CN204726678U - 一种用于飞行器的半导体智能降温装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于飞行器的半导体智能降温装置。其固定在飞行器机架上，位于飞行控制器上方；包括半导体制冷器、降温控制器、电流调节器、温度传感器、锂电池和PMU电源管理单元；锂电池经PMU电源管理单元与降温控制器、电流调节器和半导体制冷器连接，温度传感器与降温控制器连接；温度传感器采集周围温度值传送给飞行控制器、降温控制器和PC上位机，降温控制器驱动电流调节器，从而控制电路中的电流，改变半导体制冷器的工作功率，实现智能降温。本实用新型能实现飞行器在温度较高的环境中工作，避免飞行器因周围环境温度过高发生故障，造成不必要的损失与浪费，同时也扩大了飞行器的工作领域。

Description

一种用于飞行器的半导体智能降温装置

技术领域

本实用新型涉及飞行器的研究领域，特别是涉及了一种用于飞行器的半导体智能降温装置。

背景技术

21世纪以来，随着科学技术的发展，飞行器技术越来越完善，飞行器的螺旋桨都是电机直连的简单机构，机身的布局允许飞行器通过改变电机转速获得旋转机身的力，从而调整自身姿态。小型的飞行器可以自由地实现悬停和空间中的自由移动，具有很大的灵活性。此外，因为它结构简单，机械稳定性好，所以成本低廉、性价比很高。最初的主要应用领域是玩具、航模，以及航拍。近几年来，新的应用在不断的拓展之中，例如在政府应急指挥领域中，火灾、地震、洪涝灾害发生时的应急处置：当灾害发生时，启动飞行器可快速、准确将现场图像及时传送至指挥中心，帮助相关人员有效指挥救援工作；在生产及运行安全监管领域中，在面积较大地域或现场环境复杂地区导致人员难以到达情况下，启动飞行器可有效监测环境状况，并为相关人员提供实时图像便于监管安全；在军事应用领域中，军事训练或演习时启动飞行器，可立体式监控演习双方对战进行状况，判断战场情况，重要军事设施的安全监管：营房，油库，军火库等战术侦查，监控等。

但是，当炎炎夏季来到时，飞行器长时间在高空中进行航拍等工作，接受太阳光照射，飞行器内部的工作温度将达到60～70℃左右，而一般的飞行器的工作温度是在-20～55℃左右，这将直接导致四旋翼飞行器发生故障，无法正常工作。在勘测火灾现场的时候或是监控工厂火炉烟囱的时候，周围环境温度更高，现有的飞行器大多数是无法在温度过高的环境中按质按量完成工作任务的，温度过高会影响飞行器的正常工作，长时间处于温度过高的环境下飞行还有可能导致飞行器发生故障，产生不必要的损坏。市面上一些普通的扇热器根本无法在这种温度中产生作用，更因为体积过大等因素而无法应用到飞行器当中。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供了一种用于飞行器的半导体智能降温装置。

本实用新型是通过以下方案实现的：

本实用新型的半导体智能降温装置包括半导体制冷器、降温控制器、电流调节器、温度传感器和固定外壳；固定外壳通过固定支架的支架脚固定在飞行器机架上，并安装位于飞行器的飞行控制器的正上方，降温控制器、电流调节器、锂电池、PMU电源管理单元均安装在固定外壳上，温度传感器安装在固定外壳的外壁上；半导体制冷器安装在固定外壳中心，半导体制冷器由上到下分为散热层、半导体制冷片和导冷层，散热层与固定外壳之间用隔热片隔离；降温控制器分别与电流调节器和温度传感器连接，电流调节器与半导体制冷器连接，锂电池经PMU电源管理单元连接半导体制冷器、降温控制器、电流调节器和温度传感器进行供电；降温控制器接收温度传感器采集到的温度数据，产生PWM信号驱动电流调节器控制电流进而改变半导体制冷器的工作功率，实现智能降温。

所述的散热层由散热铝块和散热风扇组成，散热铝块与半导体制冷片接触，散热铝块上方装有散热风扇。

所述的导冷层由导冷铝块和导冷风扇组成，导冷铝块与半导体制冷片接触，导冷铝块下方装有导冷风扇。

所述的温度传感器采用热敏电阻，由金属氧化物陶瓷组成。

所述的降温控制器采用STM32作为主控芯片。

所述的固定支架的支架脚为可伸缩的支杆。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的半导体制冷器具有无噪声、无振动、不需制冷剂、体积小、重量轻等特点，且工作可靠，操作简便，易于进行冷量调节，主要用于耗冷量小和占地空间小的场合。

本实用新型利用半导体降温技术对飞行器的关键工作部位进行降温处理，并根据周围环境的温度高低进行智能控制，实现了半导体智能降温，避免了飞行器在高温环境中工作发生故障，产生不必要的损坏。

