无人机飞控同步控制的全自动收放线电路的制作方法

本实用新型涉及无人机技术领域，具体为一种无人机飞控同步控制的全自动收放线电路。

背景技术：

无人机作为负载视频采集传输系统的设备，在影视拍摄、新闻采访、现场取证、空中巡逻等场合具有广泛的应用。现有的无人机一般存在如下两种方式，一种是自携带动力电池的无人机，其通过携带的动力电池提供动力驱动电机旋转螺旋桨产生动力飞行，另一种是重型无人机，即是系留无人机，其供电电源在地面，通过供电系留线缆连接无人机为无人机提供动力；前一种方式对应的无人机受限于载重、体积和飞行时间等因素，无法满足长时间运行的需求，系留无人机采用地面上设置的供电电源供电，具备长时间运行的优势。

现有的系留无人机是通过无人机带动与无人机连接的系留线动，无人机飞到任意位置，系留线在无人机的牵引下，跟随无人机运动；这就增加了无人机本身的功率，不利于无人机后续的工作。

技术实现要素：

针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种无人机飞控同步控制的全自动收放线电路，通过检测控制放系留线装置的电机的转速，使得放系留线装置的放系留线速度与无人机的飞行速度匹配。

为实现上述目的，本实用新型提供一种无人机飞控同步控制的全自动收放线电路，包括

稳压模块，用于将外界输入电压转化为预设电压值，并输出至主控模块；

反馈模块，接收电机转动产生的脉冲信号，并输出带有电机转速的反馈信号至主控模块；

主控模块，用于获取无人机的速度、位置等数据信息以及接收所述反馈模块发送的反馈信号，并根据无人机速度信号输出控制信号至电机模块；和

电机模块，用于根据控制信号控制电机转速和转向，使得电机带动与无人机连接的系留线的收放速度与无人机的速度适配。

其中，所述稳压模块包括稳压芯片，所述稳压芯片为ME6211型芯片；ME6211型芯片的电源输入脚与外界输出端耦接，供电输出脚与地耦接；使能脚与外界输入端耦接，信号输出端输出电压至主控模块。

其中，所述主控模块包括主控芯片，所述芯片为STM32型芯片。

其中，所述反馈模块包括电平电压转换芯片；所述电平电压转换芯片为TXS0108E型号芯片；所述TXS0108E芯片的使能脚接收电机旋转产生的脉冲型号；信号输出脚输出信号至主控芯片的反馈使能脚。

其中，所述STM32芯片的速度控制脚接收经过处理的无人机速度所述STM32芯片的调速脚根据无人机的数据信息输出速度控制信号至电机模块。

其中，所述电机模块包括三相电机、电调和换向器；所述电调的信号输入端与所述STM32芯片的调速脚耦接；所述电调的U输出口与三相电机的U端连接，电调的V端和W端分别与换向器的信号输入端耦接，所述换向器的信号输出端与分别与三相电机的V端和W端耦接。

其中，所述电路模块还包括换向电路电路，所述换向电路包括继电器线圈和开关电路，所述开关电路一端与外界输入端耦接，另一端与通过开关与所述换向器的输入端耦接；所述继电器线圈工作，吸附所述开关关闭，所述换向器工作，所述继电器线圈不工作，开关断开，所述换向器不工作。

其中，所述换向电路还包括光耦、第二三极管和电磁继电器线圈，所述光耦的发光二极管的正极与外界输入端耦接，负极与所述STM32芯片的方向信号控制脚耦接；光耦中的三极管的集电极与外界输入端耦接；发射极与第二三极管的基极耦接，所述第二三极管的发射极与地耦接，集电极与继电器线圈一端耦接，所述继电器线圈另一端与外界输入端耦接。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型包括稳压模块，主控模块和电机模块；稳压模块将外界输入电压转化为预设电压值，并输出至主控模块，为主控模块供电；反馈模块接收电机转动产生的脉冲信号，并输出反馈信号至主控模块；主控模块获取无人机的速度、位置等信息和电机的转速，并根据无人机速度信号输出调速信号至电机模块；电机模块根据调速信号控制电机转速和转向，使得电机带动与无人机连接的系留线的收放速度与无人机的速度适配；整个电路通过检测无人机速度控制放系留线装置的电机的转速，使得放系留线装置的放系留线速度与无人机的飞行速度匹配,无需无人机拉动系留线，降低无人机的功耗。

