CN110316396A - 无线充电线圈切换电路、装置、无人机及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线充电线圈切换电路、装置、无人机及其控制方法，无人机接收第一控制指令，在第一控制指令为吸附指令且磁铁位于初始位置时,控制所述舵机按照第一方向运转，使得所述磁铁进入所述无线充电线圈内，使能所述DC芯片，以及控制所述开关管导通，实现所述电源装置为所述无线充电线圈供电，以使得所述磁铁被所述无线充电线圈磁化实现吸附功能；在第一控制指令为充电指令，以及磁铁位于无线充电线圈内时，控制舵机按照第二方向运转，使磁铁离开无线充电线圈，以使得无线充电线圈执行充电功能，使无人机基于无线充电线圈即可充电又可实现吸附功能。

Description

无线充电线圈切换电路、装置、无人机及其控制方法
技术领域
本发明属于无人机技术领域，具体地说，是涉及一种无线充电线圈切换电路、装置、无人机及其控制方法。
背景技术
无人机在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、测绘、新闻报道、救灾、影视拍摄等领域得到广泛应用，各个领域对无人机的功能需求也不断提高。
但随着对无人机功能需求的不断提高，无人机可实现的功能模块也不断增加，导致无人机体积增大的问题，影响了无人机的提升与发展。
发明内容
本申请提供了一种无线充电线圈切换电路、装置、无人机及其控制方法，通过无线充电线圈切换电路的切换使无线充电线圈实现无线充电与通电产生磁场两项功能的复用，进而使得无线充电线圈能实现充电与吸附功能的复用，有助于在不增加无人机体积的前提下扩展无人机功能。
本申请采用以下技术方案予以实现：
提出一种无人机控制方法，所述无人机包括无线充电线圈和磁铁，包括如下步骤:接收第一控制指令；判断所述磁铁的位置；在所述第一控制指令为吸附指令且所述磁铁位于初始位置时,控制所述磁铁进入所述无线充电线圈内，并为所述无线充电线圈供电，以使得所述磁铁被所述无线充电线圈磁化实现吸附功能；在所述第一控制指令为充电指令，以及所述磁铁位于所述无线充电线圈内时，控制所述磁铁离开所述无线充电线圈，以使得所述无线充电线圈执行充电功能。
进一步的，所述第一控制指令为其他指令时，控制所述电源装置不为所述无线充电线圈通电。
提出一种无线充电线圈切换电路，包括：主控芯片；无线充电线圈；还包括：磁铁；舵机，连接所述主控芯片的第一控制端；DC芯片，其使能端连接所述主控芯片的第二控制端，其输出端连接所述无线充电线圈的供电端；开关管，其控制端连接于所述主控芯片的第一I/O端，其输出端接地，其输入端连接所述无线充电线圈；其中，所述主控芯片接收第一控制指令，在所述第一控制指令为吸附指令且所述磁铁位于初始位置时，控制所述舵机按照第一方向运转，使得所述磁铁进入所述无线充电线圈内，使能所述DC芯片，以及控制所述开关管导通，实现为所述无线充电线圈供电，以使得所述磁铁被所述无线充电线圈磁化实现吸附功能。
进一步的，所述电路还包括：无线充电芯片，连接所述无线充电线圈；所述主控芯片的第二I/O端连接所述无线充电芯片，用于获知所述无线充电芯片的工作状态。
进一步的，所述主控芯片接收到的第一控制指令为充电指令时，控制所述舵机不运转或者按照第二方向运转；其中，所述第二方向与所述第一方向反向。
提出一种无线充电线圈切换装置，包括如上所述的无线充电线圈切换电路，还包括：舵机摇臂，与所述舵机的输出轴连接；导向支架，垂直于所述舵机的输出轴安装，且朝向所述无线充电线圈；运动支架，套接在所述导向支架上且相对所述导向支架可运动，其上在垂直于所述导向支架的方向上开设有导向槽；所述舵机摇臂的末端与所述导向槽装配连接；磁铁固定架和磁铁，所述磁铁固定架的一端固定于所述运动支架上，另一端与所述磁铁固定连接；所述主控芯片接收第一控制指令，在所述第一控制指令为吸附指令且所述磁铁位于初始位置时，控制所述舵机按照第一方向运转，所述舵机驱动所述舵机摇臂带动所述运动支架相对所述导向支架向靠近所述无线充电线圈的方向移动，以使得所述磁铁进入所述无线充电线圈内；使能所述DC芯片，以及控制所述开关管导通，实现为所述无线充电线圈供电，以使得所述磁铁被所述无线充电线圈磁化实现吸附功能。
