CN103941743B - 防强电磁干扰的输电线路巡检飞行机器人控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防强电磁干扰的输电线路巡检飞行机器人控制器，第一处理芯片与第二处理芯片、陀螺仪、气压高度计、罗盘连接;电源电路与第一处理芯片、第二处理芯片、陀螺仪、气压高度计、罗盘连接；第一处理芯片用于采集陀螺仪、气压高度计和罗盘的数据，通过串口采集GPS数据，并将采集的数据进行处理得到飞行机器人的位置、姿态、速度信息；第二处理芯片根据第一处理芯片的位置、姿态、速度信息对与其连接的飞行机器人舵机进行控制；本发明在电路板上使用电源滤波器能够过滤飞行机器人工作中强电磁对供电系统的干扰；并且在电路板设计及安装设计上可防强电磁干扰。

Description

防强电磁干扰的输电线路巡检飞行机器人控制器

技术领域

本发明涉及一种防强电磁干扰的输电线路巡检飞行机器人的控制器，具体地说是一种可控制飞行机器人自主巡线的控制器，并具有防强电磁干扰的功能。

背景技术

由于人力巡检输电线路耗时耗力。飞行机器人以其速度快，精确度高，操作方便，省时省力，越来越广泛地应用在了输电线路巡检中。但是，随着电力工业的发展,电网结构日益庞大、复杂，在巡线现场，高电压、大电流或电压电流变化大的电线、电气设备比较多,其变化的电压、电流通过一定的方式耦合,干扰飞行机器人电子系统。另外,输电线、控制线等对小信号线(如开关量和模拟量采集线,通道传输线等)也会对电子系统产生干扰。因此，对飞行机器人的控制系统进行防强电磁干扰设计是很有必要的。

发明内容

针对现在还没有专门针对输电线路巡检的飞行机器人控制器这一技术空白，提出了专用于输电线路巡检的防强电磁干扰的飞行机器人控制器。

本发明采用的技术方案是：

防强电磁干扰的输电线路巡检飞行机器人控制器，第一处理芯片与第二处理芯片、陀螺仪、气压高度计、罗盘连接;电源电路与处理芯片、处理芯片、陀螺仪、气压高度计、罗盘连接；

第一处理芯片:用于采集陀螺仪、气压高度计和罗盘的数据，通过串口采集GPS数据，并将采集的数据进行处理得到飞行机器人的位置、姿态、速度信息；

第二处理芯片：根据处理芯片的位置、姿态、速度信息对与其连接的飞行机器人舵机进行控制。

所述电源电路与外部电源之间连有电源滤波器。

所述电源滤波器采用共模扼流圈T1；共模扼流圈T1的一个输入端通过电感L1与外部电源正极连接，另一输入端与外部电源的负极连接，一个输出端与电源电路正极连接，另一输出端与电源电路的负极连接；共模扼流圈T1的两个输入端之间连有电容C1，两个输出端之间连有电容C2。

所述飞行机器人控制器固定于搭载在飞行机器人上的封闭铝盒内。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明能够采集传感器数据，解算出飞行机器人当前的位置、姿态、速度数据，能控制飞行机器人自主巡检输电线路。

2.本发明在电路板上使用电源滤波器，由于飞行机器人在输电线路巡检过程中会受到来自输电线、变电站等环境中的强电磁干扰，该电源滤波器能过滤强电磁环境对供电系统的干扰，确保系统供电稳定。

3.本发明在电路板设计及安装设计上可防强电磁干扰，是专门针对输电线路巡检的飞行机器人控制器。

4.本发明实现了飞行机器人自主巡检输电线路，能有效地发现输电线路存在的隐患，极大的节省了人力、物力和时间，极大的提高了输电线路巡检的效率。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

其中，1为第一处理芯片，2为第二处理芯片、3为陀螺仪、4为气压高度计、5为罗盘、6为外部电源、7为GPS、8为舵机、9为铝盒；

图2为本发明中供电处使用的电源滤波器电路图；

图3为本发明中用于安装控制器的封闭铝盒。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式加以说明。

一种防强电磁干扰的输电线路巡检飞行机器人控制器，包括：飞行机器人控制器，功能是根据传感器采集的飞行机器人当前的状态，对其进行控制，达到自动巡检的目的；封闭的铝制盒，用于固定和安装飞行机器人控制器，以达到屏蔽电磁干扰的作用；外部接插件和线缆，用于飞行控制器与外部通信，供电。

