CN105927448A - 一种电路控制系统及无人机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电路控制系统和无人机，所述电路控制系统包括电池单元、稳压充电单元、第一开关单元、第二开关单元、电机、油机、速度检测单元和主控单元；各个电路单元的合理连接组成电路控制系统，该电路控制系统的电路控制使得所述电机不仅可以作为油机的启动装置，还可以为所述电池充电。另外，电机的多个用途使得包括电路控制系统的无人机的结构相对简单，该无人机的电机和油机的控制更加系统化，同时可以节约能源。

Description

一种电路控制系统及无人机
技术领域
本发明涉及无人机领域，尤其涉及一种电路控制系统及无人机。
背景技术
目前，市场上的无人机飞行器主要有纯电动、纯油动和油电混合等三种无人机。其中，油电混合的无人机可有电机和油机供选择提供飞行动力，可使得这种组合的无人机飞行距离更远和动力更足。但是，这种组合的无人机飞行器，无人机装置汽油机启动时要用专用的启动电机和简单的电源开关，启动电机和油机是分开的没有固定连接，启动电机一般作为启动时单独使用；或者启动电机作为发电机单独使用，使得油电混合的无人机的结构复杂，控制不够系统且分散。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电路控制系统及无人机，旨在解决现有的油电混合的无人机结构复杂、控制不够系统且分散等问题。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案，第一方面，提供了一种电路控制系统，该电路控制系统包括：电池单元、稳压充电单元、第一开关单元、第二开关单元、电机、油机、速度检测单元和主控单元，其中，所述电机可发电；
所述电池单元通过稳压充电单元与所述第一开关单元连接，所述第一开关单元与所述第二开关单元连接，所述电机通过所述第二开关单元与所述电池单元电性连接，所述电机和所述油机通过齿轮连接，所述主控单元与所述第一开关单元、第二开关单元和电池单元连接，其中，所述电池单元为所述第一开关单元、第二开关单元、速度检测单元和主控单元提供工作电压；
所述主控单元用于检测所述电池单元的电池电压，并在所述电池电压高于预设值时控制所述第二开关单元，使得所述电机和所述电池单元连通；
所述速度检测单元与所述主控单元连接，用于检测所述油机的转动速度并将该转动速度传递给所述主控单元；所述主控单元还用于根据所述转动速度控制所述第二开关单元和第一开关单元，使得所述电机通过所述第二开关单元、第一开关单元、稳压充电单元与所述电池单元连通。
优选地，还包括电压检测单元，所述电压检测单元分别与所述电机和主控单元连接，用于检测电机输出电压，并将所述电机输出电压传递给所述主控单元；
所述主控单元还用于根据所述转动速度和电机输出电压控制所述第二开关单元和第一开关单元，使得所述电机通过所述第二开关单元、第一开关单元、稳压充电单元与所述电池单元连通。
优选地，所述主控单元还用于根据所述转动速度和电机输出电压控制所述第二开关单元和第一开关单元，包括：
所述主控单元判断所述转动速度是否达到预设启动速度，若是，则控制所述第二开关单元，使得所述电机与所述电池单元断开而与所述第一开关单元连通；以及
所述主控单元判断所述电机输出电压是否达到预设充电电压，若是，则所述主控单元控制所述第一开关单元，使得所述电机通过所述第二开关单元、第一开关单元、稳压充电单元与所述电池单元连通。
优选地，还包括一油机控制单元，所述油机控制单元与所述主控单元连接，用控制所述油机的转速。
优选地，还包括一保护电路，所述保护电路包括第一二极管和第一电阻，所述稳压充电单元的电压输出端与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述第一电阻连接，所述第一电阻与所述电池单元的正极连接。
优选地，所述主控单元包括一主控芯片，所述第一开关单元包括第一继电器和第一三极管，所述第二开关单元包括第二继电器和第二三极管，所述第一继电器和第二继电器均包括三个触点，分别为第一触点、第二触点和第三触点,其中，所述第一触点与所述第二触点或第三触点连接；
