CN107250653B - 电调系统及具有该电调系统的云台 - Google Patents
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Abstract
一种电调系统(100)，包括第一电路板(13)，所述第一电路板(13)上设置有至少两个电调装置(11)，每一电调装置(11)分别电连接至一电机(25，26，27)，用以分别控制相应电机(25，26，27)的工作。该电调系统(100)可以用于云台(200)。
Description
技术领域
本发明属于云台技术领域，尤其涉及一种电调系统及具有该电调系统的云台。
背景技术
云台作为摄像机等拍摄设备的支撑设备，能够实现稳定拍摄及调整拍摄方向的功能，因此其广泛应用于摄影、照相、监测等领域。云台具有电调装置，该电调装置用于调整云台转轴的电机的转速及/或转动量。
现有的云台通常为三轴云台，因此需要三个电机驱动单元。目前每个电机对应的电调装置是独立设计的，即每个电机都独立配置一块电调板。然而，三块独立的电调板将使得云台的体积变大，并导致成本的增加。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种电调系统及具有该电调系统的云台。
一种云台的电调系统，包括第一电路板，所述第一电路板上设置有至少两个电调装置，每一电调装置分别电连接至一电机，用以分别控制相应电机的工作。
进一步地，每一电调装置包括电调单元及电机驱动单元，所述电调单元与所述电机驱动单元电连接，所述电机驱动单元分别电连接至对应的电机。
进一步地，所述电调单元为微处理器，所述电机驱动单元为功率放大单元。
进一步地，所述微处理器用于接收控制信号，所述功率放大单元用于将该控制信号放大至对应的电机，从而控制电机转动。
进一步地，所述电机驱动单元采用独立的第一电源以及第一电源地，所述电调单元采用独立的第二电源以及第二电源地。
进一步地，所述第一电源及第一电源地采用宽铜皮走线。
进一步地，所述第一电源以及第一电源地分别为一完整的电源平面及电源地平面。
进一步地，所述电调单元与电机驱动单元之间采用差分紧耦合的方式走线。
进一步地，每一电调单元包括信号接收端及信号发送端，所述信号接收端相互连接，其中一个信号发送端分别电连接至剩余的电调单元。
进一步地，所述电调系统还包括惯性测量单元，所述惯性测量单元包括惯性测量传感器和控制器，所述惯性测量传感器用于侦测云台或负载的状态参数，所述惯性测量单元还包括信号发送接口，所述信号发送接口与其中一个信号接收端电连接，用以将所述惯性测量传感器侦测到的云台或负载的状态参数通过所述信号发送接口发送至所述信号接收端。
进一步地，所述惯性测量单元还包括信号接收接口，所述信号接收接口与所述剩余的电调单元的信号发送端电连接，用以接收来自电机的状态信息。
进一步地，所述惯性测量传感器包括陀螺仪和加速度器，所述信号发送接口及信号接收接口设置于所述控制器。
进一步地，所述控制器与其中至少一个电调单元集成在一起。
一种云台，用于连接一负载，所述云台包括：
至少两个电机；以及
电调系统，所述电调系统包括第一电路板，所述第一电路板上设置有至少两个电调装置，每一电调装置分别电连接至一电机，用以分别控制相应电机的工作。
进一步地，每一电调装置包括电调单元及电机驱动单元，所述电调单元与所述电机驱动单元电连接，所述电机驱动单元分别电连接至对应的电机。
进一步地，所述电调单元为微处理器，所述电机驱动单元为功率放大单元。
进一步地，所述微处理器用于接收控制信号，所述功率放大单元用于将该控制信号放大至对应的电机，从而控制电机转动。
进一步地，所述电机驱动单元采用独立的第一电源以及第一电源地，所述电调单元采用独立的第二电源以及第二电源地。
进一步地，所述第一电源及第一电源地采用宽铜皮走线。
