CN113376223A - 一种小型燃油无人机燃油组件油气实时监测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种小型燃油无人机燃油组件油气实时监测电路，利用发热的热敏电阻器在空气中与在汽油中的耗散系数差别的特性，实时监测发动机燃油组件内是否存在气体，输出告警电压，使后端执行结构实时判断燃油组件内是否存在气体从而进行排气操作直至告警信号消失。本发明设计合理，结构简单，燃油组件顶部热敏电阻输出信号，经与底部油区放置热敏电阻进行比较放大，无需考虑两个热敏电阻性能离散性，误判断概率小；同时成本价格数十元，适合小型低成本燃油无人机系统。
Description
技术领域
本发明属于发动机油路油气实时监测领域，特别涉及一种小型燃油无人机燃油组件油气实时监测电路。
背景技术
无人机发动机油路前端的燃油组件在工作时如果存在气体，气体会导致无人机的发动机发生熄火、转速下降等异常问题，严重时会发生安全事故。因此，小型燃油无人机燃油组件的的油路的实时监测在无人机安全飞行中起到了至关重要的作用。
现有技术中，技术人员通过增加气路结构来监测燃油组件内是否有气体，这样不仅增加了自身重量，还会增加价格成本。例如采用光学传感器进行实时监测，或通过气体传感器进行分析监测，成本价格数百元。
专利号CN201420830517.9的发明专利应用于民用变压器油路执行机构上，结构以真空脱气膜管为主，含载气瓶、载气阀等部件，整体结构庞大，不能适用50kg以内小型无人机发动机油路监测要求。
发明内容
本发明解决的技术问题是：为了解决现有技术的不足，本发明涉及一种小型燃油无人机燃油组件油气实时监测电路，利用发热的热敏电阻器在空气中与在汽油中的耗散系数差别的特性，实时监测发动机燃油组件内是否存在气体，输出告警电压，使后端执行结构实时判断燃油组件内是否存在气体从而进行排气操作直至告警信号消失。同时，本发明适用于50kg以内小型燃油无人机。
本发明的技术方案是：一种小型燃油无人机燃油组件油气实时监测电路，包括电源驱动电路、第一油气敏感电路、第二油气敏感电路和差分比较电路；
所述电源驱动电路以电源为第一油气敏感电路、第二油气敏感电路和差分比较电路提供工作电压；
所述第一油气敏感电路用于输出燃油组件顶部油气敏感输出信号，
所述第二油气敏感电路用于输出燃油组件底部油气敏感输出信号，
所述差分比较电路分别以燃油组件顶部油气敏感输出信号和燃油组件底部油气敏感输出信号作为输入信号，当差分比较电路输出电压为燃油组件内部存在空气时的报警输出电压时，输出报警信号。
本发明进一步的技术方案是：所述电源驱动电路包括DC-DC模块和电源滤波器，其将外部供电+28V电压转换为+12V电压和-12V电压；电源滤波器由1mH共模电感和0.1uF陶瓷电容构成。
本发明进一步的技术方案是：所述+12V为第一油气敏感电路提供工作电压，-12V为第二油气敏感电路提供工作电压。
本发明进一步的技术方案是：所述油气敏感电路包括常温电阻和热敏电阻，热敏电阻与限流电阻串联，12V和地分别连与限流电阻和热敏电阻两端，热敏电阻与限流电阻串联结点作为燃油组件顶部油气敏感输出信号。
本发明进一步的技术方案是：所述差分比较电路包括运算放大器、输入电阻R3、输入电阻R4、补偿电阻R5、增益反馈电阻R6和输出隔离电阻R7；运算放大器的正向输入端通过输入电阻R3连接燃油组件顶部油气敏感输出；运算放大器的反向输入端通过输入电阻R4连接燃油组件底部油气敏感输出，同时放大器的反向输入端通过阻值为补偿电阻R5连接至地以保证差分比较电路的对称性；运算放大器的正向输入端与输出端连接增益反馈电阻R6，使该差分比较电路的信号放大倍数为2倍；运算放大器的输出端通过输出隔离电阻R7输出告警信号。
本发明进一步的技术方案是：所述当燃油组件内部无空气，第一油气敏感电路的输出电压为5.4±0.1V，差分比较电路输出+4V～+6.0V，此为正常输出电压范围；当燃油组件内部有空气时，第一油气敏感电路的输出电压为3.2±0.1V，差分比较电路输出为-1.0V～+1.0V，此为需报警输出电压范围。
发明效果