所述第一三极管的集电极与所述第一继电器连接，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的基极通过一电阻与所述主控芯片连接；
所述第二三极管的集电极与所述第二继电器连接，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的基极通过一电阻与所述主控芯片连接。
优选地，所述稳压充电单元包括稳压芯片、第二二极管、电感、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，其中，所述稳压芯片包括八个引脚，分别为第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚和第八引脚；
所述第一引脚通过所述第一电容与所述电感的一端连接，所述电感的另一端作为所述稳压充电单元的电压输出端与所述第一二极管的正极连接，所述第二引脚与所述第一继电器的第一触点连接，且所述第二引脚还通过并联后的第二电容和第三电容连接地端，所述第三引脚通过所述第二电阻与所述第二引脚连接并通过所述第三电阻连接地端，所述第四引脚通过所述第四电容连接地端，所述第五引脚通过所述第四电阻接地并通过所述第五电阻与所述电感的另一端连接，所述第六引脚通过串联的第五电容和第六电阻接地，串联的第五电容和第六电阻还并联有第六电容，所述第七引脚连接地端，所述第二二极管的正极与所述第七引脚连接，所述第二二极管的负极与所述电感的一端连接，所述电感的另一端和所述第七引脚连接有并联的第七电容、第八电容和第九电容，所述第八引脚与所述电感的一端连接。
进一步地，所述速度检测单元包括磁电传感器，所述磁电传感器用于检测所述油机的转动速度并将该转动速度传递给所述主控单元；
所述主控单元判断所述转动速度是否达到预设转动速度，若是，则控制所述第一开关单元和第二开关单元，使得所述电机通过所述第二开关单元、第一开关单元、稳压充电单元与所述电池单元连通。
优选地，还包括充电单元，所述充电单元与所述电池单元连接，用于利用外部电源给所述电池单元中的电池充电。
第二方面，还提供了一种无人机，所述无人机包括上述任意一种电路控制系统。
有益效果:本发明的实施例提供了一种电路控制系统及无人机，与现有技术相比，所述电路控制系统包括电池单元、稳压充电单元、第一开关单元、第二开关单元、电机、油机、速度检测单元和主控单元；所述电池单元通过稳压充电单元与所述第一开关单元连接，所述第一开关单元与所述第二开关单元连接，所述电机通过所述第二开关单元与所述电池单元电性连接，所述电机和所述油机通过齿轮连接，所述主控单元与所述第一开关单元、第二开关单元和电池单元连接，其中，所述电池单元为所述第一开关单元、第二开关单元、速度检测单元和主控单元提供工作电压；所述主控单元用于检测所述电池单元的电池电压，并在所述电池电压高于预设值时控制所述第二开关单元，使得所述电机和所述电池单元连通，所述电机用于带动所述油机启动；所述速度检测单元与所述主控单元连接，用于检测所述油机的转动速度并将该转动速度传递给所述主控单元；所述主控单元还用于根据所述转动速度控制所述第一开关单元和第二开关单元，使得所述电机通过所述第二开关单元、第一开关单元、稳压充电单元与所述电池单元连通，所述油机带动所述电机用于给所述电池充电。该电路控制系统的电路控制使得电机不仅可以作为油机的启动装置，还可以为电池充电。包括电路控制系统的无人机的结构相对简单，该无人机的电机和油机的控制更加系统化，同时可以节约能源和功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍,显而易见,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的电路控制系统的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的主控单元的主控芯片的结构示意图；
