リモコン・ラジコンなど動くおもちゃ

☆ 感 謝 ☆
回路図の資料作成には、岡田 仁史氏の作成された回路図エディタ「BSchシリーズ」を使用させて頂いております。
これらのソフトウエアはすべてフリーウエアで提供されています。
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目次

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1:モータードライブ回路例  DCモーター・ドライブ回路例のまとめ(04/09/'05)
2:ラジコン送信機  古いタイプのラジコンカー用送信機回路(12/13/'04)
3:ラジコン受信機  古いタイプのラジコンカー用受信機回路(12/13/'04)
4:ラジコンカー1  ラジコンカーの送信機及び受信機と本体の回路(12/13/'04)
5:ラジコンカー2  TX-2,RX-2使用のラジコンカー送信機及び受信機の回路(06/09/'08)
6:ラジコン  RX3を使用したラジコンの回路例(01/31/'08)
7:シャベルカー  ラジコン・シャベルカーの送信機及び受信機と本体の回路(01/10/'05)
8:プラレール  赤外線リモコンを使用したプラレールの電子回路(05/02/'05)
9:ワンポイント・アドバイス  ラジコン、リモコンなどのチェックポイント(12/14/'04)

1:モータードライブ回路例

解  説 回路図
 おもちゃで使用されている主なDCモーター・ドライブ回路例です。

 最近の動くおもちゃにはDCモーターが多く使用されています。DCモーターは構造が簡単である上、電源に接続するだけで回転させることが出来ます。また電源の向きを変えれば回転方向も変えられますので、回路も簡単に出来ます。
ドライバ回路には、モーターをON/OFFするだけのものから、前進/後進といった回転方向を変えるもの、また負荷電流の多い場合の回路など色々な種類があります。

MotorDrv

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2:ラジコン送信機

解  説 回路図
 古いタイプのラジコンカー用送信機回路です。

 コントロール方式は操作に応じて電波の送信時間を変化させています。何も操作してないときは電波を出していません。
マルチバイブレータの時定数を操作に応じた抵抗値に変えることで発振周期を切り替えています。
このタイプの送信機の場合は、「あるといいなの道具」のページで紹介している、高周波電圧を検出するRFプローブを使うと電圧の違いで、機能が正常かどうかをある程度判断出来ます。

最近このタイプのラジコンは見かけなくなりました。

R/C-Tx

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3:ラジコン受信機

解  説 回路図
 古いタイプのラジコンカー用受信機回路です。

 前記の送信機を使用したラジコンカーの受信回路と本体の回路図です。
受信アンテナから入った受信電波は超再生検波回路で検波と増幅が行われます。おもちゃのラジコンではよく見かける回路です。
Q2、Q3は検波信号(方形波信号:電波のあるなしで出来た信号)を増幅しています。増幅された信号はコンパレータICのU1(KY033A)にて各モータードライブ用の信号に変換されています。

モーターのドライブ回路はダーリントン接続されたトランジスターでブリッジを構成しています。
部品点数を少なくするために、モーターの電源を9Vの中間4.5V点を利用して正転、逆転をコントロールしています。
Q17、Q18は電圧変換回路で、9Vから回路用電圧の3Vに変換しています。

R/C-Rv
★用語
超再生検波回路: 1個のトランジスターで検波と正帰還をかけた増幅を行い高感度を得るために工夫された検波回路です。回路の働きは構成が簡単な割りに少々複雑です。
 コンパレータ: 比較器、入力の電圧を比較して電圧に応じた信号を発生させるよう作られた回路です。
 ダーリントン回路: 同種(異種)のトランジスターを2個以上使用して電流増幅率を大きくした回路です。
 ブリッジ回路: モーターのON/OFFと回転方向を変えられるように考えられた回路です。
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4:ラジコンカー1

解  説 回路図
 ラジコンカーの送信機及び受信機と本体の回路です。

 おもちゃのラジコンにもマイクロコンピュータが使われるようになりました。ここで使用されている送信機や受信機にも専用のICが使用されています。

送信機の操作信号はデジタル的な信号に変換され、電波として送信されています。操作をしない状態では電波を出していません。

受信機ではアンテナからの電波信号を超再生検波回路で方形波に戻してICに加えています。専用ICでは信号を解析し、モーター駆動回路のコントロール信号を作り出しています。
後輪駆動用、ステアリング駆動用各モーターはブリッジ回路で構成されています。

300ZX

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5:ラジコンカー2

解  説 回路図
 TX-2、RX-2を使用したラジコンカーの送信機及び受信機の回路です。

 ラジコンに使用しているICのタイプが TX-2/RX-2 の回路例です。

この送信機の場合も操作信号はデジタル的な信号に変換され、電波として送信されています。操作をしない状態では電波を出していません。

受信機ではおもちゃのラジコンで一般的な超再生検波回路で方形波に戻してICに加えています。専用ICでは信号を解析し、モーター駆動回路のコントロール信号を作り出しています。
後輪駆動用、ステアリング駆動用各モーターはブリッジ回路で構成されています。後輪駆動用には専用のブリッジドライバーICを使用しています。

おもちゃの電子回路の世界にも表面実装プリント基板が使用されだしましたが、このラジコンカーにもこれが使用されており、部品が小さくなって見づらくなっています。


最近ではプリント基板に直接取り付けられたICを見かけるようになりました。当然ですが基板には明記してありませんので、信号を見て判断するしかないと思います。
taiyo

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6:ラジコン

解  説 回路図
 RX3を使用したラジコンの回路例です。

ラジコンの受信機に使用されているIC(コンパレータ)が『RX3』タイプのおもちゃの回路例です。

『RX2』が面白いコントロール方法だったので、『RX3』も変わった方法を取っているかと思いましたが、意外と単純な制御方法でした。今までによくあった信号幅の長短で制御しています。