飞行机器人控制器：本发明在电路中集成两个ARM9芯片，陀螺仪3，气压高度计4，罗盘5，GPS7。整个电路系统结构框图如图1所示。处理芯片1、2为两个ARM9芯片，芯片型号为：LPC3250。处理芯片1通过SPI口采集陀螺仪3、气压高度计4和罗盘5的数据，通过串口采集GPS数据。将采集的数据进行解算，得出飞行机器人的位置、姿态、速度信息。处理芯片1和处理芯片2通过串口进行通信。处理芯片2得到位置、姿态、速度信息后，结合当前飞行机器人各舵机信息，对飞行机器人舵机进行控制，达到控制飞行机器人自动巡检输电线路的目的。

飞行机器人控制器电路部分由上下两块电路板构成，上层电路板集成处理芯片2、电源供电路、型号分别为J599/24MD35HCN和J599/24MB35HCN的两个航空接插头。下层电路板集成处理芯片1、型号为ADIS16365BMLZ的陀螺仪、型号为MPXA6115A的气压高度计、型号为PNI11096,SEN-R65的罗盘。两块电路板使用插针连接，使用四个金属顶柱分别固定两块电路板。

在飞行机器人控制器PCB板级防电磁干扰中，在供电处使用电源滤波器，该设计能有效的消除外部强电磁干扰对电压稳定性的影响，保证控制器系统正常工作。本发明在电路板上使用电源滤波器过滤飞行机器人工作中强电磁干扰对供电系统的干扰。电源滤波器电路图如图2所示，电容选用的是高频特性比较好的陶瓷电容，其中C1容量为100uF，C2容量为100uF；L1电感量为470uH，T1为抗共模噪声扼流圈，a、b为输入端，c、d为输出端，INPUT+、INPUT-用于连接外部电源6，OUTPUT+、OUTPUT-用于连接PCB板中的电源电路。

在飞行机器人电路设计中，本实施例的模拟电路（电源滤波器和电源电路）和数字电路（由传感器、芯片及其外围电路组成）的地通过磁珠连接，该设计能有效的消除PCB板内高频数字信号对电压稳定性的影响。

本实施例采用外部接插件和线缆，外部接插件型号为J1788-38-11M和J1784-38-15M用于固定外部线缆；外部线缆包括：12根舵机控制线，GPS通信用串口线，控制器电源线。外接线缆中串口线、舵机控制线和电源线分开，防止信号的串扰。外接线缆外部套上铜网，防止外部强电磁干扰。

该发明将控制器电路板使用四个螺丝固定于如图3封闭的铝盒中，同时留出两个航空接插件与外部通信。铝制盒的整个盒体封闭，在盒前端有两个圆形的口，用于J599/24MD35HCN和J599/24MB35HCN两个航空接插头与外部接插件和线缆连接。铝盒9固定在飞行机器人腹下重心所在位置，这样可以使陀螺仪采集到的加速度和角速度数据更精确。将航空接插件中的舵机线、电源线、GPS线分别与舵机、外部电源6、GPS7连接好就可以使用了。

在飞行机器人飞行过程中，控制器对飞行机器人进行控制，让飞行机器人沿着设定好的路线进行输电线路巡检。本发明通过采集传感器数据，达到对飞行机器人控制的目的，同时在PCB电路板级，以及安装方面对控制器进行了防电磁干扰设计，达到了防强电磁干扰的效果。

Claims (2)

1.防强电磁干扰的输电线路巡检飞行机器人控制器，其特征在于：第一处理芯片(1)与第二处理芯片(2)、陀螺仪(3)、气压高度计(4)、罗盘(5)连接；电源电路与第一处理芯片(1)、第二处理芯片(2)、陀螺仪(3)、气压高度计(4)、罗盘(5)连接；

第一处理芯片(1):用于采集陀螺仪(3)、气压高度计(4)和罗盘(5)的数据，通过串口采集GPS(7)数据，并将采集的数据进行处理得到飞行机器人的位置、姿态、速度信息；

第二处理芯片(2)：根据第一处理芯片(1)的位置、姿态、速度信息对与其连接的飞行机器人舵机(8)进行控制；

所述电源电路与外部电源(6)之间连有电源滤波器；

电源滤波器、电源电路构成的模拟电路和含有第一处理芯片(1)、第二处理芯片(2)、陀螺仪(3)、气压高度计(4)、罗盘(5)的数字电路的地通过磁珠连接；

所述飞行机器人控制器固定于搭载在飞行机器人上的封闭铝盒(9)内，铝盒(9)固定在飞行机器人腹下重心位置。

2.根据权利要求1所述的飞行机器人控制器，其特征在于：所述电源滤波器采用共模扼流圈T1；共模扼流圈T1的一个输入端通过电感L1与外部电源(6)正极连接，另一输入端与外部电源(6)的负极连接，一个输出端与电源电路正极连接，另一输出端与电源电路的负极连接；共模扼流圈T1的两个输入端之间连有电容C1，两个输出端之间连有电容C2。