附图说明

图1为本实用新型的各模块的逻辑方框图；

图2为本实用新型的稳压模块电路图；

图3为本实用新型的反馈模块电路图；

图4为本实用新型的主控模块电路图；

图5为本实用新型的电机电路图；

图6为本实用新型的换向电路电路图；

图7为本实用新型刹车模块电路图。

主要元件符号说明如下：

1、稳压模块；2、反馈模块；3、主控模块；4、电机模块；5、刹车模块；U1、稳压芯片；U5、电平电压转换芯片；U2、主控芯片；U10、电调；U12、换向器；U11、电机；U4、光耦；Q1、第二三极管；K1、开关；KM、继电器线圈；D3、二极管；P15、刹车盘；LED2、第二发光二极管。

具体实施方式

简要说明：在下列各实施例中，无人机发送的各种无线信号均先被接收器接收后再通过接收器传输至本电路的控制模块中；其中，无人机的无线信号通过微波、蓝牙或者WiFi等方式传输至接收器中；在下例实施例中，各芯片的供电输出脚均直接与地连接。

为了更清楚地表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。

请参阅图1，一种无人机飞控同步控制的全自动收放线电路，包括稳压模块1、反馈模块2、主控模块3和电机模块4；稳压模块1用于将外界输入电压转化为预设电压值，并输出至主控模块3，为主控模块3正常工作提供额定电压；反馈模块2，接收电机U11转动产生的脉冲信号，并输出带有电机转速的反馈信号至主控模块3；主控模块3，用于获取无人机速度、位置等信号以及检测带有电机U11的转速的反馈信号，并根据无人机速度信号输出调速信号至电机模块4；电机模块4，用于根据调速信号控制电机U11转速和转向，使得电机U11带动与无人机连接的系留线的收放速度与无人机的速度适配。

在本实施例中，反馈模块2的物理位置位于由电机U11控制转动的滚筒上，反馈模块2接收的脉冲信号由电机U11转动产生，电机U11转速越快，脉冲信号的周期越短；根据脉冲信号得出电机U11的转速；主控模块3获取无人机速度、位置等信号，该信号直接来源于无人机；主控模块3根据反馈模块2检测的电机U11目前的转速和无人机速度信号发送调速信号至电机模块4，使得电机U11转速与无人机速度相适配；电机模块4根据控制命令具体调节电机U11的转速和正反转方向。

请参阅图2，稳压模块1包括稳压芯片U1，稳压芯片U1为ME6211型芯片；ME6211芯片的电源输入脚与外界输出端耦接，供电输出脚与地耦接；使能脚与外界输入端耦接，信号输出端输出电压至主控模块3；其中，ME6211型芯片的1号脚为电源输入脚，2号脚为供电输出脚；3号脚为使能脚，5号脚为信号输出脚；外界输入3号脚的电压为5V，5号脚的输出电压为3.3V，为主控芯片U2提供额定电压。

请参阅图4，主控模块3包括主控芯片U2，芯片为STM32型芯片；其中，STM32型芯片的9号脚、24号脚、36号脚和48号脚均为电源输入脚；8号脚、23号脚、35号脚和47号脚均为供电输出脚，电源输入脚的输入电压均为3.3V；其中，STM32芯片还包括速度控制脚；接收无人机速度信号，STM32芯片的调速脚18根据无人机速度信号输出调速信号至电机模块4，以及控制电机U11正反转方向的方向信号控制脚；具体的速度控制脚为40号脚，；方向信号控制脚为3号脚；由速度控制脚40接收的信号决定方向信号3脚和调速脚18的输出信号。

在本实施例中，STM32型芯片的5、6号脚均为晶振脚；其中5、6号脚与晶振电路连接；7号脚为芯片复位脚；2号脚为芯片指示灯脚；参阅图4，图4为指示灯电路；外界输出端通过第二发光二极管LED2与STM32型芯片的2号脚连接；当外界输出端为STM32型芯片正常供电时，第二发光二极管LED2亮，当外界输出端与STM32型芯片间断开时，第二发光二极管LED2不亮。

