CN108267691A - 一种无人机用无刷电机的在线检测系统 - Google Patents

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白朝顺
刘铭青
陆仕斌
陈秋婷
张铁军
叶茂林
陈建伟
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Abstract

本发明公开了一种无人机用无刷电机的在线检测系统，包括三相供电接口、电路部分和电机部分，所述三相供电接口分别与电路部分和电机部分电性连接，所述电路部分由整流单元、稳压单元、MCU、FLASH存储单元、磁编码器、振动传感器、通信接口和声光报警模块组成，所述整流单元与三相供电接口连接，所述稳压单元一方面与整流单元电性连接，另外一方面与MCU电性连接，所述FLASH存储单元与MCU双向电性连接，所述磁编码器与MCU电性连接，所述振动传感器与MCU电性连接，所述通信接口与MCU电性连接，所述声光报警模块与通信接口电性连接，所述电机部分由定子和外转子组成，且外转子相对于定子可转动，解决无刷电机无法在线检测的问题，以及无刷电机异常体检预警问题。

Description

一种无人机用无刷电机的在线检测系统
技术领域
本发明属于无人机用无刷电机技术领域，具体地说，本发明涉及一种无人机用无刷电机的在线检测系统。
背景技术
现在的无刷电机为简单的电气构造，电机使用寿命一定，对电机问题的检测多为人工记录判断，效率低，可靠性不高，无法提前预知电机故障。
也有采用地面专用检测工具检测，但这种方法无法满足在电机正常使用过程中对其进行在线检测。
现有无刷电机缺乏有效的在线检测方法，地面其他检测方法无法有效提前对电机异常进行判断、告警。
专利号为201611207039.6的中国专利，一种无刷直流电机的速度检测电路，电压检测模块与电机任意对应的两相连接，并且在使能时检测该两相的输入电压，同时送出两路信号到模式控制模块；模式控制模块输出电压接驱动管组的栅极，从而控制驱动管导通或断开，并且在电压检测模块使能时，控制三相中电压检测模块未检测一相到地的驱动管导通；还根据电压检测模块送出的两路信号来确定电机的转速、相位及正反转；驱动管组接电源电压和模式控制模块的输出电压，并且向电机的三相输出电压；在所述电压检测模块使能时，根据模式控制模块的控制，导通与电压检测模块未检测的一相连接的到地的驱动管；还公开了一种无刷直流电机的速度检测方法，通过本发明，无需霍尔传感器也能够准确确定电机的转速、相位及正反转，只是实现了电机转速的检测，检测功能单一。
专利号为201510568078.8一种无刷直流电机振动检测系统的设计，主要包括试验台模块、信号控制模块、数据采集模块、监控计算机模块和振动信号测试五个模块组成。方法流程包括以下几个步骤：步骤一、电机安装夹具设计及无刷直流电机固定方法；步骤二、无刷直流电机应力控制及定量输入；步骤三、测试点的选择；步骤四、测量及监控系统；步骤五、振动退化信号的采集系统。本发明能够实现无刷直流电机带桨运行情况下的振动信号采集，获得电机在退化过程中的性能参数退化趋势，可用于多旋翼无人机、洗衣机等产品上的无刷直流电机的故障检测和寿命预测技术中，检测电机老化时间不准确，可靠性不高。
发明内容
本发明提供一种无人机用无刷电机的在线检测系统，解决无刷电机无法在线检测的问题，以及无刷电机异常体检预警问题。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种无人机用无刷电机的在线检测系统，包括三相供电接口、电路部分和电机部分，所述三相供电接口分别与电路部分和电机部分电性连接，所述电路部分由整流单元、稳压单元、MCU、FLASH存储单元、磁编码器、振动传感器、通信接口和声光报警模块组成，所述整流单元与三相供电接口连接，所述稳压单元一方面与整流单元电性连接，另外一方面与MCU电性连接，所述FLASH存储单元与MCU双向电性连接，所述磁编码器与MCU电性连接，所述振动传感器与MCU电性连接，所述通信接口与MCU电性连接，所述声光报警模块与通信接口无线连接，所述电机部分由定子和外转子组成，且外转子相对于定子可转动。
优选的，所述定子中设有磁钢，且所述磁钢为环形。
优选的，所述MCU内设有极限报警值。
采用以上技术方案的有益效果是：该无人机用无刷电机的在线检测系统，通过三相供电接口给电路部分和电机部分供电，电流依次经过整流单元和稳压单元后给整个电路系统供电，当电机供电时，振动传感器即工作，实时检测电机运动情况，当电机工作过程中，存在较大异常振动时，振动传感器将数据传输给MCU，存在较大异常振动时，MCU处理后，可通过通信接口给声光报警模块发送报警信息，可根据报警信息，停机检测更换问题电机实现了电机的振动检测。
当电机转动时，磁编码器通过磁钢旋转检测电机转动，磁编码器将采集数据传输给MCU，MCU即记录电机转动时间，停止转动时，即停止计时，数据保存在内置的FLASH存储单元中，因为所述MCU内设有极限报警值，所以当电机使用时间达到使用寿命极限值时，通过通信接口给声光报警模块发送报警信息，可根据报警信息，停机检测更换问题电机实现了电机的转动时间检测。
