CN203630152U - 一种无人机弹射架测速装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无人机弹射架测速装置，包括弹射支架、导轨和在导轨上可滑动弹射无人机的滑车，还包括：第一磁钢和第二磁钢并排安装于滑车底部沿导轨方向；与第一磁钢和第二磁钢位于同侧的传感器安装于导轨上平行于无人机与滑车分离位置，分别在第一磁钢和第二磁钢滑过传感器时，输出两个输出脉冲信号；与传感器连接，将两个输出脉冲信号转换为两个输入脉冲信号的脉冲信号转换电路；与脉冲信号转换电路连接的单片机，接收两个输入脉冲信号，记录接收到两个脉冲信号之间的时间差，并计算第一磁钢和第二磁钢之间的距离与时间差的商，作为无人机的弹射速度输出。本实用新型公开的装置，可以在无人机起飞时获取飞行速度，提高了起飞的成功率。
Description
技术领域
本实用新型涉及飞行器测速技术领域，尤其涉及一种无人机弹射架测速装置。
背景技术
目前弹射起飞已经成为无人机重要起飞方式之一，在没有跑道的条件下，借助无人机弹射架，可以将无人机迅速加速到起飞速度实现起飞，大大降低对飞行场地的要求。弹射起飞的关键是弹射架要能在短时间内迅速将无人机加速到起飞速度，无论是气动弹射还是橡皮筋弹射架，都是采取一个滑车与飞机直接固定连接。在弹射过程中，滑车与飞机一起相对于导轨运动，在运动到导轨末端时，即理论上应该达到无人机的最小起飞速度时，拦阻装置将滑车与飞机分离，完成无人机的起飞过程。对无人机离架速度进行监测，可以事后作为判断是否达到飞机起飞速度的依据。对于橡皮筋弹射架来说，速度测量数据还可以用来分析橡皮筋的工作情况判断其是否老化。
目前要想得知无人机弹射离架的速度，有以下两种方式：
方式一、通过空速传感器获得的空速值来间接反映弹射架的弹射能力，但是在有风的情况下，空速值是弹射离架速度与风速的叠加值，不能直观反映弹射速度。而且机载数据向地面站回传的数据有一定的延迟，造成数据更新频率低，难以在地面站中实时看到空速值，只能通过飞机降落回收后，下载驾驶仪机载数据，然后分析数据找出近似在弹射离架瞬间对应的飞机速度。
方式二、通过机载GPS（Global Positioning System，全球定位系统）测量的对地速度，来近似模拟无人机弹射离架速度，但是GPS获得的数据更新率为1s，而无人机在弹射架上加速时间大约为0.3s，难以获得准确的弹射离架时对应的速度，而且通过地面站观察GPS数据同样存在数据延迟的问题，需要等飞机降落后下载机载数据后，才能分析获得GPS速度。
无论是方式一还是方式二，都需要等飞机降落后，下载驾驶仪机载数据后，进一步分析才能获得其准确值。在起飞过程中，操作人员无法获知飞机离架速度值是否达到了无人机的起飞速度，造成无人机弹射失败率较高。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种无人机弹射架测速装置，以解决以上背景技术部分提到在起飞过程中，操作人员无法获知飞机离架速度值是否达到了无人机的起飞速度，造成无人机弹射失败率较高的技术问题。
本实用新型实施例提供了一种无人机弹射架测速装置，包括：弹射支架、导轨和在所述导轨上可滑动弹射无人机的滑车，其特征在于，还包括：
传感器、第一磁钢、第二磁钢、脉冲信号转换电路和单片机；
所述第一磁钢和所述第二磁钢并排安装于所述滑车底部沿所述导轨方向；
与所述第一磁钢和所述第二磁钢位于同侧的所述传感器安装于所述导轨上平行于所述无人机与所述滑车分离位置，分别在所述第一磁钢和所述第二磁钢滑过所述传感器时，输出两个输出脉冲信号；
与所述传感器连接，将所述两个输出脉冲信号转换为两个输入脉冲信号的脉冲信号转换电路；
与所述脉冲信号转换电路连接的所述单片机，接收两个所述输入脉冲信号，记录接收到两个所述脉冲信号之间的时间差，并计算所述第一磁钢和所述第二磁钢之间的距离与所述时间差的商，作为所述无人机的弹射速度输出。
优选地，所述传感器为霍尔传感器。
优选地，所述单片机为PIC单片机。
优选地，所述单片机通过RS232串口输出所述第一磁钢和所述第二磁钢之间的距离与所述时间差的商。
优选地，所述第一磁钢和所述第二磁钢由铁磁性材料构成。
优选地，所述第一磁钢和所述第二磁钢的距离为5cm～20cm。
优选地，所述输出脉冲信号为12V。
优选地，所述输入脉冲信号为5V。
本实用新型实施例提供的一种无人机弹射架测速装置，具有如下有益效果：
可以在无人机起飞时获取飞行速度，提高了无人机起飞的成功率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的一种无人机弹射架测速装置结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的滑车结构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的滑车与导轨结构示意图；
图4是本实用新型实施例提供的脉冲信号转换电路结构示意图；
图5是本实用新型实施例提供的单片机结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本发明实施例一公开了一种无人机弹射架测速装置，如图1所示，包括弹射支架1、导轨2和在导轨2上可滑动弹射无人机（未示出）的滑车3。
一种无人机弹射架测速装置还包括，传感器、第一磁钢、第二磁钢、脉冲信号转换电路和单片机；
如图2所示，第一磁钢4和第二磁钢5并排安装于滑车3底部沿导轨方向。
如图3所示，与第一磁钢4和第二磁钢5位于同侧的传感器6安装于导轨2上平行于无人机与滑车分离位置，分别在第一磁钢4和第二磁钢5滑过传感器6时，输出两个输出脉冲信号。