送信機の回路も今までによくあった単純な非安定マルチバイブレータ方式です。

今回参考にしたラジコンおもちゃは『韓国製』でした。トランジスタも『KEC』製が使われています。資料はHPからダウンロード出来ます。

rx3
ラジコン

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7:シャベルカー

解  説 回路図
 ラジコン・シャベルカーの送信機及び受信機と本体の回路です。

シャベルカーの場合はコントロールする操作も多くなりますから電波信号にも工夫がされています。このあたり、おもちゃと言えどもなかなか侮れません。
正直なところ実際に回路を確認する作業も大変でした。

送信機の回路では両面配線で、部品も細かくて書き写し作業にミスもあったようです。回路図に間違いもあると思いますのでご承知おき下さい。

受信機本体では受信機部分とマイクロコンピュータ部分が別々のプリント基板になっています。そしてそれらがモータードライブの基板上に半田付けにて取り付けられています。
マイクロコンピュータのスリープ機能が使用されており、省電力回路が付加してあります。
ドライバー回路は一般的なフルブリッジ回路となっています。特に複雑な回路ではありません。

kobelco_tx
送信機


kobelco_rv
受信機

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8:プラレール

解  説 回路図
 赤外線リモコンを使用したプラレールのコントロール及び本体の回路です。

子供達に大変人気のあるプラレールです。今回修理をさせて頂いた車両は、CCDカメラの付いたものでした。
ビデオデータは無線によって送受信されています。ここではカメラユニットについては調べていません。機会があったら調べてみたいと思っています。
ところで、列車の先頭にテレビカメラを取り付けるとは、なかなか面白いことです。モニタ画面を見ながら操縦すると臨場感も抜群です。子供達だけでなく大人も夢中になるのが頷けます。

コントロールボックスには赤外線発光ダイオードが2個ついており、電源が入っていると常時発光し、データ送信しているようです。
また、CCDカメラの画像データも常に無線にて送受信されています。

車両本体は3両連結で構成されており、1両目にCCDカメラと無線送信ユニットがセットされています。2両目からスイッチを経由した電源が供給されています。
2両目は単3乾電池が3本と電源スイッチ、駆動モーター機構が組み込まれています。全ての車輪が駆動輪となっています。
3両目には赤外線受光回路、モーター制御回路、警笛回路、そして制御用ICが組み込まれた回路基板がセットされています。
天井部分についている全方向ミラーを通して赤外線受光ユニットが赤外線データを受信しています。データ形式は回路図に説明してあります。

Plarail_tx
コントロール


Plarail_rv
列車本体

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9:ワンポイント・アドバイス

解  説 参考図
 ラジコン、リモコンなどのチェックポイントをまとめてみます。

 最近のラジコンやリモコンのおもちゃにおいてもマイクロコンピュータが使用されるようになり、部品数は少なくても高機能なおもちゃが作られるようになりました。
デジタル化されたおもちゃの場合、電子回路のチェックはテスターだけではなかなか難しい部分があると感じています。

故障には色々な場合がありますから簡単ではありません。フローチャートでも複雑になりますから、大まかな事のみまとめてみます。

1:無線コントローラ、赤外線リモコン
ラジコンやリモコン関係のおもちゃの場合は、故障の原因がコントロール側にあるのか、本体側にあるかを区別しないといけません。その場合、無線の時にはRFプローブを、赤外線の時はデジカメを利用するのが簡単です。
動作が正常かどうかまでは分かりませんが、電波が発射されているかどうか、赤外線LEDは発光しているかどうかは分かります。
電波や光が確認できれば問題は本体側と一応判断できます。もしコントロール側に問題がある場合は、ICかIC以外に問題があるかを判断します。
この場合もICのチェックは難しいので、IC以外が正常であるかそうでないかを根気よく調べて行きます。最近の電子回路はICのおかげで部品数が少なくなっていますからその点はやり易いでしょう。


2:受信機及び本体
おもちゃの無線受信機の場合は、超再生検波回路が多く使われています。回路の出力は小さいため、テスターによるチェックは難しいかもしれません。増幅回路がIC内部に組み込まれていない場合は、その出力電圧を確認するとある程度判断できます。
赤外線の場合は、赤外線受光器が通常使用されており、その出力電圧をチェックするとある程度確認できます。

IC(マイクロコンピュータ)に入力された信号は、コントロール操作を判断し、出力側にモーターなどを駆動するための信号を出力します。
おもちゃのラジコンなどでは、プロポ(proportional R/C)とは違い単純な信号のON/OFFで処理していますから、テスターでもチェックできます。
モーターのブリッジ回路のチェックは回路図からも分かると思いますが、それぞれのICの出力端子に外部から適当な電圧を加えてみることにより、モーターが正常に回るかどうかで判断できます。ただし上限電圧値に注意してください。ICにVddとして加えられている電圧以下で行ってください。
いずれにしてもこれらのチェックをする場合は、回路を確認することが大切です。


3:問題点の修復
1,2のチェックでICに問題ありと判明した場合は、残念ながらおもちゃ病院での修復は無理だと思います。メーカーでも部品としての出庫はできないと思います。
したがってメーカーに対して修理依頼の形で依頼者から直接手続きをして頂く事になります。
IC以外であれば代用品などで対応可能ではないかと思います。
 ラジコンやリモコンのおもちゃの修理依頼で困るのは、コントローラを一緒に持ってこられない場合です。送信機がないと故障の状態も把握できませんし、機能の確認も出来ません。電子回路に関係がありそうな場合は、送信機と本体を同時に持参していただくよう改めてお願いしています。



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