图3是本发明一实施例提供的电池单元、稳压充电单元和第一开关单元的电路结构示意图；
图4是本发明一实施例提供的第二开关单元、电机、油机和速度检测单元的电路结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1示出了本发明一实施例提供的电路控制系统的结构，如图1所示，电路控制系统包括主控单元11、电池单元12、稳压充电单元13、第一开关单元14、第二开关单元15、电机16、油机17和速度检测单元18，其中，在本优选的实施例中，电机16为启动电机，同时还可用来发电；电池单元12通过稳压充电单元13与第一开关单元14连接，第一开关单元14与第二开关单元15连接，电机16通过第二开关单元15与电池单元12电性连接，电机16和油机17通过齿轮连接，使得电机和油机可以相互作为动力源带动另一方转动，如电机利用可以利用电能使得自身转动，从而带动油机转动；还可为油机利用汽油等能源使得自身转动，从带动电机转动，由电机转换成电能；主控单元11与第一开关单元14、第二开关单元15和电池单元12连接，其中，电池单元12为第一开关单元14、第二开关单元15、速度检测单元18和主控单元11提供工作电压，由于第一开关单元14、第二开关单元15、速度检测单元18和主控单元11的工作电压可能不同，还需要相关的电路将电池单元12的输出电压转换成相关的工作电压，在此不作详细介绍。主控单元11用于检测电池单元12的电池电压，当该电池电压高于预设值时，主控单元11判定此时的电池单元12的电池电压可以为电机16提供电能，通过控制第二开关单元15，使得电机16和电池单元17连通，电池单元17即可为电机16提供转动工作的电压，电机16转动后通过齿轮带动油机17启动。速度检测单元18与主控单元11连接，速度检测单元18用于检测油机17的转动速度并将该转动速度传递给主控单元11；主控单元11还用于根据该转动速度控制第一开关单元14和第二开关单元15，具体地控制第二开关单元15断开与电池单元的连接，进而切换到与第一开关单元14连接，从而使得电机16通过第二开关单元15、第一开关单元14、稳压充电单元13与电池单元12连通，此时，油机17带动电机16发电，电机16发电通过稳压充电单元13处理后用于给电池单元12的电池充电。该电路控制系统的电路控制使得电机不仅可以作为油机的启动装置，还可以为电池充电，可以充分利用油机的能源并将其转化电能由电池储存，使得该电池可以为其他负载提供电压，从而，更为节约能源。
在本优选地的实施中，该电路系统还包括电压检测单元，该电压检测单元分别与电机16和主控单元11连接，用于检测电机输出电压，并将该电机输出电压传递给主控单元11；主控单元11还用于根据转动速度和电机输出电压控制第二开关单元15和第一开关单元14，使得电机16通过第二开关单元15、第一开关单元14、稳压充电单元13与电池单元12连通。更具体的为：主控单元11判断转动速度是否达到预设启动速度，若是，则控制第二开关单元15，使得电机16与电池单元12断开而与第一开关单元14连通；以及主控单元11判断电机16输出电压是否达到预设充电电压，若是，则主控单元11控制第一开关单元14，使得电机16通过第二开关单元15、第一开关单元14、稳压充电单元13与电池单元11连通。增加此项功能，可以有效地确保更为安全稳定给电池单元的电池充电。另外，该电路控制系统还包括一油机控制单元，该油机控制单元与主控单元11连接，主控单元11可以通过油机控制单元控制油机17的油门，从而用于控制油机17的转速，当主控单元11检测电机16转为发电的输出电压是没有达到预设充电电压时，则可以通过该油机控制单元控制油机的油门，使得油机的转速加大，从而加大了电机的发电电压达到预设充电电压，可以正常为所述电池充电，当主控单元11检测电池单元12的电池的电量饱和时，即电池充满电时，主控单元11可以控制油机控制单元适当降低油机的转速。油机控制单元和主控单元的结合控制，可以更加智能的完成给电池单元的电池充电过程。
