CN115657827A - 一种无人机板载计算机处理器降温结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无人机板载计算机处理器降温结构，包括无人机，所述无人机上安装有板载计算机，所述无人机上设置有制冷系统，所述制冷系统包括温敏传感器和装载有制冷剂的存储盒，所述热敏传感器安装在所述板载计算机上，所述存储盒上开设多个均匀分布的喷洒孔，所述喷洒孔内端安装有电动机械限压阀门，所述电动机械限压阀门上设置有继电器；本发明提供一种无人机板载计算机处理器降温结构及方法，通过制冷剂喷射来实现CPU的降温，同时控制系统简单，易于实现，节省了无人机的负载空间；通过机械限压阀，规避了因散热器本身问题，对产品造成二次伤害的可能性。
Description
技术领域
本发明属于无人机技术领域，尤其涉及一种无人机板载计算机处理器降温结构及方法。
背景技术
随着无人机技术的发展，无人机的板载计算机处理器对于运算的能力也在增强，运算的复杂程度在不断加深。电流通过连接cpu里面的微原件时，会产生焦耳热，CPU处理器在高强度的计算下会散发出大量的热量，因此，处理器的散热处理研究是一个重要的热点。
目前，处理器的散热方式主要包括风冷技术和水冷技术，风冷是利用快速转动的风扇将CPU的热量传导出来并吹到附近的空气中，加快空气流通，将热量及时散发。水冷是通过散热器内部多条水道在经过CPU、GPU等发热模块时充分发挥水导热性强的优势，在水流动过程中带走热量。
将风冷技术应用于无人机的处理器散热，可在一定程度上达到散热的目的，但当处理器的计算量较大，产生的热量可能会达到风扇散热器不足以应付的程度；在无人机高空执行任务时，可能会由于突发原因导致风扇无法正常运行，会导致处理器热量无法散失从而对产品造成不可挽回的损失；同时体积与集成对于无人机而言通常也是不可忽略的问题。
而水冷散热器质量较大，安装复杂，会超出无人机的负载重量；同时仍然会有风险因散热器本身故障而导致主要器件的不可恢复故障。
发明内容
本发明提供一种无人机板载计算机处理器降温结构及方法，旨在解决上述存在的问题。
本发明是这样实现的，一种无人机板载计算机处理器降温结构，包括无人机，所述无人机上安装有板载计算机，所述无人机上设置有制冷系统，所述制冷系统包括温敏传感器和装载有制冷剂的存储盒，所述温敏传感器安装在所述板载计算机上，所述存储盒上开设多个均匀分布的喷洒孔，所述喷洒孔内端安装有电动机械限压阀门，所述电动机械限压阀门上设置有继电器；所述板载计算机上贴附有传热片，所述喷洒孔正对所述传热片；
所述制冷系统还包括反馈电路，所述反馈电路的输入端与所述温敏传感器电性连接，所述反馈电路的输出端与所述继电器电性连接。
进一步的，所述制冷系统还包括一侧具有开口的箱体，所述箱体的开口通过传热片封闭，所述存储盒安装在箱体内。
进一步的，所述制冷剂为不含氯的氟代烷非共沸混合致冷剂R410a。
进一步的，所述存储盒用于存储制冷剂的容积为57.8ml，所述制冷剂的重量为60g。
本发明还提供一种基于上述降温结构的降温方法，包括以下步骤：
S1、温敏传感器对板载计算机的温度自动进行采样，并将板载计算机的温度变化信息通过反馈电路转化为电压信息；
S2、当温度未达到预设阈值时，继电器不工作；
S3、当温度达到第一预设阈值时，继电器开启，电动机械限压阀门打开，存储盒中的制冷剂通过喷洒孔喷洒到贴附在板载计算机上的传热片上，对板载计算机进行降温；
S4、当温度降低到第二预设阈值时，继电器控制电动机械限压阀门关闭。
进一步的，所述存储盒和传热片材料均采用铜质材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种无人机板载计算机处理器降温结构及方法，通过制冷剂喷射来实现CPU的降温，相比于风扇散热器，单位时间内散发的热量更多，散热性能更好，可以应于处理器运算量较大的无人机系统；相对于水冷散热器，其体积小，同时控制系统简单，易于实现，节省了无人机的负载空间；通过机械限压阀，规避了因散热器本身问题，对产品造成二次伤害的可能性。
附图说明
图1为本发明工作原理图；
图2为本发明结构示意图；
图中：1-存储盒、2-板载计算机、3-制冷剂、4-电动机械限压阀门、5-喷洒孔、6-传热片、7-箱体。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例1
请参阅图1-图2，本发明提供一种技术方案：一种无人机板载计算机处理器降温结构，包括无人机，所述无人机上安装有板载计算机2，所述无人机上设置有制冷系统，所述制冷系统包括温敏传感器和装载有制冷剂3的存储盒1，所述温敏传感器安装在所述板载计算机2上，所述存储盒1上开设多个均匀分布的喷洒孔5，所述喷洒孔5内端安装有电动机械限压阀门4，所述电动机械限压阀门4上设置有继电器；所述板载计算机2上贴附有传热片6，所述喷洒孔5正对所述传热片6；