进一步的，所述主控芯片接收到的第一控制指令为充电指令时，控制所述舵机不运转；或，控制所述舵机按照第二方向运转，所述舵机驱动所述舵机摇臂带动所述运动支架相对所述导向支架向离开所述无线充电线圈的方向移动，以使得所述磁铁离开所述无线充电线圈。
进一步的，所述装置还包括：舵机固定座，用于固定所述舵机和所述导向支架。
进一步的，所述装置还包括：线圈屏蔽罩，固定于所述无线充电线圈朝向所述舵机的一侧。
提出一种无人机，包括如上所述的无线充电线圈切换装置。
与现有技术相比，本申请的优点和积极效果是：本发明提出的无线充电线圈切换电路、装置、无人机及其控制方法中，切换电路的主控芯片在接收到的第一控制指令时，检测或者判断磁铁的位置，在第一控制指令为吸附指令且磁铁位于初始位置时，控制舵机按照第一方向运转，从而驱动切换装置中的舵机摇臂带动运动支架相对导向支架向靠近无线充电线圈的方向移动，使得磁铁伸入无线充电线圈内，并且，主控芯片还使能DC芯片，以及控制开关管导通，使得电源装置为无线充电线圈通电，使伸入无线充电线圈内的磁铁被磁化成为一个磁体，使得切换装置能够吸附物品，实现充电以外的吸附功能；在第一控制指令为充电指令且磁铁位于无线充电线圈内时，控制舵机按照与第一方向相反的第二方向运转，驱动切换装置中的多机摇臂带动运动支架相对导向支架向离开无线充电线圈的方向移动，使得磁铁离开无线充电线圈回到其初始位置，使得无线充电线圈执行充电功能；该切换装置应用于无人机时，使无人机基于无线充电线圈即可充电又可实现吸附功能，在不增大无人机体积的情况下扩展了无人机的功能，有助于无人机的功能提升与发展。
进一步的，在应用有无线充电线圈切换电路和切换装置的无人机中，无人机接收诸如遥控器或移动终端APP发送的第一控制指令，结合第一控制指令和无线充电芯片的工作状态，基于无线充电线圈切换电路和切换装置，实现了无人机的吸附、充电和其他飞行任务。
结合附图阅读本申请实施方式的详细描述后，本申请的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1 为本申请提出的无线充电线圈切换电路的一个实施例电路图；
图2为本申请提出的无线充电线圈切换装置的实施例结构图；
图3为本申请提出的无线充电线圈切换电路的又一实施例电路图；
图4为本申请提出的无人机控制方法的一个实施例流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细地说明。
本发明旨在提供一种无线充电线圈切换电路，结合切换装置实现无线充电线圈的功能复用，使其应用于无人机时，无需增加无人机体积就实现充电和吸附两种功能，有助于无人机的功能提升与发展，具体的，本发明从电路和结构两方面进行阐述。
本发明从电路方面提出一种无线充电线圈切换电路，如图1所示，包括主控芯片U1、无线充电芯片U2、连接无线充电芯片U2的无线充电线圈L、舵机U3、DC芯片U4和开关管Q1；其中，舵机U3连接主控芯片U1的第一控制端ctl1；DC芯片U4的使能端EN连接主控芯片U1的第二控制端ctl2，其输出端DC_OUT连接无线充电线圈L的供电端Pt；开关管Q1的控制端1连接于主控芯片U1的第一I/O端IO1，其输出端2接地，其输入端3连接无线充电线圈L；主控芯片U 1的第二I/O端IO2连接无线充电芯片U2，用于获知无线充电芯片U2的工作状态。
本发明从结构方面提出一种应用上述无线充电线圈切换电路的无线充电线圈切换装置，如图2所示，包括与舵机U3的输出轴连接的舵机摇臂11、垂直于舵机U3的输出轴安装且朝向无线充电线圈L的导向支架12、套接在导向支架12上且相对导向支架12可运动的运动支架13、磁铁固定架15和磁铁14；运动支架13上在垂直于导向支架12的方向上开设有导向槽131，舵机摇臂11的末端与导向槽131装配连接，在本实施例中舵机摇臂11的末端置于导向槽131中磁铁固定架15的一端固定于运动支架13上，另一端与磁铁14固定连接。
下面结合电路和装置结构对本发明提出的无线充电线圈复用充电和吸附功能做出详细说明。