在本优选的实施中，主控单元11包括一主控芯片U1，主控芯片U1为单片机，主控芯片U1包括多个输入/输出引脚，主控芯片U1具体结构如图2所示，主控芯片U1的引脚11通过电阻R21与电池单元连接，同时引脚11还通过电阻R20连接地端，用于检测该电池单元12的电池的电压，根据该电压判断电池的电量是否足够能发动电机16，若是，则控制第二开关单元15，使得电机16通过第二开关单元15与电池单元12连通，由此，电池单元12可以为电机16提供转动的工作电压。另外，该电路控制系统还包括一充电单元，该充电单元与电池单元12连接，用于利用外部电源给电池单元12中的电池充电，外部电源可以交流市电或直流电，该充电单元包括常用的充电端口，例如USB口，可以很方便地使用市场上通用的USB线，该充电单元可以有效地避免电池单元12中的电池的电量不足的情况。该电路控制系统还包括一保护电路，如图3所示，该保护电路包括第一二极管D1和第一电阻R1，稳压充电单元13的电压输出端与第一二极管D1的正极连接，第一二极管D1的负极与第一电阻R1连接，第一电阻R1与电池单元12的电池的正极连接，第一二极管D1和第一电阻R1串联能够分压限流，可以有效地保护该电池单元12的电池。
在本优选的实施例中，如图3和图4所示，第一开关单元14包括第一继电器SW1和第一三极管Q1，第二开关单元包括第二继电器SW1和第二三极管Q2，第一继电器SW1和第二继电器SW2均包括三个触点，分别为第一继电器SW1的第一触点K11、第一继电器SW1的第二触点K12和第一继电器SW1的第三触点K13，第二继电器SW2的第一触点K21、第二继电器SW2的第二触点K22和第二继电器SW2的第三触点K23，其中，第一触点K11与第二触点K12或第三触点K13连接，默认第一触点K11与第一触点K13连接，第一触点K21与第二触点K22或第三触点K23，默认第一触点K21与第一触点K23连接；第一三极管Q1的集电极与第一继电器SW1连接，第一三极管Q1的发射极接地，第一三极管Q1的基极通过电阻R7与主控芯片U1的引脚46连接；第二三极管Q2的集电极与第二继电器SW2连接，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的基极通过电阻R10与主控芯片U1连接。第一继电器SW1的第一触点K11与稳压充电单元13的电压输入端连接，第一继电器SW1的第二触点K12与第二继电器SW2的第三触点K23连接，第一继电器SW1的第三触点K13触点空接；第二继电器SW2的第一触点K21与电机16的正极连接，第二继电器SW2的第二触点K22与电池单元12的电池正极连接。速度检测单元包括磁电传感器sensor，该磁电传感器sensor与主控芯片U1的连接，磁电传感器sensor靠近检测油机17即可用于检测油机17的转动速度并将该转动速度传递给主控芯片U1；主控芯片U1判断该转动速度是否达到预设转动速度，该预设转动速度为油机17的正常启动的速度阈值，若是，主控芯片U1则控制第一开关单元14和第二开关单元15，使得电机16通过第二开关单元15、第一开关单元14、稳压充电单元13与电池单元12连通。
主控芯片U1则控制第一开关单元14和第二开关单元15的具体方式，比如：主控单元11用于检测电池单元12的电池电压，并在电池电压高于预设值时控制第二开关单元15，使得电机16和电池单元12连通，电机16用于带动油机17启动；对应的具体方式为：主控芯片U1向第二三极管Q2发送高电平，第二三极管Q2导通，第二继电器SW2的第一触点K21和第二继电器SW2的第二触点K22接通，从而使得电机16和电池单元12连通，电池单元12给电机16提供工作电压，电机16转动，从而实现带动油机17启动，实现了电机16的启动功能。再比如：主控单元11还用于根据油机17的转动速度控制第一开关单元14和第二开关单元15，使得电机16通过第二开关单元15、第一开关单元14、稳压充电单元13与电池单元12连通，油机17带动电机16转动发电用于给电池单元12的电池充电；对应的具体方式为：如果油机17的转动速度到达启动速度，主控芯片U1则向第二三极管Q2发送低电平，第二三极管Q2截止，第二继电器SW2的第一触点K21与第二继电器SW2的第二触点K22断开，而与第二继电器SW2的第三触点K23导通，如果此时电机17的发电的输出电压达到预设充电电压，主控芯片U1向第一二极管Q1发送高电平，第一二极管Q1导通，第一继电器SW1的第一触点K11与第一继电器SW1的第一触点K11接通，电机16通过第二开关单元15、第一开关单元14与稳压充电单元13连通，而稳压充电单元13通过保护电路与电池单元12中连通，从而实现油机17带动电机16转动发电用于给电池单元12的电池充电。