进一步地，所述第一电源以及第一电源地分别为一完整的电源平面及电源地平面。
进一步地，所述电调单元与电机驱动单元之间采用差分紧耦合的方式走线。
进一步地，每一电调单元包括信号接收端及信号发送端，所述信号接收端相互连接，其中一个信号发送端分别电连接至剩余的电调单元。
进一步地，所述电调系统还包括惯性测量单元，所述惯性测量单元包括惯性测量传感器和控制器，所述惯性测量传感器用于侦测云台或负载的状态参数，所述惯性测量单元还包括信号发送接口，所述信号发送接口与其中一个信号接收端电连接，用以将所述惯性测量传感器侦测到的云台或负载的状态参数通过所述信号发送接口发送至所述信号接收端。
进一步地，所述惯性测量单元还包括信号接收接口，所述信号接收接口与所述剩余的电调单元的信号发送端电连接，用以接收来自电机的状态信息。
进一步地，所述惯性测量传感器包括陀螺仪和加速度器，所述信号发送接口及信号接收接口设置于所述控制器。
进一步地，所述控制器与其中至少一个电调单元集成在一起。
进一步地，所述云台包括第一支架、第二支架、第一电机、连接第一支架与第二支架的第二电机、设置于第二支架一端的第三电机、以及壳体，所述壳体设置于所述第二支架的一侧，所述第一电路板装设于所述壳体内。
进一步地，所述第一支架为横滚轴支架，所述第二支架为航向轴支架，所述第一电机、第二电机以及第三电机分别为俯仰电机、横滚电机、以及航向电机。
进一步地，所述第二电机的定子固定于所述壳体，所述第一支架为双臂支架，所述第二电机的转子固定于第一支架的双臂支架之间的中间连接处。
进一步地，所述壳体包括第一壳体及第二壳体，所述第二壳体装设于所述第一壳体上，且与所述第一壳体共同形成一容置空间，所述第一电路板装设于所述容置空间内。
进一步地，所述第一壳体与所述第二壳体其中之一设置有至少一安装部，每一安装部上开设有安装孔，所述第一壳体与所述第二壳体另外之一设置有配合部，通过将所述配合部依次穿过相应的安装孔，进而将所述第二壳体装设于所述第一壳体。
进一步地，所述第一电路板上设置有装配孔，通过将所述配合部依次穿过相应的装配孔以及安装孔，进而将所述第一电路板装设于所述容置空间内。
本发明中的电调系统及具有该电调系统的云台将至少两个电调装置设置于一个电路板上，即可实现一个电路板同时控制两个以上电机，有效减少了电路板的数量，同时减轻了整机重量，可以使得挂载该云台的无人飞行器的飞行续航时间更长。同时，降低了整机的物料成本，减小了硬件开发的工作量，且可有效节约机内空间，使整机可以做的更小，方便整机的生产和维护。
附图说明
图1为本发明实施例的云台的整体示意图。
图2为图1所述云台的分解示意图。
图3为图1所述云台另一角度下的分解示意图。
图4为图1所示云台中电调系统的功能模块图。
图5为图1所示云台中电调系统的另一功能模块图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1，本发明较佳实施方式提供一种云台200，其上设置有负载21。在本实施例中，所述负载21为相机模组。当然，在其他实施例中，所述负载21也可以为其他，例如微型电脑或投影设备等。所述云台200为三轴云台，其包括第一支架23、第二支架24、第一电机25、连接第一支架23与第二支架24的第二电机26、以及设置于所述第二支架24一端的第三电机27。在本实施例中，所述第一支架23为横滚轴支架。所述第二支架24为航向轴支架。所述第一电机25、第二电机26以及第三电机27分别为俯仰(Pitch)电机、横滚(Roll)电机、以及航向(Yaw)电机。所述第一电机25能够驱动所述负载21绕第一轴，例如俯仰轴转动。所述第一支架23能够在所述第二电机26的驱动下绕第二轴，例如横滚轴转动，所述第二支架24能够在所述第三电机27的驱动下绕第三轴，例如航向轴转动。
