CN204515534U - 基于stm32控制的微型四旋翼飞行器 - Google Patents

Abstract

一种基于STM32控制的微型四旋翼飞行器。目前国内的四旋翼技术并不是很成熟。1.一种基于STM32控制的微型四旋翼飞行器，其组成包括：STM32主控芯片，所述的STM32主控芯片分别与电源模块、无线收发模块、电机驱动模块、飞行姿态采集模块组连接，所述的电机驱动模块又与电源模块和无刷电机连接。本实用新型应用于基于STM32控制的微型四旋翼飞行器。

Description

基于STM32控制的微型四旋翼飞行器

技术领域：

本实用新型涉及一种基于STM32控制的微型四旋翼飞行器。

背景技术：

四旋翼飞行器概念出现已经很久，其优势在于其机械结构较为简单，并且只需通过改变四个马达的转速即可实现控制，且飞行机动能力更加灵活；通过对其功能的拓展，可以使用它进行影像资料拍摄，自然环境的勘察，桥梁、高楼等较高建筑物检测，恶劣环境的地形地貌勘测，危害性救灾环境的检测与情况了解；所以研究微型四旋翼飞行器在复杂环境下的飞行姿态控制，不仅可以完成一些高难度的任务，如被火势封住的建筑物里的情况、受核污染地区的环境监测与气体采样、森林环境中的路径勘察等问题，还可以应用到实际生产中，如农田的防灾防害监测，桥梁建设中数据的测量与核对等方面，甚至可以应用到军事领域当中。

然而目前国内的四旋翼技术并不是很成熟，在一些较复杂的环境（如树林里）下，以及在有外界干扰的情况（如有风天气）下，飞行效果并不理想；还有，四旋翼飞行器载重飞行能力需要增强，使其带负载能够保持原有飞行高度和稳定姿态。这些技术需要有所突破。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种基于STM32控制的微型四旋翼飞行器

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于STM32控制的微型四旋翼飞行器，其组成包括：STM32主控芯片，所述的STM32主控芯片分别与电源模块、无线收发模块、电机驱动模块、飞行姿态采集模块组连接，所述的电机驱动模块又与电源模块和无刷电机连接。

所述的基于STM32控制的微型四旋翼飞行器，所述的飞行姿态采集模块组分别与三轴加速度计、陀螺仪、气压传感器、弱磁传感器、数字罗盘连接。

所述的基于STM32控制的微型四旋翼飞行器，所述的主控芯片型号为STM32F103ZET6，所述的陀螺仪的型号为GY-52，所述的气压传感器的型号为GY-68 BMP180，所述的弱磁传感器的型号为HMC1002，所述的数字罗盘的型号为HMC5883L。

本实用新型的有益效果：

本实用新型基于ARM Cortex．M3低功耗内核的STM32芯片，其丰富的片上外设可满足各种传感器传输数据需要。

本实用新型通过采用高性能处理器，并优化算法能够实现在复杂环境下的稳定灵活地飞行，如树林，密集建筑群，室内等，可以实现复杂环境的地貌勘探。

本实用新型能够实现在有外界干扰的条件下实现稳定飞行，比如有风等恶劣天气，借此可以进行恶劣天气下救援情报收集工作。

本实用新型能够实现载重条件下实现稳定飞行，具有较强升力，便于搭载摄像机等信息采集传感器，实现各种信息的收集。

附图说明：

附图1是本实用新型的各模块结构连接图。

附图2是本实用新型主控芯片的引脚图。

附图3是本实用新型的GY-52陀螺仪电路引脚图。

附图4是本实用新型的GY-68 BMP180气压传感器电路引脚图。

附图5是本实用新型的HMC5883L数字罗盘电路引脚图。

附图6是本实用新型的四旋翼飞行器飞行结构示意图（垂直飞行）。

附图7是本实用新型的四旋翼飞行器飞行结构示意图（偏航飞行）。

附图8是本实用新型的四旋翼飞行器飞行结构示意图（俯仰飞行）。

附图9是本实用新型的四旋翼飞行器飞行结构示意图（滚转飞行）。

具体实施方式：

实施例1：

一种基于STM32控制的微型四旋翼飞行器，其组成包括：STM32主控芯片，所述的STM32主控芯片1分别与电源模块2、无线收发模块3、电机驱动模块4、飞行姿态采集模块组连接5，所述的电机驱动模块又与电源模块和无刷电机6连接。