附图说明

图1是装载有本实用新型降温装置飞行器的结构示意图。

图2是本实用新型降温装置的结构示意图。

图中：1、飞行器机架，2、半导体智能降温装置，3、飞行控制器，4、电调，5、锂电池，6、PMU电源管理单元，7、气压计，8、陀螺仪，9、GPS定位仪，10、无刷电机，11、PCMS收发模组，12、起落架，13、螺旋桨，2.1、半导体制冷器，2.2、降温控制器，2.3、电流调节器，2.4、温度传感器，2.5、固定外壳，2.6、固定支架，2.7、支架脚，2.8锂电池，2.9、PMU电源管理单元。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本实用新型进一步说明。

如图2所示，本实用新型半导体智能降温装置2包括半导体制冷器2.1、降温控制器2.2、电流调节器2.3、温度传感器2.4和固定外壳2.5；固定外壳2.5通过固定支架2.6的支架脚2.7固定在飞行器机架1上，如图1所示，并安装位于飞行器的飞行控制器3的正上方，降温控制器2.2、电流调节器2.3、锂电池2.8、PMU电源管理单元2.9均安装在固定外壳2.5上，温度传感器2.4安装在固定外壳2.5的外壁上；

半导体制冷器2.1安装在固定外壳2.5中心，半导体制冷器2.1由上到下分为散热层、半导体制冷片和导冷层，散热层与固定外壳2.5之间用隔热片隔离以避免散热层散发的热量对温度传感器2.4产生干扰；降温控制器2.2分别与电流调节器2.3和温度传感器2.4连接，电流调节器2.3与半导体制冷器2.1连接，锂电池2.8经PMU电源管理单元2.9连接半导体制冷器2.1、降温控制器2.2、电流调节器2.3和温度传感器2.4进行供电；降温控制器2.2接收温度传感器2.4采集到的温度数据，产生PWM信号驱动电流调节器2.3控制电流进而改变半导体制冷器2.1的工作功率，实现智能降温。

本实用新型的散热层由散热铝块和散热风扇组成，散热铝块与半导体制冷片接触，散热铝块上方装有用于将散热铝块上的热量加速排向周围环境的散热风扇。导冷层由导冷铝块和导冷风扇组成，导冷铝块与半导体制冷片接触，导冷铝块下方装有用于将导冷铝块上的冷量加速吸进所需降温空间中的导冷风扇。散热铝块和导冷铝块均涂上硅脂，增加铝块和半导体制冷片之间的导热和导冷效果。

半导体制冷器2.1采用先进的半导体降温技术，核心器件是半导体制冷片，并配有散热层和导冷层，半导体制冷器在通电工作后，导冷层能及时将半导体制冷器工作中制冷端产生的冷量传导给飞行器，散热层能及时将半导体制冷器工作中制热端产生的热量散发到周围环境中。

温度传感器2.4采用热敏电阻，由金属氧化物陶瓷组成，是低成本、灵敏度最高的温度传感器，测温范围在-50°C到200°C左右，体积小，响应时间快，在电器行业应用广泛。

降温控制器2.2采用STM32作为主控芯片。

固定支架2.6的支架脚2.7为可伸缩的支杆，固定外壳2.5的四个面装有四个可伸缩的支架脚2.7，可以根据不同飞行器的飞行控制器大小调整安装高度和角度。

飞行器的飞行控制器3正上方的机架上装载权利要求1所述的半导体智能降温装置，飞行器通过其配套的遥控器或GPS定位仪9由飞行控制器3控制，在飞行过程中：半导体智能降温装置2表面的温度传感器2.4实时采集周围环境温度值，并传递给飞行控制器3、降温控制器2.2和地面PC上位机，降温控制器2.2根据温度传感器2.4采集到的周围环境温度值，驱动电流调节器2.3控制电路中的电流，改变半导体制冷器2.1的工作功率，实现智能降温。

降温控制器2.2根据温度传感器2.4采集到的不同温度值控制电路中的电流使得半导体制冷器2.1在不同工作状态下运行。

飞行控制器3可根据温度传感器2.4采集的温度值控制飞行器是否继续工作，当温度传感器2.4传递的温度值达到飞行控制器3程序内设置的工作温度额度值时，飞行控制器能通过GPS定位仪9控制飞行器自动返航，或者当地面PC上位机接收到温度传感器2.4所采集到的温度值显示报警后，操作人员通过遥控器控制飞行器返航。

具体来说，一种情况是飞行控制器3将温度传感器2.4采集的温度值与温度阈值进行比较，若温度传感器2.4采集的温度值高于温度阈值，则飞行控制器能通过GPS定位仪9控制飞行器自动返航。另一种情况是温度传感器2.4采集的温度值传送到地面PC上位机后与温度阈值进行比较，若温度传感器2.4采集的温度值高于温度阈值，通过遥控器控制飞行器返航。