本实施例中，所述第二电机26的定子固定于所述壳体28，所述第二电机26的转子直接与第一支架23固定连接。由于本实施例的第一支架23为双臂支架，所述第二电机26的转子固定于第一支架23的双臂支架之间的中间连接处，这样可以有效降低体积。
请一并参阅图2及图3，所述云台200还包括壳体28，所述壳体28装设于所述第二支架24的一侧。所述壳体28包括第一壳体280及与所述第一壳体280相配合的第二壳体281。所述第一壳体280大致呈框状，包括底部282及侧部283。该侧部283由所述底部282的边缘弯折而成。该底部282上设置有至少一安装部284。在本实施例中，该安装部284大致呈柱状，其顶部轴向位置开设有安装孔285。
所述第二壳体281的形状及结构与所述第一壳体280相应，其大致呈框状，包括底壁286及周壁287。该周壁287由所述底壁286的边缘弯折而成。所述底壁286上设置有至少一配合部288。在本实施例中，所述配合部288呈柱状体，且所述配合部288的数量与所述安装孔285的数量一致。当然，所述配合部288的数量也可以小于所述安装孔285的数量，即所述配合部288与所述安装孔285的部分相配合。通过将所述配合部288依次穿过相应的安装孔285，进而将所述第二壳体281装设于所述第一壳体280上，并共同形成一容置空间289。
可以理解，在其他实施例中，所述安装孔285与所述配合部288的位置可以互换，即所述安装孔285设置于所述第二壳体281上，而所述配合部288设置于第一壳体280；或者所述第一壳体280与第二壳体281上均设置有安装孔285及配合部288，仅需保证所述第二壳体281上的安装孔285或/及配合部288可与第一壳体280上相应的配合部288或及安装孔285配合，进而将所述第二壳体281装配于所述第一壳体280上即可。
请一并参阅图4，所述云台200还包括电调系统100，所述电调系统100包括至少一个电调装置11、第一电路板13以及第二电路板15。在本实施方式中，所述电调装置11的数量与所述电机的数量一致，即所述电调系统100包括三个电调装置11。
每一电调装置11包括电调单元111以及电机驱动单元113。所述电调单元111电连接至所述电机驱动单元113。所述电机驱动单元113电连接至相应的电机，例如第一电机25、第二电机26以及第三电机27，以控制相应电机的工作状态。
可以理解，所述电调系统100还包括惯性测量单元17。所述惯性测量单元17包括至少一个惯性测量传感器和一控制器，所述惯性测量传感器包括陀螺仪和加速度器，所述惯性测量传感器用于侦测云台或负载的状态参数，例如云台或负载的角速度和/或加速度等参数，所述控制器基于该状态参数发出控制信号至各电调单元111，各电调单元111所对应的电机驱动单元113将该控制信号发送至对应的电机，从而控制电机转动，进而便于所述云台200根据该状态参数进行云台姿态调整，以实现稳定拍摄。
本实施例中，所述电调单元111为微处理器，而所述电机驱动单元113为功率放大单元。所述微处理器用于接收所述控制器的控制信号，所述功率放大单元用于将该控制信号放大至对应的电机，从而控制电机转动。
可以理解，所述电调装置11可以接收远端控制指令(例如遥控器发出的控制指令、地面基站发出的控制指令、地面控制中心发出的指令等)，控制所述第一电机25、第二电机26以及第三电机27中的至少一个改变拍摄的角度及/或方向。
