CN107037849B - 一种无人机的开关电路 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种无人机的开关电路。所述开关电路包括：开关元件，工作状态控制单元，工作状态保持单元，以及控制模块；开关元件闭合后，工作状态控制单元导通，控制模块控制工作状态保持单元导通；开关元件打开后，工作状态保持单元控制工作状态控制单元维持导通状态，工作状态控制单元的输出端向负载提供工作电流；开关元件闭合时间超过预设值时，控制模块控制工作状态保持单元关断，工作状态保持单元控制工作状态控制单元关断，工作状态控制单元的输出端停止向负载提供工作电流。本发明实施例的技术方案实现了通过小体积的开关控制无人机中的供电电路，并且保证了飞行安全。
Description
技术领域
本发明实施例涉及开关技术，尤其涉及一种无人机的开关电路。
背景技术
现有技术中有些无人机的开关设置在供电线路中，但供电线路中的电流能达到70A，因此开关需要通过很大的电流。
然而，大电流开关体积很大，且不方便导通或关闭，不符合无人机趋于小体积的发展趋势。另外现有技术中常采用单刀单掷开关，在飞行中极易自动关断，不利于飞行的安全。
发明内容
本发明提供一种无人机的开关电路，以实现通过小体积的开关控制无人机中的供电电路，并且保证飞行安全。
第一方面，本发明实施例提供了一种无人机的开关电路，所述开关电路包括：开关元件，工作状态控制单元，工作状态保持单元，以及控制模块；
其中，所述工作状态控制单元的输入端与电源电性连接，控制端与所述工作状态保持单元的输入端电性连接，输出端与负载电性连接；所述工作状态保持单元的输出端接地，控制端与所述控制模块的输出端电性连接；所述开关元件的第一端接地，第二端分别与所述工作状态保持单元的输入端以及所述控制模块的输入端及工作状态控制单元的控制端电性连接；
所述开关元件闭合后，所述工作状态控制单元导通，所述控制模块控制所述工作状态保持单元导通；
所述开关元件打开后，所述工作状态保持单元控制所述工作状态控制单元维持导通状态，所述工作状态控制单元的输出端向所述负载提供工作电流。
本发明实施例通过开关元件、控制模块和工作状态保持单元控制工作控制单元的通断，从而控制无人机的供电电路，避免了采用体积很大的大电流开关，以及现有技术中采用单刀单掷开关，在飞行中极易自动关断，不利于飞行的安全的问题，实现了通过小体积的开关控制无人机中的供电电路，保证了飞行安全，符合无人机趋于小体积的发展趋势。
附图说明
图1是本发明实施例一中的一种无人机的开关电路的结构示意图；
图2是本发明实施例二中的一种无人机的开关电路的结构示意图；
图3是本发明实施例三中的一种无人机的开关电路的结构示意图；
图4是本发明实施例三中的又一种无人机的开关电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1是本发明实施例一中的一种无人机的开关电路的结构示意图，如图1所示，所述开关电路，包括：开关元件110，工作状态控制单元120，工作状态保持单元130，以及控制模块140；
其中，工作状态控制单元120的输入端与电源电性连接，控制端与工作状态保持单元130的输入端电性连接，输出端与负载电性连接；工作状态保持单元130的输出端接地，控制端与控制模块140的输出端电性连接；开关元件110的第一端接地，第二端分别与工作状态保持单元130的输入端以及控制模块140的输入端及工作状态控制单元120的控制端电性连接；
开关元件110闭合后，工作状态控制单元120导通，控制模块140控制工作状态保持单元130导通；
开关元件110打开后，工作状态保持单元130控制工作状态控制单元120维持导通状态，工作状态控制单元120的输出端向所述负载提供工作电流。
另外，开关元件110闭合时间超过预设值时，控制模块140控制工作状态保持单元130关断，工作状态保持单元130控制工作状态控制单元120关断，工作状态控制单元120的输出端停止向所述负载提供工作电流。
其中，所述电源为无人机工作电路的供电电池，所述负载为无人机工作电路，所述电源通过工作状态控制单元120为所述负载提供工作电压与工作电流，通过工作状态控制单元120的控制端可以控制工作状态控制单元120的通断。所述预设值可以根据需要进行设定，可以为1.5秒、2秒或3秒等。控制模块140通过输入端监测开关元件110的状态信息，并根据所述状态信息控制工作状态保持单元130的通断，可以将工作状态控制单元120输出端的电压进行相应的处理对控制模块140供电，也可以采用其他电源对控制模块140供电。工作状态控制单元120可以为金属-氧化物-半导体场效应晶体管MOSFET。开关元件110接在工作状态控制单元120的控制电路中，开关元件110上通过的电流远小于无人机供电线路通过的电流，因此开关元件110可以采用小体积的轻触开关。