主控芯片U1从遥控器或者移动终端APP等操控设备接收第一控制指令，检测或者判断磁铁14的位置，在接收到第一控制指令为吸附指令且磁体位于其初始位置时，通过其第二I/O端IO2检测无线充电芯片U2的工作状态，在其处于非充电状态时，主控芯片U1控制舵机U3按照第一方向运转，例如顺时针运转，舵机U3驱动舵机摇臂11转动，舵机摇臂11的水平分力使其沿运动支架13上的导向槽131水平运动，其垂直分力推动运动支架13沿导向支架12向下运动，使得运动支架13相对导向支架12向靠近无线充电线圈L的方向移动，运动支架13带动磁铁固定架15向靠近无线充电线圈L的方向移动，以使得磁铁14从其初始位置下降并最终进入无线充电线圈L内；以及，主控芯片U1还使能DC芯片U4，使得DC芯片U4输出电压加载到无线充电线圈L的供电端Pt，以及控制开关管Q1闭合使得无线充电线圈L接地，从而使得无线充电线圈L构成供电回路，实现电源装置为无线充电线圈L的通电，移动至无线充电线圈L内的磁铁14被无线充电线圈磁化，从而使其磁场增强，吸附物品的能力增加。
本发明实施例中，初始位置为磁铁14位于无线充电线圈L外的位置，磁铁14处于其初始位置时，舵机摇臂11的末端位于导向槽131的一个末端，例如图2所示的最右端；相应的，在磁铁14受控进入无线充电线圈L后，相对初始位置，磁铁14位于最低位置，舵机摇臂11的末端运动至导向槽131的另一个末端，例如图2所示的最左端。
在接收到第一控制指令为充电指令时，本发明实施例按照磁铁14的当前位置不同分两个实施例进行描述。
1、磁铁14的当前位置为初始位置时：磁铁14在无线充电线圈L外时，不影响无线充电线圈L实施无线充电，此时，主控芯片U1对舵机U3不做任何控制，保持舵机的不运转，使得磁铁14处于初始位置即可。
2、磁铁14的当前位置为最低位置时：磁体14在无线充电线圈L内时，若无线充电线圈L充电，受到磁铁14的影响，无线充电线圈L的充电效率降低，甚至会被识别为异物而导致充电被终止，因此，需要主控芯片U1控制舵机U3按照第二方向运转带动磁铁14移动离开无线充电线圈L，该第二方向与第一方向反向，在第一方向为顺时针方向时，该第二方向为逆时针方向，则舵机U3驱动舵机摇臂11转动，摇臂11的水平分力使其沿运动支架13上的导向槽131水平运动，其垂直分力推动运动支架13沿导向支架12向上运动，运动支架13带动磁铁固定架15相对导向支架12向远离无线充电线圈L的方向移动，磁铁固定架15带动磁铁14移动到初始位置；以及，主控芯片U1不使能DC芯片U4，使得DC芯片U4没有输出电压加载到无线充电线圈L的供电端Pt，以及控制开关管Q1截止，使得无线充电线圈L不通电，避免磁铁14对充电造成影响。
在接收到第一控制指令为吸附指令时，本发明实施例按照磁铁14的当前位置不同分两个实施例进行描述。
1、磁铁14的当前位置为最低位置时：磁铁14在无线充电线圈L内时，此时，主控芯片U1对舵机U3不做任何控制，保持舵机的不运转，使得磁铁14位于无线充电线圈L内；主控芯片U1使能DC芯片U4，使得DC芯片U4输出电压加载到无线充电线圈L的供电端Pt，以及控制开关管Q1闭合使得无线充电线圈L接地，从而使得无线充电线圈L构成供电回路，实现无人机的电源装置为无线充电线圈L的通电，无线充电线圈L内的磁铁14被磁化，从而使其磁场增强，吸附物品的能力增加。
2、磁铁14的当前位置为初始位置时：磁体14在无线充电线圈L外时，需要主控芯片U1控制舵机U3按照第一方向运转带动磁铁14进入无线充电线圈L内，该第一方向与第二方向反向，在第一方向为顺时针方向时，该第二方向为逆时针方向，则舵机U3驱动舵机摇臂11转动，摇臂11的水平分力使其沿运动支架13上的导向槽131水平运动，其垂直分力推动运动支架13沿导向支架12向上运动，运动支架13带动磁铁固定架15相对导向支架12向靠近无线充电线圈L的方向移动，磁铁固定架15带动磁铁14移动到最低位置，进入到无线充电线圈L内；主控芯片U1使能DC芯片U4，使得DC芯片U4输出电压加载到无线充电线圈L的供电端Pt，以及控制开关管Q1闭合使得无线充电线圈L接地，从而使得无线充电线圈L构成供电回路，实现无人机的电源装置为无线充电线圈L的通电，无线充电线圈L内的磁铁14被磁化，从而使其磁场增强，吸附物品的能力增加。