所述制冷系统还包括反馈电路，所述反馈电路的输入端与所述温敏传感器电性连接，所述反馈电路的输出端与所述继电器电性连接。
具体地，所述制冷系统还包括一侧具有开口的箱体7，所述箱体7的开口通过传热片6封闭，所述存储盒1安装在箱体7内；箱体的主要作用是避免喷洒出的制冷剂在喷洒时外溢到空气中，降低无人机的制冷效果。
所述制冷剂3为不含氯的氟代烷非共沸混合致冷剂R410a，所述存储盒1用于存储制冷剂3的容积为57.8ml，所述制冷剂3的重量为60g。
其中，在常温常压下，R410a是一种不含氯的氟代烷非共沸混合致冷剂，无色气体，贮存在钢瓶内。
结合R410a的特性，对某一款房间空调器系统进行了利用R410替代HCFC22的应用实践，进行了理论分析和系统匹配。实验结果表明，在相同条件下，相对于HCFC22，换热系数提高，流动阻力下降，通过系统优化匹配设计后，性能(COP)得到大幅提高，也是空调中常用的制冷剂3。
相比于一些其他常用的一些制冷剂3，如：R134a、R23、R125、R404A、R507。其沸点下的蒸发潜能相对更大，而无人机由于负载限制，制冷剂3的重量需要保持在60g以下，如表1比较上述制冷剂3的性能。
表1
从表1中可以看出，相对R410a性能更优。使用的无人机板载计算机2功耗一般为60W，散热功耗占比为：25%~35%。经计算，60g的R410a大致上能维持15-20min的处理器工作，占用的容积为57.8ml。
本发明通过制冷剂3喷射来实现CPU的降温，相比于风扇散热器，单位时间内散发的热量更多，散热性能更好，可以应于处理器运算量较大的无人机系统。相对于水冷散热器，其体积小，同时控制系统简单，易于实现。
实施例2
本发明提供一种基于上述降温结构的降温方法，包括以下步骤：
S1、温敏传感器对板载计算机2的温度自动进行采样，并将板载计算机2的温度变化信息通过反馈电路转化为电压信息；
S2、当温度未达到预设阈值时，继电器不工作；
S3、当温度达到第一预设阈值时，继电器开启，电动机械限压阀门4打开，存储盒1中的制冷剂3通过喷洒孔5喷洒到贴附在板载计算机2上的传热片6上，对板载计算机2进行降温；
S4、当温度降低到第二预设阈值时，继电器控制电动机械限压阀门4关闭。
通过温敏传感器对板载计算机2的温度自动进行采样、即时监控，温敏传感器将温度变化信息通过反馈电路转化为电压信息。当温度达到预设值时，电压达到继电器的开启电压，从而使得电动阀门打开。制冷剂3通过金属盒上的小孔喷洒到贴附在板载计算机2上的铜片，吸收CPU的热量。由于考虑到铜的散热性能较好，用存放制冷剂3的金属盒也采用铜制成。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种无人机板载计算机处理器降温结构，包括无人机，所述无人机上安装有板载计算机，其特征在于：所述无人机上设置有制冷系统，所述制冷系统包括温敏传感器和装载有制冷剂的存储盒，所述温敏传感器安装在所述板载计算机上，所述存储盒上开设多个均匀分布的喷洒孔，所述喷洒孔内端安装有电动机械限压阀门，所述电动机械限压阀门上设置有继电器；所述板载计算机上贴附有传热片，所述喷洒孔正对所述传热片；
所述制冷系统还包括反馈电路，所述反馈电路的输入端与所述温敏传感器电性连接，所述反馈电路的输出端与所述继电器电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种无人机板载计算机处理器降温结构，其特征在于：所述制冷系统还包括一侧具有开口的箱体，所述箱体的开口通过传热片封闭，所述存储盒安装在箱体内。
3.根据权利要求2所述的一种无人机板载计算机处理器降温结构，其特征在于：所述制冷剂为不含氯的氟代烷非共沸混合致冷剂R410a。
4.根据权利要求3所述的一种无人机板载计算机处理器降温结构，其特征在于：所述存储盒用于存储制冷剂的容积为57.8ml，所述制冷剂的重量为60g。
5.一种基于权利要求1所述降温结构的降温方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、温敏传感器对板载计算机的温度自动进行采样，并将板载计算机的温度变化信息通过反馈电路转化为电压信息；S2、当温度未达到预设阈值时，继电器不工作；S3、当温度达到第一预设阈值时，继电器开启，电动机械限压阀门打开，存储盒中的制冷剂通过喷洒孔喷洒到贴附在板载计算机上的传热片上，对板载计算机进行降温；S4、当温度降低到第二预设阈值时，继电器控制电动机械限压阀门关闭。
6.根据权利要求5所述的降温方法，其特征在于：所述存储盒和传热片材料均采用铜质材料。
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