本发明的技术效果在于：本发明选用两个热敏电阻敏感元件分别安装于燃油组件底部和顶部，将热敏电阻器施加一定电流使之发热，根据发热的热敏电阻器在空气中与在汽油中的耗散系数差别的特性，从而引起其本身电阻值和输出电压不同，通过对两个热敏电阻敏感元件输出电压的比较，输出告警电压，实现后端执行结构实时判断燃油组件内是否存在气体从而进行排气操作直至告警信号消失。本发明设计合理，结构简单，燃油组件顶部热敏电阻输出信号，经与底部油区放置热敏电阻进行比较放大，无需考虑两个热敏电阻性能离散性，误判断概率小；同时成本价格数十元，适合小型低成本燃油无人机系统。
附图说明
图1是本发明的示意图
图2是电源驱动电路示意图
图3为第一油气敏感电路的示意图
图4为第二油气敏感电路的示意图
图5为差分比较电路的示意图。
附图标记说明：1-电源驱动电路，2-第一油气敏感电路，3—第二油气敏感电路，4-差分比较电路，7-28V转±12V的DC-DC模块，8-第一热敏电阻，9-第二热敏电阻，10-低噪声，轨对轨的运算放大器。
其他对应元器件附图标记说明为：
图2中，L1-不小于1mH的共模电感，C1-低频滤波电容，C2-高频滤波电容，C3-低频滤波电容，C4-高频滤波电容,C5-低频滤波电容，C6-高频滤波电容,C7-低频滤波电容，C8-高频滤波电容,Vin-输入电压28V,GNDin-输入地，Vout+-输出电压+12V,GNDout-地，Vout--输出电压-12V；
图3中，Vout+-+12V，8-热敏电阻，R1-阻值为1K的限流电阻，Uout1-燃油组件顶部油气敏感输出1；
图4中，Vout+-+12V,9-热敏电阻，R2-阻值为1K的限流电阻，Uout2-燃油组件底部油气敏感输出2；
图5中，Uout1-燃油组件顶部油气敏感输出1，Uout2-燃油组件底部油气敏感输出2，Vout+-电压+12V，Vout--电压-12V，10—低噪声，轨对轨的运算放大器，R3-阻值为1K的输入电阻，R4-阻值为1KΩ的输入电阻，R5-阻值为500Ω的补偿电阻，R6-阻值为2KΩ增益反馈电阻，R7-阻值为100Ω的输出隔离电阻，6-告警信号
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参见图1-图5，本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括：电源驱动电路、油气敏感电路1，油气敏感电路2，差分比较电路。
所述电源驱动电路为公知的DC-DC模块和公知的由共模电感和陶瓷电容构成的电源滤波器，将外部供电+28V转换为油气敏感电路1，油气敏感电路2，差分比较电路所需的工作电压+12V和-12V。
所述的油气敏感电路1，安装于燃油组件顶部，由热敏电阻与限流电阻组成。输出燃油组件顶部油气敏感输出1。
所述的油气敏感电路2，安装于燃油组件底部，由热敏电阻与限流电阻组成。输出燃油组件底部油气敏感输出2。
所述的差分比较电路是公知的由运算放大器为核心的电压比较电路，将安装于油箱顶部的。将燃油组件顶部油气敏感输出1与燃油组件底部油气敏感输出2信号进行查分比较放大，当燃油组件内部有空气，差分比较电路输出-1.0V～+1.0V之间，当燃油组件内部无空气，差分比较电路输出+4V～+6.0V之间。
所述电源驱动电路为公知的DC-DC模块TMR-2E和由1mH共模电感和0.1uF陶瓷电容构成的电源滤波器，将外部供电+28V转换为+12V，-12V。+12V为油气敏感电路1，油气敏感电路2提供电源，+12V，-12V同时为差分比较电路提供电源。
所述的第一油气敏感电路，安装于燃油组件顶部，根据需求选用常温阻值为2K，功率大于0.1W的热敏电阻，该热敏电阻与阻值为1KΩ的限流电阻串联。+12V和地(GNDout)分别连与限流电阻和热敏电阻两端，热敏电阻与阻值为1KΩ的限流电阻串联结点作为燃油组件顶部油气敏感输出1，该电路在空气中输出3.2V左右，在汽油中输出5.4V左右。
所述的第二油气敏感电路，安装于燃油组件底部，根据需求选用常温阻值为2K，功率大于0.1W的热敏电阻，该热敏电阻与阻值为1KΩ的限流电阻串联。+12V和地(GNDout)分别连与限流电阻和热敏电阻两端，热敏电阻与阻值为1KΩ的限流电阻串联结点作为燃油组件底部油气敏感输出2，该电路在汽油中输出5.4V左右。