本实施例的技术方案，通过开关元件、控制模块和工作状态保持单元控制工作控制单元的通断，从而控制无人机的供电电路，避免了采用体积很大的大电流开关，以及现有技术中采用单刀单掷开关，在飞行中极易自动关断，不利于飞行安全的问题，实现了通过小体积的开关控制无人机中的供电电路，保证了飞行安全，符合无人机趋于小体积的发展趋势。
实施例二
图2是本发明实施例二中的一种无人机的开关电路的结构示意图，如图2所示，所述开关电路的工作状态控制单元120可以包括：至少一个P型金属-氧化物-半导体场效应晶体管P-MOSFET Q1(图2示例性的设置2个P-MOSFET Q1)、第一电阻R1以及第二电阻R2；
P-MOSFET Q1的源极与电源VCC电性连接，栅极分别与第一电阻R1的第一端以及第二电阻R2的第一端电性连接，漏极与所述负载电性连接；第一电阻R1的第二端与电源VCC电性连接，第二电阻R2的第二端与工作状态保持单元130的输入端电性连接。
具体的，开关元件110闭合时，P-MOSFET Q1的源极与栅极之间通过第一电阻R1产生导通电压，P-MOSFET Q1的源极和漏极导通，为负载提供电流。P-MOSFET Q1的源极和栅极导通需要很小的电流，但是导通以后，源极和漏极能通过很大的电流，可以很好地适应无人机工作电路的大电流。
可选的，当P-MOSFET Q1的数量大于1时，多个P-MOSFET Q1并联。具体的，可根据负载电路的电流的大小确定并联P-MOSFET Q1的数量，通过并联多个P-MOSFET Q1进行分流，以确保每个P-MOSFET Q1上流经在电流在P-MOSFET Q1的额定电流范围内，提高了电路的可靠性。
另外，所述开关电路还可以包括：第一二极管D1，第一二极管D1的阴极与开关元件110的第二端电性连接，阳极与工作状态控制单元120的控制端电性连接。具体的，通过第一二极管D1保证了电路的单向导通性。
在上述实施例的基础上，可选的，所述开关电路的工作状态保持单元130可以包括：三极管Q2，第三电阻R3和第四电阻R4，其中，三级管Q2的集电极与工作状态控制单元120的控制端电性连接，发射极接地；第三电阻R3的第一端与三极管Q2的基极电性连接，第二端接地；第四电阻R4的第一端与三极管Q2的基极电性连接，第二端与控制模块140的输出端电性连接。
具体的，控制模块140通过控制其输出端输出的电信号的高低电平，来控制三极管Q2的通断，从而控制开关状态控制单元120的通断。
本实施例的技术方案，通过开关元件、控制模块和工作状态保持单元控制至少一个P-MOSFET的通断，从而控制无人机的供电电路，P-MOSFET的源极和栅极导通需要很小的电流，但是导通以后，源极和漏极能通过很大的电流，可以很好地适应无人机工作电路的大电流，避免了采用体积很大的大电流开关，以及现有技术中采用单刀单掷开关，在飞行中极易自动关断，不利于飞行安全的问题，实现了通过小体积的开关控制无人机中的供电电路，保证了飞行安全，符合无人机趋于小体积的发展趋势。
实施例三
图3是本发明实施例三中的一种无人机的开关电路的结构示意图，本发明实施例为上述各实施例基础上的优化，如图3所示，所述开关电路的控制模块140可以包括：开关监测单元141和微控制器142。
其中，开关监测单元141的输入端与控制模块140的供电端电性连接，输出端与开关元件110的第二端电性连接，监测端与微控制器142的第一输入端电性连接；
微控制器142的第二输入端与控制模块140的供电端电性连接，输出端与工作状态保持单元130的控制端电性连接，用于检测开关监测单元141监测端的电压信号，并根据开关监测单元141监测端的电压信号，控制工作状态保持单元130的导通与关断。
其中，控制模块140的供电端输入的电压信号用于为开关监测单元141和微控制器142提供工作电压。
具体的，所述开关电路还可以包括：降压模块150，输入端与工作状态控制单元120的输出端电性连接，输出端与控制模块140的供电端电性连接。降压模块150通过对工作状态控制单元120输出的电压信号进行降压为开关监测单元141和微控制器142提供工作电压。
图4是本发明实施例三中的又一种无人机的开关电路的结构示意图，如图4所示，在上述实施例的基础上，开关监测单元141可以包括：第五电阻R5和第二二极管D2，其中，第五电阻R5的第一端与控制模块140的供电端电性连接，第二端分别与第二二极管D2的阳极和微控制器142的第一输入端电性连接；第二二极管D2的阴极与开关元件110的第二端电性连接。
具体的，当开关元件110闭合时，第二二极管D2经开关元件110接地，第二二极管的阳极为低电平。当开关元件110首次闭合时，工作状态控制单元120的输出端为负载提供工作电压，同时通过降压模块150为控制模块140提供工作电压，微控制器142的输出端输出高电平，控制工作状态保持单元130导通，开关元件110打开，工作状态控制单元120维持导通，负载正常工作；当需要使负载停止工作时，长按开关元件110，即使开关元件110闭合时间超过预设值，微控制器142检测到低电平信号维持时间超过预设值时，输出端输出低电平，工作状态保持单元130断开，此时开关元件110打开，工作状态控制单元120关断，停止为负载提供电流，整个电路停止工作，没有电量损耗。
