CN102519640A

CN102519640A - 小型无人机电机拉力与转速测试仪及测试方法

Info

Publication number: CN102519640A
Application number: CN2011103693963A
Authority: CN
Inventors: 曾体贤; 祝永利; 黄超; 蒋玙潞; 杨尚云
Original assignee: China West Normal University
Current assignee: China West Normal University
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2012-06-27

Abstract

本发明公开了小型无人机电机拉力与转速测试仪及测试方法，包括压力传感器、光电开关、信号转换模块、信号处理器模块和显示模块。采用本发明的仪器的实测数据和实际飞行效果相吻合，能够很好的应用于小型无人机电机选型与配桨上。

Description

小型无人机电机拉力与转速测试仪及测试方法

技术领域

本发明属于机械领域，具体而言涉及一种小型无人机电机拉力与转速测试仪及测试方法。

背景技术

在无人机/航模飞机制备过程中，动力系统搭配往往都是借鉴经验。但电机动力与电池电压、电机转速、浆等有密切关系，因此靠经验选择，偏差较大。现有的电机测试系统如WH6000只能测试转速和扭矩，对实际应用中的航模电机测试不直观，没有针对性，因而性价比不高；一些研究者采用将电机固定并放在电子秤上测试的方法，虽然测出了电机拉力，但是该方法存在操作不方便和测试数据单一的缺点。因此，有必要发明一种新的测试仪，直观快速的测试出电机拉力和转数的精确参数，供飞机设计参考。

发明内容

为了实现直观快速的测试出电机拉力和转数的精确参数的发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一方面涉及小型无人机电机拉力与转速测试仪，包括压力传感器、光电开关、信号转换模块、信号处理器模块和显示模块，其中所述的压力传感器与信号转换模块相连，信号转换模块和信号光电开关分别与信号处理器模块相连。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的光电开关集成了红外发射接收二极管，整形比较电路，其相应频率在400Hz以上，优选是500Hz。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的信号处理器模块包括差分放大电路，运算放大电路和AD转换电路。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的差分放大电路如图4所示。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的电压放大电路如图5所示。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的AD转换电路如图6所示。

本发明另外一方面还涉及一种小型无人机电机拉力与转速测试方法，其特征在于使用上述的测试仪进行测试，转速实时采样，压力数据以间隔查询方式采样。

本发明的实测数据和实际飞行效果相吻合，能够很好的应用于小型无人机电机选型与配浆上。

附图说明：

图1：电机测试仪模块；

图2：单片机系统；

图3：压力信号处理系统模块；

图4：差分放大电路：P4、P8为信号输入端口，P5为信号输出接口；

图5.电压放大电路：P6为电压输入端口，P7为电压输出端口，R3为放大倍数调节电阻；

图6：AD转换电路；

图7：软件运行流程。

具体实施方式

1.系统设计思路

该电机测试系统主要分信息采集部分，信息处理部分，和显示存储部分组成，其具体实现框图如图1所示。该电机及测试系统可以实时显示电机在不同油门下，电机转速与拉力。航模电机转数一般都比较高，因此应该使用上限截至频率较高光电开关，以防止漏频。采用称重传感器(它具有精度高线性度好的特点)配合8位AD测试压力，其检测压力最小值为9g。采用1602作为显示部分，程序编写方便，其数据显示齐全。

2.硬件设计

2.1单片机系统：

单片机系统包含AD(TLC549)液晶显示接口，电源电路，复位口等，如图2所示。

2.2压力信号处理系统：

对于压力传感器采集的信号经仪表放大器INA114和精密运放OPO7组成的信号处理电路供ADC转换，如图4、5所示。

AD转换：本系统采用的是8位串行ADC(TLC949)转换精度为满量程/2⁸。单片机通过DO、CS、ANLGIN访问AD，如图6所示。

2.3转速测试系统。

本系统转速测试采用光电开关(E3F-DS10C4)。该光电开关集成了红外发射接收二极管，整形比较电路，响应频率500Hz完全满足，该电机检测要求。且三线输出(电源、地、信号线)与单片机接口十分方便。该光电开关工作原理：红外发射二极管发出红外线，遇到物体(30cm内)反射回来被接收二极管接收，信号引脚输出低电平。转数检测时，将光电开关安装于螺旋桨位置即可检测其转速。

3.软件设计

完成转速实时采样，因此本系统采用中断形式；采用间隔查询方式进行压力数据采样。软件设计流程如图7所示。

本测试仪器的主要框架采用全木制，易拆卸构架，简单结实，信号采集主要由压力传感器和光电开关分别采集负载下电机的拉力和转速数据。压力传感器利用电桥平衡的称重传感器，采用上限截至频率较高光电开关以解决KV高或大油门情况下普通光电开关管漏测的缺点。压力采集数据通过有INA114，LM358，TLC549组成的差分放大AD采样，供单片机显示处理，实测数据和实际飞行效果相吻合，能够很好的应用于小型无人机电机选型与配浆上。

当理解的是，上述具体实施方式仅仅是举例性说明，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.小型无人机电机拉力与转速测试仪，包括压力传感器、光电开关、信号转换模块、信号处理器模块和显示模块，其中所述的压力传感器与信号转换模块相连，信号转换模块和信号光电开关分别与信号处理器模块相连。

2.根据权利要求1所述的测试仪，所述的光电开关集成了红外发射接收二极管，整形比较电路，其相应频率在400Hz以上，优选是500Hz。

3.根据权利要求1所述的测试仪，所述的信号处理器模块包括差分放大电路，运算放大电路和AD转换电路。

4.根据权利要求3所述的测试仪，所述的差分放大电路如图4所示。

5.根据权利要求3所述的测试仪，所述的电压放大电路如图5所示。

6.根据权利要求3所述的测试仪，所述的AD转换电路如图6所示。

7.一种小型无人机电机拉力与转速测试方法，其特征在于使用权利要求1-6任意一项的测试仪进行测试，转速实时采样，压力数据以间隔查询方式采样。