CN205405148U - 一种具有电压检测功能的航拍飞行器电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型的公开了一种具有电压检测功能的航拍飞行器电路，其特征在于，包括：电源单元，包括至少一块电池；通信单元，用于接收遥控信号，并进行转发；惯导单元，用于感应飞行器的倾斜度以及周围的气压，并输出反馈信号；电机驱动单元，用于驱动电机转动；电池电压检测电路，用于检测电池电压，并输出检测信号；控制单元，用于接收所述遥控信号、反馈信号和检测信号，并输出相应的控制信号给所述电机驱动单元；摄像头以及存储单元，用于拍照和存储。基于WiFi控制，以STM32单片机为主控芯片，以MPU6050、HMC5883及MS5611作为惯性导航单元，低成本地实现了图像拍摄与存储。

Description

一种具有电压检测功能的航拍飞行器电路

技术领域

本实用新型涉及一种航拍飞行器电路，更具体地说，它涉及一种具有电压检测功能的航拍飞行器电路。

背景技术

微型飞行器是一种空中机器人，是飞行动力学、机械结构理论、自动控制理论等多学科交叉的技术结晶。其中以多旋翼为主要对象，又以四轴飞行器为代表。

微型四轴飞行器具备诸多优点，比如结构简单、体积小巧、运动灵活、可垂直升降、成本低、便于生产等，在很多领域拥有十分广阔的应用前景。

在军事上，可用于战场活动的侦察，以便获取秘密情报，它可以在禁飞区和近空中执行任务，在现代战争中扮演斥候的角色。在工业上，可用于大型化工场、高压供电线、水利设施和地震以及重辐射区等人员难以到达的区域，进行安检与搜救工作，搭载摄像机的机型也可以参与地形测绘工作。在农业上，四轴飞行器可以代替人员施行控制喷洒农药的工作，减少人力和成本。在民用上，四轴飞行器可以进行运送快递、航空拍摄、娱乐飞行表演、文化宣传等方面的任务。综上所述，以四轴飞行器为主导的微型飞行器的设计研究有着重要意义。

然而现有航拍微型器的设计方案大多成本较高而且实现不易。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种低成本且易实现的具有电压检测功能的航拍飞行器电路。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种具有电压检测功能的航拍飞行器电路，包括：

电源单元，包括至少一块电池；

通信单元，用于接收遥控信号，并进行转发；

惯导单元，用于感应飞行器的倾斜度以及周围的气压，并输出反馈信号；

电机驱动单元，用于驱动电机转动；

电池电压检测电路，用于检测电池电压，并输出检测信号；

控制单元，用于接收所述遥控信号、反馈信号和检测信号，并输出相应的控制信号给所述电机驱动单元；

摄像头以及存储单元，用于拍照和存储。

进一步的，所述电池电压检测电路包括分压电路，所述分压电路的输入端与电池连接，输出端与控制单元连接。

进一步的，所述控制单元包括型号为STM32F103C8T6的单片机。

进一步的，所述惯导单元包括六轴倾角传感器MPU6050、磁力计HMC5883和气压传感器MS5611，所述磁力计HMC5883与六轴倾角传感器MPU6050通信连接，所述六轴倾角传感器MPU6050与气压传感器MS5611通信连接，所述气压传感器MS5611与所述控制单元通信连接。

进一步的，所述电机驱动单元包括N型场效应管。

进一步的，所述通信单元包括型号为ESP8266的WiFi芯片。

进一步的，所述摄像头以及存储单元包括型号为OV7670的摄像头和微型快闪存储器。

进一步的，所述微型快闪存储器为TF卡。

进一步的，所述电源单元包括为控制单元和惯导单元供电的稳压电源模块，以及为摄像头和电机供电的锂电池单元。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：基于WiFi控制，以STM32单片机为主控芯片，以MPU6050、HMC5883及MS5611作为惯性导航单元，低成本地实现了图像拍摄与存储。

附图说明

图1为本实用新型的总结构框图；

图2为控制单元的电路图；

图3为惯导单元的电路图；

图4为电机驱动单元的电路图；

图5为通信单元的电路图；

图6为摄像头的电路图；

图7为存储单元的电路图；

图8为电源单元和电池电压检测单元的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细描述。

参照图1，一种航拍飞行器的电路，包括控制单元、电源单元、惯导单元、电机驱动单元、通信单元、摄像头以及存储单元、电池电压检测电路。其中，电源单元、惯导单元、电机驱动单元、通信单元、摄像头以及存储单元、电池电压检测电路均与控制单元连接，移动终端设备通过通信单元与控制单元连接。

参照图2，为了减轻飞行器重量进行了电路精简。采用了封装更为小巧的STM32F103C8T6，LQFP的封装给了布局设计更大的空间。相对而言，M3内核主频最高72M远不及M4内核主频。该芯片同样拥有丰富的外设接口，完美满足传感器需要。

参照图3，惯性单元包括6轴倾角传感器MPU6050、磁力计HMC5883、气压传感器MS5611。MPU60x0系列是第一批6轴运动处理器，融合了加速度计和陀螺仪。大大减小了芯片占空空间，解决了两块传感器组合时的轴间差问题。同时拥有SPI和IIC接口，使用者可以编程设定速度计全格感应范围，十分方便。内部自带数字运动处理器，可以方便的得到四元数数据。HMC5883L是一款低成本的电子罗盘，具有在轴向灵敏度和线性该高精度等优点。附带12位模数转换器，能够将角度精度控制在1°~2°，同时它也支持IIC接口可以有MPU6050配合使用。在PCB设计中要注意的是该元件周围尽量避免大片的金属和大电流的走线，一定要远离磁性元器件。手册上提醒，焊接的时候温度最好不要超过280摄氏度。MS5611气压传感器，分辨率高达到10cm，包含24位模数转换器以及高线性度的压力传感器。该芯片内置温度传感器，可以根据温度来修正高度误差。体积小巧，仅5*3*1(mm)。支持IIC和SPI通信。