实施例2：

根据实施例1所述的基于STM32控制的微型四旋翼飞行器，所述的飞行姿态采集模块组分别与三轴加速度计、陀螺仪、气压传感器、弱磁传感器、数字罗盘连接。

实施例3：

根据实施例2所述的STM32控制的微型四旋翼飞行器，所述的主控芯片型号为STM32F103ZET6，所述的陀螺仪的型号为GY-52，所述的气压传感器的型号为GY-68 BMP180，所述的弱磁传感器的型号为HMC1002，所述的数字罗盘的型号为HMC5883L。

实施例4：

根据实施例1所述的基于STM32控制的微型四旋翼飞行器，所述的STM32主控芯片为STM32F103ZET6芯片，它拥有的资源包括：64KB SRAM、512KB FLASH、8个定时器、2个I2C、5个串口、1个USB、1个CAN、1个12位DAC、3个12位ADC、1个SDIO 接口等，丰富的片上资源可满足各类传感器通讯需求，基于STM32的飞行控制器与传统的飞行控制器相比可大大降低系统的开发成本、节约资源。

实施例5：

根据实施例1或2本实用新型所述的电源模块由2个LM2596连接而成，通过电位器调节输出，可以将输出稳到3.3V，5V，12V输出可以有多种不同的电压值供给不同模块工作；其中，3.3V供给STM32主控芯片；5V供给相关传感器；12V供给电机驱动模块。

实施例6：

根据实施例1或2，本实用新型所述的电机驱动模块由所述的电源模块直接提供电源，由主控芯片进行控制，提供飞行姿态调整所需信号，及时对电机转速进行调整。

实施例7:

根据实施例1或2，本所述的无刷电机为银燕EMAX MT2213无刷电机，共计四个，对称分布于四旋翼飞行器四端，由所述的电机驱动模块为其间接提供电源，能够进行快速反应，并且可以提供可靠升力，在带有一定负载的情况下可以使飞行依然保持稳定；所述无刷电机长度：39.7mm，直径：27.9 mm。

实施例8：

根据实施例3，本实用新型的飞行姿态信息采集模块组由所述的三轴加速度计，（7）GY-52陀螺仪，（8）GY-68 BMP180气压传感器，（9）HMC1002弱磁传感器，（10）HMC5883L数字罗盘组成；在飞行器飞行过程中，时时刻刻采集飞行器的姿态角、角速度和高度值，与坐标位置信息一同传递给主控芯片，主控芯片进行一系列数据分析与计算，将信号传递个电机驱动模块，及时进行姿态调整，保持飞行的稳定性。

实施例9：

根据实施例3，本实用新型的飞行姿态信息采集采用对遥控信号接收机PPM信号，直接由处理器捕获信号并进行解码以节约机架上宝贵的空间资源，并有利于实现对飞行器前进，后退等飞行的快速控制。

实施例10：

根据实施例3，所述的STM32主控芯片信息处理并作出反应控制电机采用PID系统控制为主要的技术路线，PID是运用比例，微分，积分的控制方法；比例，反应系统的基本（当前）偏差，系数大，可以加快调节，减小误差；积分，反应系统的累计偏差，使系统消除稳态误差，提高无差度，因为有误差，积分调节就进行，直至无误差；微分，反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除，因此可以改善系统的动态性能；在四旋翼的飞行过程中，系统需要P控制不断的读取四旋翼的飞行状态，I控制来实现四旋翼接收到的飞行姿态变换的指令，而D控制主要用来消除外界对四旋翼作用力的作用效果，使四旋翼处于稳定的飞行姿态。

Claims (3)

1.一种基于STM32控制的微型四旋翼飞行器，其组成包括：STM32主控芯片，其特征是：所述的STM32主控芯片分别与电源模块、无线收发模块、电机驱动模块、飞行姿态采集模块组连接，所述的电机驱动模块又与电源模块和无刷电机连接。

2.根据权利要求1所述的基于STM32控制的微型四旋翼飞行器，其特征是：所述的飞行姿态采集模块组分别与三轴加速度计、陀螺仪、气压传感器、弱磁传感器、数字罗盘连接。

3.根据权利要求2所述的基于STM32控制的微型四旋翼飞行器，其特征是：所述的主控芯片型号为STM32F103ZET6，所述的陀螺仪的型号为GY-52，所述的气压传感器的型号为GY-68 BMP180，所述的弱磁传感器的型号为HMC1002，所述的数字罗盘的型号为HMC5883L。