CN106772690A - 一种基于四轴飞行器的气象要素探测电路 - Google Patents

一种基于四轴飞行器的气象要素探测电路 Download PDF

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董天天
黄贤存
徐健伟
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Abstract

本发明公开了一种基于四轴飞行器的气象要素探测电路，包括四轴飞行器电路、气象要素探测电路和电源电路；其中，四轴飞行器电路包括主控制器电路，以及分别与主控制器电路连接的姿态传感器电路、OLED屏显示电路、电机驱动电路、遥控器接收电路，还包括与电机驱动电路连接的电机；气象要素探测电路包括从控制器电路，以及分别与从控制器电路连接的温湿度传感器电路、GPS电路、SD卡电路。主控制器电路和从控制器电路采用SPI通信方式通信；电源电路为四轴飞行器硬件设计电路和气象要素探测硬件设计电路提供合适的电压。本发明集多种传感器电路于一体，实现了电路集成化，并可灵活地实现本地存储数据，体积小，结构简单，具有良好的便捷性。

Description

一种基于四轴飞行器的气象要素探测电路
技术领域
本发明涉及一种气象要素探测电路，特别是涉及一种基于四轴飞行器的气象要素探测电路，属于气象探测技术领域。
背景技术
进入21世纪以来，随着计算机、微电子、通信、信息、材料等科学技术的快速发展，直流驱动的小型多旋翼无人机发展迅速，不仅起降方便，还具有自主巡航、定点悬浮等功能，使得通过无人机搭载气象探测系统，对大气气象要素的直接测量成为可能。
随着传感器技术和通信技术的发展，气象要素采集仪器更新换代，气象观测自动化逐渐成为现实。传统的气象仪器都是在采集到温度、湿度、气压、风速、风向、雨量等数据后用有线方式进行数据传输的，运输和安装都有很多困难，增加了许多成本，这样就让便携式、小型化、集成化气象要素采集仪器的需求大大增加，现代化的气象要素采集仪器不仅能够在功能上达到传统气象站的要求，而且智能化、高灵敏度的传感器的使用也使得观测数据准确度可以达到地面气象观测业务的要求。因此，气象部门需要大力发展体积小、重量轻、功耗低、集成度高、安装架设速度快、便于运输和人工携带的气象要素采集仪器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于四轴飞行器的气象要素探测电路，集多种传感器电路于一体，克服了传统的气象探测器搭载传感器的缺点，实现了电路集成化。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种基于四轴飞行器的气象要素探测电路，包括四轴飞行器电路、气象要素探测电路和电源电路；其中，四轴飞行器电路包括主控制器电路，以及分别与主控制器电路连接的姿态传感器电路、OLED屏显示电路、电机驱动电路、遥控器接收电路，还包括与电机驱动电路连接的电机；气象要素探测电路包括从控制器电路，以及分别与从控制器电路连接的温湿度传感器电路、GPS电路、SD卡电路；主控制器电路和从控制器电路之间采用SPI通信方式通信；所述电源电路为四轴飞行器电路、气象要素探测电路供电。
作为本发明的一种优选方案，所述姿态传感器电路包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力计和气压计，所述三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力计、气压计分别通过I2C总线与主控制器电路连接。
作为本发明的一种优选方案，所述主控制器电路通过SPI总线与OLED屏显示电路连接。
作为本发明的一种优选方案，所述从控制器电路通过SDIO接口与SD卡电路连接。
作为本发明的一种优选方案，所述主控制器电路、从控制器电路均采用STM32系列芯片。
作为本发明的一种优选方案，所述温湿度传感器电路采用DHT11型号芯片。
作为本发明的一种优选方案，所述GPS电路采用NEO-6M型号芯片。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明电路集成度高，克服了传统的气象探测仪器搭载传感器的缺点，采用飞控电路与气象采集电路集成在一起，实现更高的集成度。
2、本发明在气象数据保存时，克服了传统气象探测仪器数据保存方式的不足，并可灵活地实现超远距离的远程探测，探测数据保存到自身的SD卡中，不受距离影响，控制的可用性高。