参照图4，电机驱动电路选择场效应管来驱动，场效应管道导通电阻一般在毫欧级别，因此自身消耗的功率极小，适合在电机驱动电路中使用。本电路中选择的场效应管为SI2302，同时电机两端并入了肖特基二极管作为续流回路保护电路。

参照图5，Wifi可以通过手机、平板电脑、笔记本电脑对飞行器进行远程控制，节省了遥控器制作的成本。这里，通信模块采用了Espressif公司的ESP8266WiFi芯片，它是一款高性能无线SOC，具有诸多优点。它是一个完整的WiFi解决方案，既可以作为主机运行，也可以作为从机搭载与其他主机运行；自带外部闪存，有利于提高系统性能；片内集成度高，仅需极少的外部电路即可运行，减少PCB空间占用；内置TCP/IP协议栈、低功率CPU、电源管理组件、锁相环、稳压器；价格相对于同类型产品来说，更为实惠。在使用过程中发现WiFi芯片峰值电流过大，导致系统电压降低，因此在处理过程中，单独给WiFi芯片供电，并且在其旁边增加了较大的旁路电容。

参照图6，考虑到该系统使用的单片机无法处理太大的数据量，因此在设计中选择了像素30W的OV7670模组。OV7670模组的图像最大帧率可以到达30fps，通过对摄像头寄存器进行配置，来实现对图像的处理，最终得到清晰、稳定的图像。该摄像头可以由SCCB接口编程，该接口编程方式与IIC类似。

参照图7，TF卡又称MicroSD是一种微型的快闪存储器，常用的数据存储设备。该设备有两种通信模式：SD模式与SPI模式。SD模式拥有更大的数据总线带宽，具备良好的性能。由于很多单片机都没有SD模式通信的接口，因此SPI模式更加通用。本实施例中，由于SD模式相关的引脚被用于其他用途，因此采用SPI模式通信。在电路设计上要注意信号线的等长处理，以及增加参考地，提高信号完整性。必要的话，时钟线需要包地处理。

参照图8，考虑到电源实际测试时存在电路板体存在积偏大，整机过重的缺陷，本实施例中，电源仍然是以稳压芯片为主，而电机直接接锂电池电源。在实际调试的情况下，锂电池使用过程中由于内阻作用，驱动电机时需要比较大的输出电流，这样就导致了系统供电电压不稳定。所以采用升压芯片将锂电池输出电压升压至5V然后再由LDO稳压至3.3V给控制系统供电。并且，这里还设置了电池电压检测电路，包括一个主要由两个电阻组成的分压电路，两个电阻的阻值均为100K，将分得的电压输入控制单元，以检测电池的电压。电池电压检测电路提供给系统一个电源反馈信息，一旦电压低于阈值报警并根据飞行状态进行相应处理。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有电压检测功能的航拍飞行器电路，其特征在于，包括：

电源单元，包括至少一块电池；

通信单元，用于接收遥控信号，并进行转发；

惯导单元，用于感应飞行器的倾斜度以及周围的气压，并输出反馈信号；

电机驱动单元，用于驱动电机转动；

电池电压检测电路，用于检测电池电压，并输出检测信号；

控制单元，用于接收所述遥控信号、反馈信号和检测信号，并输出相应的控制信号给所述电机驱动单元；

摄像头以及存储单元，用于拍照和存储。

2.根据权利要求1所述的具有电压检测功能的航拍飞行器电路，其特征在于，所述电池电压检测电路包括分压电路，所述分压电路的输入端与电池连接，输出端与控制单元连接。

3.根据权利要求1所述的具有电压检测功能的航拍飞行器电路，其特征在于，所述控制单元包括型号为STM32F103C8T6的单片机。

4.根据权利要求1所述的具有电压检测功能的航拍飞行器电路，其特征在于，所述惯导单元包括六轴倾角传感器MPU6050、磁力计HMC5883和气压传感器MS5611，所述磁力计HMC5883与六轴倾角传感器MPU6050通信连接，所述六轴倾角传感器MPU6050与气压传感器MS5611通信连接，所述气压传感器MS5611与所述控制单元通信连接。

5.根据权利要求1所述的具有电压检测功能的航拍飞行器电路，其特征在于，所述电机驱动单元包括N型场效应管。

6.根据权利要求1所述的具有电压检测功能的航拍飞行器电路，其特征在于，所述通信单元包括型号为ESP8266的WiFi芯片。

7.根据权利要求1所述的具有电压检测功能的航拍飞行器电路，其特征在于，所述摄像头以及存储单元包括型号为OV7670的摄像头和微型快闪存储器。

8.根据权利要求7所述的具有电压检测功能的航拍飞行器电路，其特征在于，所述微型快闪存储器为TF卡。

9.根据权利要求1所述的具有电压检测功能的航拍飞行器电路，其特征在于，所述电源单元包括为控制单元和惯导单元供电的稳压电源模块，以及为摄像头和电机供电的锂电池单元。