请参阅图3，反馈模块2包括电平电压转换芯片U5；电平电压转换芯片U5为TXS0108E型号芯片；TXS0108E芯片的使能脚接收电机U11旋转产生的脉冲型号；信号输出脚输出信号至主控芯片U2的反馈使能脚；其中TXS0108E芯片的OE脚为电源输入脚，11号脚为供电输出脚；15、16、17号脚均为脉冲使能脚，4、5、6号脚为信号输出脚；TXS0108E芯片的4、5、6号脚分别与STM32型芯片的反馈使能脚连接，其中反馈使能脚为10、11、12号脚；主控芯片U2根据10、11、12号脚的输入值得出电机U11的当前转速值；电平电压转换芯片U5的作用就在于将接收的脉冲信号的幅值降低至主控芯片的U2的额定工作电压，防止被直接输入高幅值的脉冲信号损坏。

请参阅图5-图7，电机模块4包括三相电机、电调10和换向器U12；电调10的信号输入端与STM32芯片的调速脚18耦接；电调10的U输出口与三相电机的U端连接，电调10的V端和W端分别与换向器U12的信号输入端耦接，换向器U12的信号输出端与分别与三相电机的V端和W端耦接。其中，电路模块还包括换向电路，换向电路包括继电器线圈KM和开关电路，开关电路一端与外界输入端耦接，另一端与通过开关K1与换向器U12的输入端耦接；继电器线圈KM工作，吸附开关K1关闭，换向器U12工作，继电器线圈KM不工作，开关K1断开，换向器U12不工作；其中，换向电路电路还包括光耦U4、第二三极管Q1和电磁继电器线圈KM，光耦U4的发光二极管的正极与外界输入端耦接，负极与STM32芯片的方向信号控制脚耦接；光耦U4中的三极管的集电极与外界输入端耦接；发射极与第二三极管Q1的基极耦接，第二三极管Q1的发射极与地耦接，集电极与继电器线圈KM一端耦接，继电器线圈KM另一端与外界输入端耦接，且继电器线圈KM与外界输入端的耦接点还与二极管D3的负极耦接，二极管D3正极与第二三极管Q1集电极耦接。

在本实施例中，当主控芯片U2的和速度控制脚接收到无人机的速度信号后，主控芯片U2的速度控制脚输出低电平或者高电平至电调10的信号输入端，电调10控制电机U11减速或者加速转动；使得电机U11的转速与无人机的飞行速度适配；即电机U11放系留线的速度与无人机的飞行速度适配，无需无人机拉动系留线；其中电调10的1号脚为电源输入端，2号脚为供电输出脚；3号脚为信号输出脚。

在本实施例中，当无人机在靠近或者飞远时，主控芯片U2的方向信号脚输出对应信号；当无人机需要靠近时，方向信号脚输出低电平，光耦U4导通，第二三极管Q1随之导通，继电器线圈KM开始工作，开关K1在继电器线圈KM吸附的作用下闭合；外界输入端通过开关电路与换向器U12导通，换向器U12工作，将三相电机的V端和W端分别与电调10的W端和V端连接起来；电机U11反转使得系留线被回；当无人机需要飞远时，方向信号脚输出高电平，光耦U4不导通，第二三极管Q1也不导通，继电器线圈KM不工作，开关K1断开；外界输入端与换向器U12之间断开，换向器U12不工作，三相电机的V端和W端分别与电调10的V端和W端连接；电机U11正转放线。

在本实施例中，主控模块3还控制刹车模块5，主控芯片U2还设有刹车信号控制脚，刹车信号控制脚通过刹车控制电路和刹车开关电路与刹车盘P15连接；刹车盘P15用于减低无人机的飞行速度；其中，刹车信号控制脚为4号脚，同时4号脚也是晶振信号脚；刹车控制电路与方向控制电路完全相同，刹车开关电路与开关电路完全相同；刹车信号脚输入低电平时，刹车盘P15通过刹车开关电路与外界输入端导通；刹车盘P15工作，刹车信号脚输入高电平时，刹车盘P15与外界输入端断开；刹车盘P15不工作。

本实用新型的优势在于：

1、电机模块根据调速信号控制电机转速和转向，使得电机带动与无人机连接的系留线的收放速度与无人机的速度适配；整个电路通过检测无人机速度、位置等数据信息控制放系留线装置的电机的转速，使得放系留线装置的放系留线速度与无人机的飞行速度匹配,无需无人机拉动系留线，降低无人机的功耗。

2、外界输出端通过发光二极管与STM32型芯片的2号脚连接；当外界输出端为STM32型芯片正常供电时，发光二极管亮，当外界输出端与STM32型芯片间断开时，发光二极管不亮。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。