本实用新型安装在飞行器上，飞行器和地面的PC上位机通讯连接，地面PC上位机可显示温度。如图1所示，飞行器包括飞行器机架1、飞行控制器3、电调4、锂电池5、PMU电源管理单元6、气压计7、陀螺仪8、GPS定位仪9、无刷电机10、PCMS收发模组11、起落架12和螺旋桨13。飞行控制器3、电调4、锂电池5、PMU电源管理单元6、气压计7、陀螺仪8、GPS定位仪9、无刷电机10和PCMS收发模组11均安装在飞行器机架1上。飞行器机架1上的各个无刷电机10经电调4连接飞行控制器3，气压计7用来检测飞行器飞行高度，陀螺仪8用检测飞行器空中姿态，GPS定位仪9通过所搜索到的卫星来确定飞行器的实时位置，还可以在地图上显示出来。飞行控制器3分别与气压计7、陀螺仪8、GPS定位仪9和PCMS收发模组11连接，锂电池5经PMU电源管理单元6为飞行控制器3、GPS定位仪9和无刷电机10供电。

因飞行器可根据不同需要，在飞行器机架1上机载一些工作设备，例如摄像头，探照灯、危险气体检测仪等，在机载很多工作设备情况下，飞行器的工作功率变大，飞行器上的温度会明显升高，需要进行降温。因此上述这种情况下在飞行器上装载本实用新型的降温装置进行降温。

本实用新型降温装置的降温方式如下：

飞行器的飞行控制器3正上方的机架上装载权利要求1所述的半导体智能降温装置，飞行器通过其配套的遥控器或GPS定位仪由飞行控制器3控制，在飞行过程中：

半导体智能降温装置2表面的温度传感器2.4实时采集周围环境温度值，并传递给飞行控制器3、降温控制器2.2和地面PC上位机，降温控制器2.2具体实施中，当温度传感器2.4采集到的温度值低于35℃时，降温控制器2.2驱动电流调节器2.3，使半导体制冷器2.1处在低档工作状态；当温度传感器2.4采集到的温度值在35℃~45℃时，半导体制冷器2.2处在中档工作状态；当温度传感器2.4采集到的温度值在45℃~55℃时，半导体制冷器2.2处在高档工作状态；

飞行控制器3根据温度传感器2.4采集的温度值控制飞行器是否继续工作，当温度传感器2.4传递的温度值达到飞行控制器3程序内设置的温度阈值时，飞行控制器能通过GPS定位仪控制飞行器自动返航。或者当地面的PC上位机接收到温度传感器2.4所采集到的温度值显示报警后，操作人员通过遥控器控制飞行器返航，此温度阈值可根据不同的飞行器的工作温度在控制程序内进行设置，例如一般飞行器的工作温度在-20℃~55℃，所以可以设置为55℃左右。

由此可见，本实用新型利用先进的半导体降温技术和STM32控制技术对飞行器的主要工作部位进行智能降温，能实现飞行器在温度较高的环境中工作，避免飞行器因周围环境温度过高发生故障，造成不必要的损失与浪费，同时也扩大了飞行器的工作领域。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。本实用新型可以有各种合适的更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何改动、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 (6)

1. 一种用于飞行器的半导体智能降温装置，其特征在于：所述的半导体智能降温装置（2）包括半导体制冷器（2.1）、降温控制器（2.2）、电流调节器（2.3）、温度传感器（2.4）和固定外壳（2.5）；固定外壳（2.5）通过固定支架（2.6）的支架脚（2.7）固定在飞行器机架（1）上，并安装位于飞行器的飞行控制器（3）的正上方，降温控制器（2.2）、电流调节器（2.3）、锂电池（2.8）、PMU电源管理单元（2.9）均安装在固定外壳（2.5）上，温度传感器（2.4）安装在固定外壳（2.5）的外壁上；

半导体制冷器（2.1）安装在固定外壳（2.5）中心，半导体制冷器（2.1）由上到下分为散热层、半导体制冷片和导冷层，散热层与固定外壳（2.5）之间用隔热片隔离；降温控制器（2.2）分别与电流调节器（2.3）和温度传感器（2.4）连接，电流调节器（2.3）与半导体制冷器（2.1）连接，锂电池（2.8）经PMU电源管理单元（2.9）连接半导体制冷器（2.1）、降温控制器（2.2）、电流调节器（2.3）和温度传感器（2.4）进行供电；降温控制器（2.2）接收温度传感器（2.4）采集到的温度数据，产生PWM信号驱动电流调节器（2.3）控制电流进而改变半导体制冷器（2.1）的工作功率，实现智能降温。

2. 根据权利要求1所述的一种用于飞行器的半导体智能降温装置，其特征在于：所述的散热层由散热铝块和散热风扇组成，散热铝块与半导体制冷片接触，散热铝块上方装有散热风扇。

3. 根据权利要求1所述的一种用于飞行器的半导体智能降温装置，其特征在于：所述的导冷层由导冷铝块和导冷风扇组成，导冷铝块与半导体制冷片接触，导冷铝块下方装有导冷风扇。

4. 根据权利要求1所述的一种用于飞行器的半导体智能降温装置，其特征在于：所述的温度传感器（2.4）采用热敏电阻，由金属氧化物陶瓷组成。

5. 根据权利要求1所述的一种用于飞行器的半导体智能降温装置，其特征在于：所述的降温控制器（2.2）采用STM32作为主控芯片。

6. 根据权利要求1所述的一种用于飞行器的半导体智能降温装置，其特征在于：所述的固定支架（2.6）的支架脚（2.7）为可伸缩的支杆。