在本实施例中，两个电调装置11设置于所述第一电路板13上，另外一个电调装置11设置于所述第二电路板15上。其中，每一电调单元111均包括信号接收端RX1及信号发送端TX1。所述惯性测量单元17包括信号发送接口TX2及信号接收接口RX2。其中，设置于所述第一电路板13上的两个电调单元111的信号接收端RX1电连接于一起，并且其中一个电调单元111的信号接收端RX1电连接至所述惯性测量单元17的信号发送接口TX2，用以接收所述惯性测量单元17侦测到的云台或负载的状态参数。设置于所述第一电路板13上的其中一个电调单元111的信号发送端TX1电连接至另一电调装置11的电调单元111，其中一电调单元111用以接收相应电机(例如第二电机26)的状态信息(如电机当前转动的角度)，并将接收到的状态信息通过所述信号发送端TX1传送给所述另一电调单元111。接收到所述其中一电调单元111的状态信息的电调单元111的信号发送端TX1电连接至所述惯性测量单元17的信号接收接口RX2，用以将接收到的状态信息以及与本电调单元111相应的电机(例如第三电机27)的状态信息均反馈至所述惯性测量单元17，其中电机的状态信息包括电机的转速、温度、电流大小、电压大小等，当检测到电机的状态信息出现异常时，所述控制器发出进一步的控制信号或者提示信号。本实施例中，所述信号发送接口TX2及信号接收接口RX2均设置于所述控制器上。设置于所述第二电路板15上的电调单元111的信号接收端RX1电连接至所述惯性测量单元17的信号发送接口TX2，用以接收所述惯性测量单元17侦测到云台或负载的状态参数。同时，设置于所述第二电路板15上的电调单元111的信号发送端TX1电连接至所述惯性测量单元17，进而接收相应电机(例如第一电机25)的状态信息，并将所述状态信息通过所述信号接收端RX1反馈至所述惯性测量单元17。
可以理解，在其他实施例中，所述三个电调装置11也可全部设置于所述第一电路板13上，进而省略所述第二电路板15，以进一步节省所述云台200的空间。如此，所述第一电路板13上的三个电调单元111的信号接收端RX1均电连接于一起，并且其中一个电调单元111的信号接收端RX1电连接至所述惯性测量单元17的信号发送接口TX2，用以接收所述惯性测量单元17侦测到的云台或负载的状态参数。另外，设置于所述第一电路板13上的其中两个电调单元111的信号发送端TX1均电连接至剩下的电调单元111，以分别接收相应电机的状态信息，并将接收到的状态信息通过所述信号发送端TX1传送给所述剩下的电调单元111。所述剩下的电调单元111的信号发送端TX1电连接至所述惯性测量单元17的信号接收接口RX2，进而将三个电机相应的状态信息均反馈至所述惯性测量单元17。
可以理解，请再次参阅图2及图3，所述第一电路板13上还设置有至少一装配孔131。在本实施例中，所述装配孔131的数量与所述配合部288的数量一致，通过将所述配合部288依次穿过相应的装配孔131以及安装孔285，进而将所述第一电路板13装设于所述容置空间289内。当然，所述装配孔131的数量也可以大于所述配合部288的数量，即所述配合部288与所述装配孔131的部分相配合。
可以理解，在本实施例中，所述第二电路板15以及设置于所述第二电路板15上的电调单元111和电机驱动单元113是设置于所述负载21内。
可以理解，在其他实施例中，多个所述电机驱动单元113可采用一独立的第一电源115(即电源正极)以及第一电源地117(即电源负极)，进而形成单独的供电回路，以消除电机驱动单元113因为工作电流较大对其他功能模块产生的干扰影响。所述电调单元111以及其他各个功能模块可连接于至一独立的第二电源118(即电源正极)以及第二电源地119(即电源负极)，以形成一个单独的供电回路。
可以理解，所述第一电源115以及第一电源地117可采用宽铜皮走线，以进一步减小电调系统100的电磁(Electromagnetic Interference，EMI)辐射。优选地，第一电源115以及第一电源地117为一完整的电源平面和电源地平面。
可以理解，所述电调单元111与电机驱动单元113之间可采用差分紧耦合的方式走线，以消除信号回流跨电源、跨地分割所受到的共模干扰。