在本优选的实施中，如图3所示，稳压充电单元13包括稳压芯片U2、第二二极管D2、电感L1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6，其中，稳压芯片U2包括八个引脚，分别为第一引脚1、第二引脚2、第三引脚3、第四引脚4、第五引脚5、第六引脚6、第七引脚7和第八引脚8；第一引脚1通过第一电容C1与电感L1的一端连接，电感L1的另一端作为稳压充电单元13的电压输出端与第一二极管D1的正极连接，第二引脚2与第一继电器SW1的第一触点K11连接，且第二引脚2还通过并联后的第二电容C2和第三电容C3连接地端，第三引脚3通过第二电阻R2与第二引脚2连接并通过第三电阻R3连接地端，第四引脚4通过第四电容C4连接地端，第五引脚5通过第四电阻R4接地并通过第五电阻R5与电感L1的另一端连接，第六引脚6通过串联的第五电容C5和第六电阻R6接地，串联的第五电容C5和第六电阻R6还并联有第六电容C6，第七引脚7连接地端，第二二极管D2的正极与第七引脚7连接，第二二极管D2的负极与电感L1的一端连接，电感L1的另一端和第七引脚7连接有并联的第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9，第八引脚8与电感L1的一端连接。该电压检测单元包括第八电阻R8和第九电阻R9，电压检测单元还可以是其他的电路，优选地，选两个电阻即可实现，电压检测单元分别与电机16和主控单元11连接具体为：主控单元的主控芯片U1的一引脚通过第八电阻R8与第一继电器SW1的第二触点K12连接，或与第二继电器SW2的第三触点K23，主控芯片U1的一引脚并通过第九电阻R9接地。
本发明还提供了一种无人机，该无人机本发明提供的电路控制系统，由于电路控制系统的结构和工作原理已经在上述实施例进行详细介绍，为了说明书的简洁，在此不作赘述。由于无人机采用了上述实施例提供的电路控制系统，使得该无人机的电机(也称为启动电机)不仅可以作为油机的启动装置，还可以为无人机的电池充电。该无人机和市场上的可充电的无人机相比，结构相对简单，电机和油机的控制更加系统化，同时可以更节约能源。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电路控制系统，其特征在于，包括电池单元、稳压充电单元、第一开关单元、第二开关单元、电机、油机、速度检测单元和主控单元，其中，所述电机可发电；
所述电池单元通过稳压充电单元与所述第一开关单元连接，所述第一开关单元与所述第二开关单元连接，所述电机通过所述第二开关单元与所述电池单元电性连接，所述电机和所述油机通过齿轮连接，所述主控单元与所述第一开关单元、第二开关单元和电池单元连接，其中，所述电池单元为所述第一开关单元、第二开关单元、速度检测单元和主控单元提供工作电压；
所述主控单元用于检测所述电池单元的电池电压，并在所述电池电压高于预设值时控制所述第二开关单元，使得所述电机和所述电池单元连通；
所述速度检测单元与所述主控单元连接，用于检测所述油机的转动速度并将该转动速度传递给所述主控单元；所述主控单元还用于根据所述转动速度控制所述第二开关单元和第一开关单元，使得所述电机通过所述第二开关单元、第一开关单元、稳压充电单元与所述电池单元连通。
2.根据权利要求1所述的电路控制系统，其特征在于，还包括电压检测单元，所述电压检测单元分别与所述电机和主控单元连接，用于检测电机输出电压，并将所述电机输出电压传递给所述主控单元；