上述实施例中，如图3所示，开关管Q1例如NMOS管，其控制端为NMOS管的栅极，输出端为NMOS管的源极，输入端为NMOS管的漏极；例如NPN三极管，其控制端为NPN三极管的基极，输出端为NPN三极管的发射极，输入端为NPN三极管的集电极。
如图2所示，本发明提出的无线充电线圈切换装置还包括磁铁固定架15、舵机固定座16、线圈固定座17和线圈屏蔽罩18；磁铁固定架15一端固定于运动支架13上，另一端固定磁铁14；舵机固定座16用于固定舵机U3和导向支架12；线圈固定座17固定无线充电线圈L；线圈屏蔽罩18固定于无线充电线圈L朝向舵机U3的一侧，屏蔽其他金属元器件对无线充电线圈L的影响。
本发明还提出一种无人机，基于上述提出的无线充电线圈切换电路和装置实现，采用遥控器或者移动终端APP等作为上位机发送姿态控制指令控制无人机的姿态：吸附、充电或其他飞行任务。
如图2和图3所示，无线充电芯片U2通过电阻R6和主控芯片U1相连、主控芯片U1的第一控制端ctl1与舵机U3相连、其第一I/O端IO1经过电阻R3连接到N-MOS开关管Q1；磁铁14（硅钢体）固定在磁铁固定架15上，主控芯片U1的第二I/O端IO2通过无线充电芯片U2获知电池B的状态：充电或非充电，其结合电池B的状态以及接收到的姿态控制指令具体控制无人机的姿态。
如图4所示，本发明还提出一种无人机控制方法，当主控芯片U1接收到的第一控制指令为吸附指令时，首先判断磁铁14的位置，在磁铁14位于初始位置时，再进一步判断无线充电芯片U2的工作状态，在其为非充电状态时，主控芯片发送指令控制舵机U3按照第一方向运转，舵机U3带动运动支架13沿导向支架12向下移动，运动支架13带动磁铁固定架15向下运动，从而带动磁铁14向下运动，使得磁铁14（硅钢体）下降至无线充电线圈L内；主控芯片U1再使能DC芯片U输出电压到无线充电线圈L上，并发送导通指令给Q1使得无线充电线圈L接地，从而基于DC芯片U4和开关管Q1的配合使无人机的电源装置为无线充电线圈L通电；无线充电线圈L通电使在其内的磁铁14（硅钢体）被磁化成为一个磁体从而使磁场增强，吸附物品的能力增加，进而可根据需求吸附物品，进行无人机表演、比赛等。
当主控芯片U1接收到的第一控制指令为充电指令时，同样首先判断磁铁14的位置，若其处于初始位置，并进一步判断无线充电芯片U2的工作状态，在其启动为充电状态时，则保持舵机U3不工作，若磁铁14位于无线充电线圈L内，则主控芯片发送指令控制舵机U3按照第二方向运转，舵机U3带动运动支架13沿导向支架12向上移动，运动支架13带动磁铁固定架15向上移动，从而带动磁铁14（硅钢体）运动至初始位置，避免磁铁对无线充电产生影响，以及保持Q1截止，进而控制无线充电芯片U2启动，通过外部电源为电池B充电。其中，无人机在执行充电任务时，降落在无线充电区域，通过无线充电协议进行识别，从而使无人机自动切换为无线充电模式。
当主控芯片U1接收到第一控制指令为其他指令时，则控制DC芯片U4不工作、保持N-MOS开关管 Q1截止、控制无人机的电源装置不为无线充电线圈L通电，并且保持舵机U3不运转。
上述实施例中，磁铁14的位置包括无线充电线圈L内和无线充电线圈L外两个状态，任何一个状态都可设定为初始位置，根据实际应用情况设定，本发明不予限定；充电状态时控制磁铁14位于无线充电线圈L外，吸附状态时控制磁铁14位于无线充电线圈L内，其他飞行状态时则保持第一开关管Q1截止，不限定磁铁14的位置。
上述，无人机基于无线充电线圈切换电路实现切换控制，多功能的实现配合结构如图2所示：舵机固定座16固定于无人机上，舵机U3、导向支架12由螺钉固定于舵机固定座16，运动支架13嵌套于导向支架12（可上下相对运动），螺钉把磁铁固定架15和运动支架13固定在一起，14磁铁（硅钢体）固定于磁铁固定架15底部，舵机摇臂11固定在舵机U3上，镶嵌于运动支架13的导向槽131内。舵机U3带动舵机摇臂11做非直线运动，其对运动支架13垂直方向上的分力推动运动支架13沿导向支架12上下运动。舵机摇臂11在导向槽131中向左运动时带动磁铁固定架15垂直下移，磁铁14靠近无线充电线圈L；舵机摇臂11在导向槽131中向右运动时带动磁铁固定架15垂直上移，磁铁14远离无线充电线圈L。主控芯片U1发送命令控制舵机U3的运转，可灵活的实现磁铁14沿导向支架12垂直升或降。