可以理解，请一并参阅图5，在其中一个实施例中，所述惯性测量单元17可设置于所述第二电路板15上，并与其他设置于所述第二电路板15上的功能模块，例如电调单元111和电机驱动单元113共同设置于所述负载21内。更具体地，所述惯性测量单元17的控制器与安装于所述第二电路板15上的电调单元集成在一起。
可以理解，所述惯性测量单元17也可设置于第一电路板15上，而所述控制器与设置于第一电路板13上的两个电调装置11中的至少一个电调单元111集成在一起。例如，所述控制器与第一电路板13上的其中一个电调单元111集成在一起；或者，所述控制器与第一电路板13上的两个电调单元111集成一起。
可以理解，在其他实施例中，所述云台200不局限于上述所述的三轴云台，其还可以为两轴云台。如此，所述云台200中的电机数量为两个，对应的，所述电调系统100中的电调装置11的数量也为两个。则两个电调装置11可设置于所述第一电路板13上，进而省略所述第二电路板15。此外，三轴云台的排列方式并不限于本实施例的pitch-roll-yaw的排列方式。
可以理解，所述云台200不仅可以设置于无人飞行器上，也可以设置于其他可运动物体上，例如，自行车、电动自行车、汽车、火车、轮船等交通工具上，或者人体或者动物等生物体上。
上述电调系统100及具有该电调系统100的云台200将至少两个电调装置11设置于一个电路板上，即可实现一个电路板同时控制两个以上电机，有效减少了电路板的数量，同时减轻了整机重量，可以使得挂载该云台200的无人飞行器的飞行续航时间更长。同时，降低了整机的物料成本，减小了硬件开发的工作量，且可有效节约机内空间，使整机可以做的更小，方便整机的生产和维护。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化等用在本发明的设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (28)
1.一种云台的电调系统，其特征在于：所述电调系统包括第一电路板，所述第一电路板上设置有至少两个电调装置，每一电调装置分别电连接至一电机，用以分别控制相应电机的工作，
其中，每一电调装置包括电调单元及电机驱动单元，所述电调单元与所述电机驱动单元电连接，所述电机驱动单元分别电连接至对应的电机，每一电调单元包括信号接收端及信号发送端，所述信号接收端相互连接，其中一个信号发送端分别电连接至剩余的电调单元。
2.如权利要求1所述的电调系统，其特征在于：所述电调单元为微处理器，所述电机驱动单元为功率放大单元。
3.如权利要求2所述的电调系统，其特征在于：所述微处理器用于接收控制信号，所述功率放大单元用于将该控制信号放大至对应的电机，从而控制电机转动。
4.如权利要求1所述的电调系统，其特征在于：所述电机驱动单元采用独立的第一电源以及第一电源地，所述电调单元采用独立的第二电源以及第二电源地。
5.如权利要求4所述的电调系统，其特征在于：所述第一电源及第一电源地采用宽铜皮走线。
6.如权利要求4所述的电调系统，其特征在于：所述第一电源以及第一电源地分别为一完整的电源平面及电源地平面。
7.如权利要求1所述的电调系统，其特征在于：所述电调单元与电机驱动单元之间采用差分紧耦合的方式走线。
8.如权利要求1所述的电调系统，其特征在于：所述电调系统还包括惯性测量单元，所述惯性测量单元包括惯性测量传感器和控制器，所述惯性测量传感器用于侦测云台或负载的状态参数，所述惯性测量单元还包括信号发送接口，所述信号发送接口与其中一个信号接收端电连接，用以将所述惯性测量传感器侦测到的云台或负载的状态参数通过所述信号发送接口发送至所述信号接收端。
9.如权利要求8所述的电调系统，其特征在于：所述惯性测量单元还包括信号接收接口，所述信号接收接口与所述剩余的电调单元的信号发送端电连接，用以接收来自电机的状态信息。
10.如权利要求9所述的电调系统，其特征在于：所述惯性测量传感器包括陀螺仪和加速度器，所述信号发送接口及信号接收接口设置于所述控制器。