当电机转动时，磁编码器检测电机转动并将采集数据传于MCU，MCU处理计算电机转速，当电机存在异常转速时，通过通讯接口给声光报警模块发送报警信息，可根据报警信息，停机检测更换问题电机，实现了电机的转速检测。
所述声光报警模块由MCU直接控制。
所述通讯接口是一种开放接口(不限于串口/I2C等总线)，供与其他设备连接，用于其他设计处理使用。例：无人机应用时，无人机飞控与电机直接通信，电机异常状态可通过无人机传至地面，地面报警(文字或声光)提示操作人员电机异常，可远程知晓电机异常，供及时处理，避免意外发生。
通过该无人机用无刷电机的在线检测系统，实现了电机异常振动报警，使用时长记录，寿命时长超限报警，超限更换，杜绝安全隐患；内置磁编码器，转动计时，保障数据的准确性；内置FLASH存储单元，数据断电保存。
附图说明
图1是该无人机用无刷电机的在线检测系统工作原理框图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
如图1所示，本发明是一种无人机用无刷电机的在线检测系统，解决无刷电机无法在线检测的问题，以及无刷电机异常体检预警问题。
具体的说，如图1所示，包括三相供电接口、电路部分和电机部分，所述三相供电接口分别与电路部分和电机部分电性连接，所述电路部分由整流单元、稳压单元、MCU、FLASH存储单元、磁编码器、振动传感器、通信接口和声光报警模块组成，所述整流单元与三相供电接口连接，所述稳压单元一方面与整流单元电性连接，另外一方面与MCU电性连接，所述FLASH存储单元与MCU双向电性连接，所述磁编码器与MCU电性连接，所述振动传感器与MCU电性连接，所述通信接口与MCU电性连接，所述声光报警模块与通信接口无线连接，所述电机部分由定子和外转子组成，且外转子相对于定子可转动。
所述定子中设有磁钢，且所述磁钢为环形。
所述MCU内设有极限报警值。
以下用具体实施例对具体工作方式进行阐述：
该无人机用无刷电机的在线检测系统，通过三相供电接口给电路部分和电机部分供电，电流依次经过整流单元和稳压单元后给整个电路系统供电，当电机供电时，振动传感器即工作，实时检测电机运动情况，当电机工作过程中，存在较大异常振动时，振动传感器将数据传输给MCU，MCU处理后，可通过通信接口给声光报警模块发送报警信息，可根据报警信息，停机检测更换问题电机实现了电机的振动检测。
当电机转动时，磁编码器通过磁钢旋转检测电机转动，磁编码器将采集数据传输给MCU，MCU即记录电机转动时间，停止转动时，即停止计时，数据保存在内置的FLASH存储单元中，因为所述MCU内设有极限报警值，所以当电机使用时间达到使用寿命极限值时，通过通信接口给声光报警模块发送报警信息，可根据报警信息，停机检测更换问题电机实现了电机的转动时间检测。
当电机转动时，磁编码器检测电机转动并将采集数据传于MCU，MCU处理计算电机转速，当电机存在异常转速时，通过通讯接口给声光报警模块发送报警信息，可根据报警信息，停机检测更换问题电机，实现了电机的转速检测。
所述声光报警模块由MCU直接控制。
所述通讯接口是一种开放接口(不限于串口/I2C等总线)，供与其他设备连接，用于其他设计处理使用。例：无人机应用时，无人机飞控与电机直接通信，电机异常状态可通过无人机传至地面，地面报警(文字或声光)提示操作人员电机异常，可远程知晓电机异常，供及时处理，避免意外发生。
通过该无人机用无刷电机的在线检测系统，实现了电机异常振动报警，使用时长记录，寿命时长超限报警，超限更换，杜绝安全隐患；内置磁编码器，转动计时，保障数据的准确性；内置FLASH存储单元，数据断电保存。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述，显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种无人机用无刷电机的在线检测系统，其特征在于：包括三相供电接口、电路部分和电机部分，所述三相供电接口分别与电路部分和电机部分电性连接，所述电路部分由整流单元、稳压单元、MCU、FLASH存储单元、磁编码器、振动传感器、通信接口和声光报警模块组成，所述整流单元与三相供电接口连接，所述稳压单元一方面与整流单元电性连接，另外一方面与MCU电性连接，所述FLASH存储单元与MCU双向电性连接，所述磁编码器与MCU电性连接，所述振动传感器与MCU电性连接，所述通信接口与MCU电性连接，所述声光报警模块与通信接口无线连接，所述电机部分由定子和外转子组成，且外转子相对于定子可转动。
2.根据权利要求1所述的一种无人机用无刷电机的在线检测系统，其特征在于：所述定子中设有磁钢，且所述磁钢为环形。
3.根据权利要求1所述的一种无人机用无刷电机的在线检测系统，其特征在于：所述MCU内设有极限报警值。
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