应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无人机控制方法，所述无人机包括无线充电线圈和磁铁，电源装置，其特征在于，包括如下步骤:
接收第一控制指令；
判断所述磁铁的位置；
在所述第一控制指令为吸附指令且所述磁铁位于初始位置时,控制所述磁铁进入所述无线充电线圈内，并为所述无线充电线圈供电，以使得所述磁铁被所述无线充电线圈磁化实现吸附功能；
在所述第一控制指令为充电指令，以及所述磁铁位于所述无线充电线圈内时，控制所述磁铁离开所述无线充电线圈，以使得所述无线充电线圈执行充电功能。
2.根据权利要求1所述的无人机控制方法，其特征在于，
所述第一控制指令为其他指令时，控制所述电源装置不为所述无线充电线圈通电。
3.一种无线充电线圈切换电路，包括：
主控芯片；
无线充电线圈；
其特征在于，还包括：
舵机，连接所述主控芯片的第一控制端；
DC芯片，其使能端连接所述主控芯片的第二控制端，其输出端连接所述无线充电线圈的供电端；
开关管，其控制端连接于所述主控芯片的第一I/O端，其输出端接地，其输入端连接所述无线充电线圈；
其中，所述主控芯片接收第一控制指令，在所述第一控制指令为吸附指令且所述磁铁位于初始位置时，控制所述舵机按照第一方向运转，使得所述磁铁进入所述无线充电线圈内，使能所述DC芯片，以及控制所述开关管导通，实现所述电源装置为所述无线充电线圈供电，以使得所述磁铁被所述无线充电线圈磁化实现吸附功能。
4.根据权利要求3所述的无线充电线圈切换电路，其特征在于，所述电路还包括：
无线充电芯片，连接所述无线充电线圈；
所述主控芯片的第二I/O端连接所述无线充电芯片，用于获知所述无线充电芯片的工作状态。
5.根据权利要求4所述的无线充电线圈切换电路，其特征在于，所述主控芯片接收到的第一控制指令为充电指令时，控制所述舵机不运转或者按照第二方向运转；其中，所述第二方向与所述第一方向反向。
6.无线充电线圈切换装置，包括如权利要求3-5任一项所述的无线充电线圈切换电路，其特征在于，还包括：
舵机摇臂，与所述舵机的输出轴连接；
导向支架，垂直于所述舵机的输出轴安装，且朝向所述无线充电线圈；
运动支架，套接在所述导向支架上且相对所述导向支架可运动，其上在垂直于所述导向支架的方向上开设有导向槽；所述舵机摇臂的末端与所述导向槽装配连接；
磁铁固定架和磁铁，所述磁铁固定架的一端固定于所述运动支架上，另一端与所述磁铁固定连接；
所述主控芯片接收第一控制指令，在所述第一控制指令为吸附指令且所述磁铁位于初始位置时，控制所述舵机按照第一方向运转，所述舵机驱动所述舵机摇臂带动所述运动支架相对所述导向支架向靠近所述无线充电线圈的方向移动，以使得所述磁铁进入所述无线充电线圈内；使能所述DC芯片，以及控制所述开关管导通，实现所述电源装置为所述无线充电线圈供电，以使得所述磁铁被所述无线充电线圈磁化实现吸附功能。
7.根据权利要求6所述的无线充电线圈切换装置，其特征在于，所述主控芯片接收到的第一控制指令为充电指令时，控制所述舵机不运转；或，
控制所述舵机按照第二方向运转，所述舵机驱动所述舵机摇臂带动所述运动支架相对所述导向支架向离开所述无线充电线圈的方向移动，以使得所述磁铁离开所述无线充电线圈。
8.根据权利要求6所述的无线充电线圈切换装置，其特征在于，所述装置还包括：
舵机固定座，用于固定所述舵机和所述导向支架。
9.根据权利要求6所述的无线充电线圈切换装置，其特征在于，所述装置还包括：
线圈屏蔽罩，固定于所述无线充电线圈朝向所述舵机的一侧。
10.一种无人机，其特征在于，包括有如权利要求6-9任一项所述的无线充电线圈切换装置。
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