具体的，传感器可以为霍尔传感器。霍尔转速传感器根据霍尔效应原理，当被测圆盘上安装的磁性体经过传感器时引起传感器输出电平的变化，在没有磁钢经过传感器上方时，霍尔测速传感器始终输出低电平，弹射过程中，无人机与滑车一起加速经过传感器上方，滑车底部第一个磁钢运动到霍尔传感器上方时，传感器输出变为12V高电平，磁钢随着滑车继续向前运动，当第一磁钢离开传感器上方时，传感器输出又变为低电平，即磁钢经过霍尔传感器上方一次产生一个脉冲。滑车底部第二个磁钢运动到霍尔传感器上方时，传感器输出变为12V高电平，磁钢随着滑车继续向前运动，当第二磁钢离开传感器上方时，传感器输出又变为低电平。两个磁钢先后经过传感器上方，一共产生两个脉冲。
图4是脉冲信号转换电路的结构示意图，与传感器连接，将两个输出脉冲信号转换为两个输入脉冲信号的脉冲信号转换电路。其中，输出脉冲信号为12V，输入脉冲信号为5V。
将霍尔测速传感器产生的12V脉冲信号转换为5V电平脉冲信号，以满足PIC（Peripheral Interface Controller，采用复杂指令集结构的单片机）单片机输入信号电压范围。当输入为高电平时，B1（光耦）的发光二极管截止，输出被上拉为5V高电平；当输入为低电平时，B1（光耦）的发光二极管导通，输出被短路为低电平，从而实现了脉冲信号电压范围的变化。
图5是单片机结构示意图，与脉冲信号转换电路连接的单片机，接收两个输入脉冲信号，记录接收到两个脉冲信号之间的时间差，并计算第一磁钢和第二磁钢之间的距离与时间差的商，作为无人机的弹射速度输出。通过PIC单片机PIC16F688型对测速脉冲信号进行采集和速度的解算。两个磁钢先后经过霍尔传感器产生的两个脉冲，经过电压变换后，进入到PIC单片机的中断输入管脚，脉冲的上升沿触发单片机进入到外部中断处理程序中，中断处理程序记录当前系统时间，单片机将两次记录的时间值做差，得到了滑车上两个磁钢通过霍尔传感器的时间差，而两个磁钢之间的距离已知，通过计算两个磁钢之间的距离与时间差的商，可得到滑车和无人机的速度。第一磁钢和第二磁钢的距离为5cm～20cm。单片机通过RS232串口通讯将得到的速度值发给计算机进行显示，使得弹射架操作人员第一时间即可获知飞机弹射离架速度，对弹射架内部橡皮筋做出性能判断。
显然，本领域技术人员应该明白，上述的本实用新型的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，他们可以用计算机装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本实用新型不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
以上仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种无人机弹射架测速装置，包括弹射支架、导轨和在所述导轨上可滑动弹射无人机的滑车，其特征在于，还包括：
传感器、第一磁钢、第二磁钢、脉冲信号转换电路和单片机；
所述第一磁钢和所述第二磁钢并排安装于所述滑车底部沿所述导轨方向；
与所述第一磁钢和所述第二磁钢位于同侧的所述传感器安装于所述导轨上平行于所述无人机与所述滑车分离位置，分别在所述第一磁钢和所述第二磁钢滑过所述传感器时，输出两个输出脉冲信号；
与所述传感器连接，将所述两个输出脉冲信号转换为两个输入脉冲信号的脉冲信号转换电路；
与所述脉冲信号转换电路连接的所述单片机，接收两个所述输入脉冲信号，记录接收到两个所述脉冲信号之间的时间差，并计算所述第一磁钢和所述第二磁钢之间的距离与所述时间差的商，作为所述无人机的弹射速度输出。
2.根据权利要求1所述的无人机弹射架测速装置，其特征在于，所述传感器为霍尔传感器。
3.根据权利要求1所述的无人机弹射架测速装置，其特征在于，所述单片机为PIC单片机。
4.根据权利要求3所述的无人机弹射架测速装置，其特征在于，所述单片机通过RS232串口输出所述第一磁钢和所述第二磁钢之间的距离与所述时间差的商。
5.根据权利要求1所述的无人机弹射架测速装置，其特征在于，所述第一磁钢和所述第二磁钢由铁磁性材料构成。
6.根据权利要求1所述的无人机弹射架测速装置，其特征在于，所述第一磁钢和所述第二磁钢的距离为5cm～20cm。
7.根据权利要求1所述的无人机弹射架测速装置，其特征在于，所述输出脉冲信号为12V。
8.根据权利要求1所述的无人机弹射架测速装置，其特征在于，所述输入脉冲信号为5V。
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| CN106885916A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-06-23 | 西北工业大学 | 小型无人机弹射架测速装置 |
| CN108033034A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-05-15 | 航宇救生装备有限公司 | 一种火箭滑车试验速度测试的方法 |
| CN108267612A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-07-10 | 中国人民解放军陆军炮兵防空兵学院郑州校区 | 一种无人机在轨运动速度自动检测系统 |
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