3、本发明电路易操作、易携带，实现简单方便。
附图说明
图1是本发明一种基于四轴飞行器的气象要素探测电路的结构示意图。
图2是本发明中的电源电路图。
图3是本发明中的三轴陀螺仪电路图。
图4是本发明中的三轴磁力计电路图。
图5是本发明中的气压计电路图。
图6是本发明中的温湿度传感器电路图。
图7是本发明中的GPS电路图。
图8是本发明中的SD卡电路图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
如图1所示，一种基于四轴飞行器的气象要素探测电路，电路包括四轴飞行器电路、气象要素探测电路和电源电路。四轴飞行器电路包括主控制器电路、姿态传感器电路、OLED屏显示电路、电机驱动电路和电机；气象要素探测电路包括从控制器电路、温湿度传感器电路、GPS电路、SD卡电路。
主控制器电路和从控制器电路采用SPI通信方式通信，主控制器电路控制飞行器飞行，从控制器电路进行数据采集及存储。
如图2所示，为其中的电源电路图，电源电路为四轴飞行器硬件设计电路和气象要素探测硬件设计电路提供合适的电压；电子调速器中的BEC可以输出5V的电压，经过ASM1117-3.3线性稳压器降压形成3.3V的电压，为主、从控制器电路及其他各个电路供电，保证了电路各个器件的正常工作。
姿态传感器电路集成了三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力计和气压计，用来监测四轴飞行器的飞行姿态和空间位置，气压计可获取大气气压值。
如图3所示，为其中的三轴陀螺仪电路图，如图4所示，为其中的三轴磁力计电路图，如图5所示，为其中的气压计电路图。
OLED屏显示电路用于显示四轴飞行器的飞行姿态角度、飞行模式、气象要素数据。
电机驱动电路输出PWM驱动信号到电调，电调根据PWM信号控制电机转速，电机带动螺旋桨实现四轴飞行器的稳定飞行。
如图6所示，为其中的温湿度传感器电路图，温湿度传感器电路采集大气中的温度和相对湿度数据；如图7所示，为其中的GPS电路图，GPS电路测量海拔高度、经纬度、风速风向气象数据和当前时间；如图8所示，为其中的SD卡电路图，SD卡电路保存气象要素探测采集的信息，包括温度、湿度、气压、风速、风向、海拔高度、经纬度和当前时间。
本发明一种基于四轴飞行器的气象要素探测电路集多种传感器电路于一体，克服了传统的气象探测器搭载传感器的缺点，实现了电路集成化，并可灵活地实现本地存储数据，体积小，结构简单，具有良好的便捷性，对现有气象探测系统的电路结构进行创新性研究，该系统的研发和实施，对于推动气象探测系统等方面具有十分重要的意义。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于四轴飞行器的气象要素探测电路，其特征在于，包括四轴飞行器电路、气象要素探测电路和电源电路；其中，四轴飞行器电路包括主控制器电路，以及分别与主控制器电路连接的姿态传感器电路、OLED屏显示电路、电机驱动电路、遥控器接收电路，还包括与电机驱动电路连接的电机；气象要素探测电路包括从控制器电路，以及分别与从控制器电路连接的温湿度传感器电路、GPS电路、SD卡电路；主控制器电路和从控制器电路之间采用SPI通信方式通信；所述电源电路为四轴飞行器电路、气象要素探测电路供电。
2.根据权利要求1所述基于四轴飞行器的气象要素探测电路，其特征在于，所述姿态传感器电路包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力计和气压计，所述三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力计、气压计分别通过I2C总线与主控制器电路连接。
3.根据权利要求1所述基于四轴飞行器的气象要素探测电路，其特征在于，所述主控制器电路通过SPI总线与OLED屏显示电路连接。
4.根据权利要求1所述基于四轴飞行器的气象要素探测电路，其特征在于，所述从控制器电路通过SDIO接口与SD卡电路连接。
5.根据权利要求1所述基于四轴飞行器的气象要素探测电路，其特征在于，所述主控制器电路、从控制器电路均采用STM32系列芯片。
6.根据权利要求1所述基于四轴飞行器的气象要素探测电路，其特征在于，所述温湿度传感器电路采用DHT11型号芯片。
7.根据权利要求1所述基于四轴飞行器的气象要素探测电路，其特征在于，所述GPS电路采用NEO-6M型号芯片。
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