另外，在第五电阻R5的第二端与微控制器142的第一输入端之间还可以连接一个电压跟随器电路或一个光耦电路，以使采集到的开关信号更加稳定。
可选的，所述开关电路还包括：稳压管D3，一端与工作状态控制单元120的输出端电性连接，另一端接地。具体的，通过所述稳压管D3可以为负载提供更稳定的供电电压。
本实施例的技术方案，通过开关监测单元监测开关元件的状态，微控制器依据所述开关元件的状态控制工作状态保持单元的通断，由此控制工作控制单元的通断，从而控制无人机的供电电路，避免了采用体积很大的大电流开关，以及现有技术中采用单刀单掷开关，在飞行中极易自动关断，不利于飞行安全的问题，实现了通过小体积的开关控制无人机中的供电电路，保证了飞行安全，符合无人机趋于小体积的发展趋势。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种无人机的开关电路，其特征在于，包括：开关元件，工作状态控制单元，工作状态保持单元，以及控制模块；
其中，所述工作状态控制单元的输入端与电源电性连接，控制端与所述工作状态保持单元的输入端电性连接，输出端与负载电性连接；所述工作状态保持单元的输出端接地，控制端与所述控制模块的输出端电性连接；所述开关元件的第一端接地，第二端分别与所述工作状态保持单元的输入端以及所述控制模块的输入端及工作状态控制单元的控制端电性连接；
所述开关元件闭合后，所述工作状态控制单元导通，所述控制模块控制所述工作状态保持单元导通；
所述开关元件打开后，所述工作状态保持单元控制所述工作状态控制单元维持导通状态，所述工作状态控制单元的输出端向所述负载提供工作电流。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述工作状态控制单元包括：
至少一个P型金属-氧化物-半导体场效应晶体管P-MOSFET、第一电阻以及第二电阻；
所述P-MOSFET的源极与所述电源电性连接，栅极分别与所述第一电阻的第一端以及所述第二电阻的第一端电性连接，漏极与所述负载电性连接；所述第一电阻的第二端与所述电源电性连接，所述第二电阻的第二端与所述工作状态保持单元的输入端电性连接。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，当所述P-MOSFET的数量大于1时，多个所述P-MOSFET并联。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：
第一二极管，所述第一二极管的阴极与所述开关元件的第二端电性连接，阳极与所述工作状态控制单元的控制端电性连接。
5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述工作状态保持单元包括：
三极管，第三电阻和第四电阻，其中，
所述三极管的集电极与所述工作状态控制单元的控制端电性连接，发射极接地；
所述第三电阻的第一端与所述三极管的基极电性连接，第二端接地；
所述第四电阻的第一端与所述三极管的基极电性连接，第二端与所述控制模块的输出端电性连接。
6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：
稳压管，一端与所述工作状态控制单元的输出端电性连接，另一端接地。
7.根据权利要求1-6中任一所述的电路，其特征在于，还包括：
降压模块，输入端与所述工作状态控制单元的输出端电性连接，输出端与所述控制模块的供电端电性连接。
8.根据权利要求1-6中任一所述的电路，其特征在于，所述控制模块包括：
开关监测单元和微控制器；
其中，所述开关监测单元的输入端与所述控制模块的供电端电性连接，输出端与所述开关元件的第二端电性连接，监测端与所述微控制器的第一输入端电性连接；
所述微控制器的第二输入端与所述控制模块的供电端电性连接，输出端与所述工作状态保持单元的控制端电性连接，用于检测所述开关监测单元监测端的电压信号，并根据所述开关监测单元监测端的电压信号，控制所述工作状态保持单元的导通与关断。
9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述开关监测单元包括：
第五电阻和第二二极管，其中，
所述第五电阻的第一端与所述控制模块的供电端电性连接，第二端分别与所述第二二极管的阳极和所述微控制器的第一输入端电性连接；
所述第二二极管的阴极与所述开关元件的第二端电性连接。
10.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关元件闭合时间超过预设值时，所述控制模块控制所述工作状态保持单元关断，所述工作状态保持单元控制所述工作状态控制单元关断，所述工作状态控制单元的输出端停止向所述负载提供工作电流。
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