所述主控单元还用于根据所述转动速度和电机输出电压控制所述第二开关单元和第一开关单元，使得所述电机通过所述第二开关单元、第一开关单元、稳压充电单元与所述电池单元连通。
3.根据权利要求2所述的电路控制系统，其特征在于，所述主控单元还用于根据所述转动速度和电机输出电压控制所述第二开关单元和第一开关单元，包括：
所述主控单元判断所述转动速度是否达到预设启动速度，若是，则控制所述第二开关单元，使得所述电机与所述电池单元断开而与所述第一开关单元连通；以及
所述主控单元判断所述电机输出电压是否达到预设充电电压，若是，则所述主控单元控制所述第一开关单元，使得所述电机通过所述第二开关单元、第一开关单元、稳压充电单元与所述电池单元连通。
4.根据权利要求3所述的电路控制系统，其特征在于，还包括一油机控制单元，所述油机控制单元与所述主控单元连接，用控制所述油机的转速。
5.根据权利要求4所述的电路控制系统，其特征在于，还包括一保护电路，所述保护电路包括第一二极管和第一电阻，所述稳压充电单元的电压输出端与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述第一电阻连接，所述第一电阻与所述电池单元的正极连接。
6.根据权利要求5所述的电路控制系统，其特征在于，所述主控单元包括一主控芯片，所述第一开关单元包括第一继电器和第一三极管，所述第二开关单元包括第二继电器和第二三极管，所述第一继电器和第二继电器均包括三个触点，分别为第一触点、第二触点和第三触点,其中，所述第一触点与所述第二触点或第三触点连接；
所述第一三极管的集电极与所述第一继电器连接，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的基极通过一电阻与所述主控芯片连接；
所述第二三极管的集电极与所述第二继电器连接，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的基极通过一电阻与所述主控芯片连接。
7.根据权利要求6所述的电路控制系统，其特征在于，所述稳压充电单元包括稳压芯片、第二二极管、电感、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，其中，所述稳压芯片包括八个引脚，分别为第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚和第八引脚；
所述第一引脚通过所述第一电容与所述电感的一端连接，所述电感的另一端作为所述稳压充电单元的电压输出端与所述第一二极管的正极连接，所述第二引脚与所述第一继电器的第一触点连接，且所述第二引脚还通过并联后的第二电容和第三电容连接地端，所述第三引脚通过所述第二电阻与所述第二引脚连接并通过所述第三电阻连接地端，所述第四引脚通过所述第四电容连接地端，所述第五引脚通过所述第四电阻接地并通过所述第五电阻与所述电感的另一端连接，所述第六引脚通过串联的第五电容和第六电阻接地，串联的第五电容和第六电阻还并联有第六电容，所述第七引脚连接地端，所述第二二极管的正极与所述第七引脚连接，所述第二二极管的负极与所述电感的一端连接，所述电感的另一端和所述第七引脚连接有并联的第七电容、第八电容和第九电容，所述第八引脚与所述电感的一端连接。
8.根据权利要求3所述的所述的电路控制系统，其特征在于，所述速度检测单元包括磁电传感器，所述磁电传感器用于检测所述油机的转动速度并将该转动速度传递给所述主控单元；
所述主控单元还用于判断所述转动速度是否达到预设转动速度，若是，则控制所述第一开关单元和第二开关单元，使得所述电机通过所述第二开关单元、第一开关单元、稳压充电单元与所述电池单元连通。
9.根据权利要求1所述的所述的电路控制系统，其特征在于，还包括充电单元，所述充电单元与所述电池单元连接，用于利用外部电源给所述电池单元中的电池充电。
10.一种无人机，其特征在于，所述无人机包括权利要求1-9任意一种电路控制系统。
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