11.如权利要求8所述的电调系统，其特征在于：所述控制器与其中至少一个电调单元集成在一起。
12.一种云台，用于连接一负载，其特征在于，所述云台包括：
至少两个电机；以及
电调系统，所述电调系统包括第一电路板，所述第一电路板上设置有至少两个电调装置，每一电调装置分别电连接至一电机，用以分别控制相应电机的工作，
其中，每一电调装置包括电调单元及电机驱动单元，所述电调单元与所述电机驱动单元电连接，所述电机驱动单元分别电连接至对应的电机，每一电调单元包括信号接收端及信号发送端，所述信号接收端相互连接，其中一个信号发送端分别电连接至剩余的电调单元。
13.如权利要求12所述的云台，其特征在于：所述电调单元为微处理器，所述电机驱动单元为功率放大单元。
14.如权利要求13所述的云台，其特征在于：所述微处理器用于接收控制信号，所述功率放大单元用于将该控制信号放大至对应的电机，从而控制电机转动。
15.如权利要求12所述的云台，其特征在于：所述电机驱动单元采用独立的第一电源以及第一电源地，所述电调单元采用独立的第二电源以及第二电源地。
16.如权利要求15所述的云台，其特征在于：所述第一电源及第一电源地采用宽铜皮走线。
17.如权利要求15所述的云台，其特征在于：所述第一电源以及第一电源地分别为一完整的电源平面及电源地平面。
18.如权利要求12所述的云台，其特征在于：所述电调单元与电机驱动单元之间采用差分紧耦合的方式走线。
19.如权利要求12所述的云台，其特征在于：所述电调系统还包括惯性测量单元，所述惯性测量单元包括惯性测量传感器和控制器，所述惯性测量传感器用于侦测云台或负载的状态参数，所述惯性测量单元还包括信号发送接口，所述信号发送接口与其中一个信号接收端电连接，用以将所述惯性测量传感器侦测到的云台或负载的状态参数通过所述信号发送接口发送至所述信号接收端。
20.如权利要求19所述的云台，其特征在于：所述惯性测量单元还包括信号接收接口，所述信号接收接口与所述剩余的电调单元的信号发送端电连接，用以接收来自电机的状态信息。
21.如权利要求20所述的云台，其特征在于：所述惯性测量传感器包括陀螺仪和加速度器，所述信号发送接口及信号接收接口设置于所述控制器。
22.如权利要求19所述的云台，其特征在于：所述控制器与其中至少一个电调单元集成在一起。
23.如权利要求12所述的云台，其特征在于：所述云台包括第一支架、第二支架、第一电机、连接第一支架与第二支架的第二电机、设置于第二支架一端的第三电机、以及壳体，所述壳体设置于所述第二支架的一侧，所述第一电路板装设于所述壳体内。
24.如权利要求23所述的云台，其特征在于：所述第一支架为横滚轴支架，所述第二支架为航向轴支架，所述第一电机、第二电机以及第三电机分别为俯仰电机、横滚电机、以及航向电机。
25.如权利要求23所述的云台，其特征在于：所述第二电机的定子固定于所述壳体，所述第一支架为双臂支架，所述第二电机的转子固定于第一支架的双臂支架之间的中间连接处。
26.如权利要求23所述的云台，其特征在于：所述壳体包括第一壳体及第二壳体，所述第二壳体装设于所述第一壳体上，且与所述第一壳体共同形成一容置空间，所述第一电路板装设于所述容置空间内。
27.如权利要求26所述的云台，其特征在于：所述第一壳体与所述第二壳体其中之一设置有至少一安装部，每一安装部上开设有安装孔，所述第一壳体与所述第二壳体另外之一设置有配合部，通过将所述配合部依次穿过相应的安装孔，进而将所述第二壳体装设于所述第一壳体。
28.如权利要求27所述的云台，其特征在于：所述第一电路板上设置有装配孔，通过将所述配合部依次穿过相应的装配孔以及安装孔，进而将所述第一电路板装设于所述容置空间内。
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