるデータの再生とエラー検査に付いて説明する。図８は、無線制御装置２００における命令の良否判定と動作制御のフローチャートを示す。受信機２００は、送信機１００から送信された電波を受信する（工程２０１）。受信機２００は、受信された電波を高周波受信回路２６０が検波して（工程２０２）、命令の情報を取り出す（工程２０３）。取り出された命令情報から良否判定計数を計算する（工程２０４）。命令パケットのうち、開始信号と良否判定信号を切り離す（工程２０５）。切り離された良否判定信号と良否判定計数を比較する（工程２０６）。良否判定信号と良否判定計数の比較結果が良であれば（工程２３０）、命令パケットからデータ部分を切り離す（工程２０７）。チャンネル毎に、データ部分から得られた値を、小型マイクロコンピュータ２４０の所定の出力ポートに書き込む（工程２０８）。段階制御用であるか否かを判断する（工程２４０）。
【００２８】
一方、比較結果は不良であった場合（工程２３０）はデータ反転部を切り離し（工程２０９）、その値を更に反転させる（工程２１０）。データ部分とＸＯＲを取る（工程２１１）。ＸＯＲのロジック回路は、比較した２つのデータセットに於いて対応する２つのビットが異なった場合に、結果が１となる。従って、送信中にノイズ等でデータが壊れた場合に、壊れたビットを検出できる特性を持つ。破壊されたビット、つまりＸＯＲを取った値が１のビットのみを抽出する（工程２１２）。破壊されたビットを除いて、正しいデータを持つチャンネルのみの所定ポートを書き換える（工程２１３）。段階制御用の信号であるか否かを判断する（工程２４０）。所定ポートの値が書き換えられると、書き込まれたチャンネルが段階制御用であれば、データ部分とＸＯＲを取ることで、段階制御用のパルスが生成させる（工程２１４）。パルス増幅器２２０ａ、２２０ｂでパルス電力を増幅し（工程２１５）、モータ２１０ａ、２１０ｂを制御する（工程２１６）。また、工程２４０で、書き込まれたチャンネルが入切制御用であれば、モータ制御装置２３０ａ、２３０ｂがモータ２１０ｃ、２１０ｄを制御する（工程２１７）。
【００２９】
次に、段階制御用のパルス波の生成方法に付いて説明する。図９はパルス波の状態を示した図である。本実施の態様では、小型マイクロコンピュータの割り込み処理を用いてパルスを発生させる。例として段階制御指数が４、０及び１５を示す。段階制御指数が０の場合、モータ制御電圧は常に低いレベルに置かれている。反対に段階制御指数が１５の場合、モータ制御電圧は常に高いレベルに置かれる。また、段階制御指数が０と１５の中間では段階制御指数＋１の区間が制御電圧の高いレベルに、１５−段階制御指数の区間が制御電圧が低いレベルに置かれる。
【００３０】
次に、割り込み処理をどの様に使ってパルスを発生させるかを説明する。図１０は割り込み発生時期と電圧の関係を示した図である。割り込みタイマーを一定の期間に設定する。本実施例の場合は１００ミリ秒間隔で発生する様に設定する。  ここでは段階制御指数を４に設定してある。割り込み処理開始前にレジスタを１に設定する。割り込み回数が段階制御指数に満たない場合は１を保つ。この様にしてパルスに発生させ、パルスが電圧の高い位置を保っている時間の長さでモータを制御する。
【００３１】
図１１はパルス生成方法を示すフローチャートである。先ず、命令のデータ部分から抽出された段階制御指数を読み込む（工程３０１）。次にカウンタを初期化する（工程３０２）。段階制御指数が０の場合、所定のレジスタを０に設定する（工程３０３）。段階制御指数が０でない場合（工程３２０）、所定のレジスタを１に設定する（工程３０４）。次に、割込タイマーの時間だけ待つ（工程３０５）。また、段階制御指数が０である場合（工程３２０）、レジスタを０に設定し（肯定３０３）、割込タイマーの時間だけ待つ（工程３０５）。
【００３２】
タイマー時間が過ぎると割り込みが動作し、割り込みのサブルチーンに制御が移される（工程３０６）。カウンタの値が段階制御指数と同じか大きい場合（工程３３０）にレジスタを０に設定する（工程３０７）。カウンタをインクリメントする（工程３０８）。また、カウンタの値が段階制御指数と同じか大きくない場合（工程３３０）、カウンタの値を１つ増やす（工程３０８）。カウンタの値が１５を越えない場合（工程３４０）、工程３０５に戻り、その後の処理を行う。カウンタの値が１５を越えた場合（工程３４０）は、ルチーンを終了する。この様にしてマイクロコンピュータは受信に関する作業を行いながら、割り込みを用いて段階制御用パルス波を生成する。
【００３３】
【発明の効果】
既存の無線制御の回路にプログラム可能な素子を追加する事で、汎用素子では出来ない制御方法及び制御チャンネル数を実現出来る効果を持つ。また、チャンネルデータにデータを反転したチャンネル反転データを付加して、ＸＯＲ処理することで、不良のパケットであるか否かを判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】送信側の無線制御装置のブロック図を示す。
【図２】受信側の無線制御装置のブロック図を示す。
【図３】アナログ・デジタル変換方式による段階入力のブロックを示す。
【図４】接点エンコード方式による段階入力のブロック図を示す。
【図５】入切入力のブロック図を示す。
【図６】命令パケットのデータ構成を示す。
【図７】４チャンネルデータのデータ形式を示す。
【図８】命令の良否判定と動作制御のフローチャートを示す。
【図９】段階制御用の波形を示す。
【図１０】パルス波形の作成方法を示す。
【図１１】割り込み処理によるパルス波生成のフローチャートを示す。
【図１２】従来の無線制御装置のブロック図を示す。
【図１３】従来の命令パケットのデータ構成を示す。
【符号の説明】
１１０ａ、１１０ｂ  段階入力
１２０ａ、１２０ｂ  入切入力
１３０ａ、１３０ｂ  変換器
１４０、２４０  小型マイクロコンピュータ
１５０  送信側電源装置
１６０  高周波送信回路
１７０、２７０  発信回路
１８０、２８０  空中線
２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄ  モータ
２２０ａ、２２０ｂ  パルス増幅器
２３０ａ、２３０ｂ  モータ制御装置
２５０  受信側電源装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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