所述的差分比较电路是公知的由运算放大器为核心的电压比较电路。运算放大器选择轨对轨的OP295，运算放大器的正向输入端通过1KΩ的输入电阻连接燃油组件顶部油气敏感输出1；运算放大器的反向输入端通过1KΩ的输入电阻连接燃油组件底部油气敏感输出2，
同时放大器的反向输入端通过阻值为500Ω的补偿电阻连接至地(GNDout)以保证差分比较电路的对称性；运算放大器的正向输入端与输出端连接2KΩ增益反馈电阻，使该差分比较电路的信号放大倍数为2倍。运算放大器的输出端通过阻值为100Ω的输出隔离电阻输出告警信号。
燃油组件顶部油气敏感输出1与燃油组件底部油气敏感输出2进行比较，当燃油组件内部有空气，顶部油气敏感输出1输出电压3.2±0.1V左右，差分比较电路输出-1.0V～+1.0V之间，当燃油组件内部无空气，顶部油气敏感输出1输出电压5.4±0.1V，差分比较电路输出+4V～+6.0V之间。
电源驱动电路以电源28V为输入，输出电源+12V、-12V，其中+12V为油气敏感电路1、油气敏感电路2提供工作电压，+12V，-12V同时为差分比较电路提供工作电压。
油气敏感电路1以电源驱动电路输出的电源+12V为工作电压，输出燃油组件顶部油气敏感输出1。
油气敏感电路2以电源驱动电路输出的电源+12V为工作电压，输出燃油组件底部油气敏感输出2。
差分比较电路以电源驱动电路输出的电源+12V、-12V为工作电压。分别以燃油组件顶部油气敏感输出1和燃油组件底部油气敏感输出2为输入，输出告警信号。
当燃油组件内部有空气，差分比较电路输出-1.0V～+1.0V之间，当燃油组件内部无空气，差分比较电路输出+4V～+6.0V之间。
Claims (6)
1.一种小型燃油无人机燃油组件油气实时监测电路，其特征在于，包括电源驱动电路、第一油气敏感电路、第二油气敏感电路和差分比较电路；
所述电源驱动电路以电源为第一油气敏感电路、第二油气敏感电路和差分比较电路提供工作电压；
所述第一油气敏感电路用于输出燃油组件顶部油气敏感输出信号，
所述第二油气敏感电路用于输出燃油组件底部油气敏感输出信号，
所述差分比较电路分别以燃油组件顶部油气敏感输出信号和燃油组件底部油气敏感输出信号作为输入信号，当差分比较电路输出电压为燃油组件内部存在空气时的报警输出电压时，输出报警信号。
2.如权利要求1所述的一种小型燃油无人机燃油组件油气实时监测电路，其特征在于，所述电源驱动电路包括DC-DC模块和电源滤波器，其将外部供电+28V电压转换为+12V电压和-12V电压；电源滤波器由1mH共模电感和0.1uF陶瓷电容构成。
3.如权利要求2所述的一种小型燃油无人机燃油组件油气实时监测电路，其特征在于，所述+12V为第一油气敏感电路提供工作电压，-12V为第二油气敏感电路提供工作电压。
4.如权利要求1所述的一种小型燃油无人机燃油组件油气实时监测电路，其特征在于，所述油气敏感电路包括常温电阻和热敏电阻，热敏电阻与限流电阻串联，12V和地分别连与限流电阻和热敏电阻两端，热敏电阻与限流电阻串联结点作为燃油组件顶部油气敏感输出信号。
5.如权利要求1所述的一种小型燃油无人机燃油组件油气实时监测电路，其特征在于，所述差分比较电路包括运算放大器、输入电阻R3、输入电阻R4、补偿电阻R5、增益反馈电阻R6和输出隔离电阻R7；运算放大器的正向输入端通过输入电阻R3连接燃油组件顶部油气敏感输出；运算放大器的反向输入端通过输入电阻R4连接燃油组件底部油气敏感输出，同时放大器的反向输入端通过阻值为补偿电阻R5连接至地以保证差分比较电路的对称性；运算放大器的正向输入端与输出端连接增益反馈电阻R6，使该差分比较电路的信号放大倍数为2倍；运算放大器的输出端通过输出隔离电阻R7输出告警信号。
6.如权利要求1所述的一种小型燃油无人机燃油组件油气实时监测电路，其特征在于，所述当燃油组件内部无空气，第一油气敏感电路的输出电压为5.4±0.1V，差分比较电路输出+4V～+6.0V，此为正常输出电压范围；当燃油组件内部有空气时，第一油气敏感电路的输出电压为3.2±0.1V，差分比较电路输出为-1.0V～+1.0V，此为需报警输出电压范围。
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