CN205545054U - 一种基于i2c总线的电机控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及飞行器领域，尤其涉及一种基于I2C总线的电机控制系统。采用I2C总线，飞行控制器通过I2C总线与电子调速器通信，实现飞行控制器与电子调速器之间的双向交互，由于只需要SDA、CLK和GND三线接口，因此可以大大简化原有的复杂接线方式；通过飞行控制器对电子调速器进行参数配置，使得每个电子调速器拥有唯一的设备地址和配置类型，配置成功后飞行控制器发送操作指令给电子调速器即可控制电机运行。通过自检装置，电子调速器可以实时检测电机运行状态，当出现异常情况时，通过告警装置告知飞行控制器进行处理，使得飞行控制器能够实时知悉电机运行状态，确保电机正常工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及飞行器领域，尤其涉及一种基于I2C总线的电机控制系统。
背景技术
目前，多旋翼飞行器已经作为一种比较亲民的替代传统航拍昂贵方案的不二之选。在多旋翼飞行器中电子调速器作为动力执行机构最重要的部分，目前的电子调速器的功能非常单一，每个电子调速器需要单独的一路接口控制，只能响应PWM波的控制实现单向的通信，达到电机转速的调整，不能控制电机的正转和反转、以及电机的停止检测和附属的功能控制，如灯光控制等。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种基于I2C总线的电机控制系统，能够通过一条总线实现飞行控制器与电子调速器之间的双向交互。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种基于I2C总线的电机控制系统，包括：飞行控制器、一个以上的电子调速器、I2C总线和电机；
所述飞行控制器和一个以上的电子调速器分别与I2C总线连接，所述电子调速器与电机连接；
所述飞行控制器，用于通过I2C总线发送操作指令给电子调速器；
所述电子调速器，用于接收飞行控制器发送来的操作指令，根据所述操作指令控制电机运行状态；
所述电子调速器包括自检装置和告警装置；
所述自检装置包括设置在通路中串联的负载和用于对所述负载的两端电压进行检测的AD采样电路；
所述告警装置包括依次连接的接收端、处理单元和发送端；
所述接收端与AD采样电路连接，用于接收AD采样电路采样到的电压值；
所述处理单元，用于判断采样到的电压值是否超过预设的阈值范围，若超过预设的阈值范围，则发送告警信息给发送端；
所述发送端，用于将接收到的告警信息发送给飞行控制器。
进一步的，还包括电机控制器，所述电机控制器包括外壳和安装于外壳内的控制器件，所述控制器件包括接触器、电流互感器和控制电路板，所述控制电路板包括CPU电路、信号输入处理电路、控制输出电路，所述电流互感器的输出信号经控制电路板的信号输入处理电路送至CPU电路，CPU处理后将控制信号输出至控制输出电路，控制输出电路的输出端与接触器连接。
进一步的，还包括零序电流互感器，所述零序电流互感器的输出端与信号输入处理电路的输入端连接。
本实用新型的有益效果在于：采用I2C总线，飞行控制器通过I2C总线与电子调速器通信，实现飞行控制器与电子调速器之间的双向交互，由于只需要SDA、CLK和GND三线接口，因此可以大大简化原有的复杂接线方式；通过飞行控制器对电子调速器进行参数配置，使得每个电子调速器拥有唯一的设备地址和配置类型，配置成功后飞行控制器发送操作指令给电子调速器即可控制电机运行。通过自检装置，电子调速器可以实时检测电机运行状态，当出现异常情况时，通过告警装置告知飞行控制器进行处理，使得飞行控制器能够实时知悉电机运行状态，确保电机正常工作。
附图说明
图1为本实用新型的基于I2C总线的电机控制系统的结构示意图；
标号说明：
1、飞行控制器；2、电子调速器；3、I2C总线；4、电机。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本实用新型最关键的构思在于：采用I2C总线，飞行控制器通过I2C总线与电子调速器通信，实现飞行控制器与电子调速器之间的双向交互。
请参阅图1，本实用新型提供的一种基于I2C总线的电机控制系统，包括：飞行控制器、一个以上的电子调速器、I2C总线和电机；
所述飞行控制器1和一个以上的电子调速器2分别与I2C总线3连接，所述电子调速器2与电机4连接；
所述飞行控制器1，用于通过I2C总线发送操作指令给电子调速器；
所述电子调速器2，用于接收飞行控制器发送来的操作指令，根据所述操作指令控制电机运行状态；
所述电子调速器包括自检装置和告警装置；
所述自检装置包括设置在通路中串联的负载和用于对所述负载的两端电压进行检测的AD采样电路；
所述告警装置包括依次连接的接收端、处理单元和发送端；
所述接收端与AD采样电路连接，用于接收AD采样电路采样到的电压值；
所述处理单元，用于判断采样到的电压值是否超过预设的阈值范围，若超过预设的阈值范围，则发送告警信息给发送端；
所述发送端，用于将接收到的告警信息发送给飞行控制器。
本实用新型的有益效果在于：采用I2C总线，飞行控制器通过I2C总线与电子调速器通信，实现飞行控制器与电子调速器之间的双向交互，由于只需要SDA、CLK和GND三线接口，因此可以大大简化原有的复杂接线方式；通过飞行控制器对电子调速器进行参数配置，使得每个电子调速器拥有唯一的设备地址和配置类型，配置成功后飞行控制器发送操作指令给电子调速器即可控制电机运行。通过自检装置，电子调速器可以实时检测电机运行状态，当出现异常情况时，通过告警装置告知飞行控制器进行处理，使得飞行控制器能够实时知悉电机运行状态，确保电机正常工作。
通过判断通路中串联的负载两端的电压值，因此该电压值大小反映了电机转阻的大小，若电压值过大，则电机转阻过大，这属于异常情况，通过告警的方式告知飞行控制器，由飞行控制器综合分析决定是否要暂停该电子调速器的运行，从而确保电机正常工作。
进一步的，还包括电机控制器，所述电机控制器包括外壳和安装于外壳内的控制器件，所述控制器件包括接触器、电流互感器和控制电路板，所述控制电路板包括CPU电路、信号输入处理电路、控制输出电路，所述电流互感器的输出信号经控制电路板的信号输入处理电路送至CPU电路，CPU处理后将控制信号输出至控制输出电路，控制输出电路的输出端与接触器连接。
由上述描述可知，采用模块化设计，将传统的接触器、电流互感器集成在一个壳体内，易于安装和更换。配备显示屏，能够显示故障及报警信号。本控制器具有体积小、可靠性高、易维护、装配功效高等优点。
进一步的，还包括零序电流互感器，所述零序电流互感器的输出端与信号输入处理电路的输入端连接。
本实用新型还提供的一种基于I2C总线的电机控制系统的使用方法，包括：
配置I2C总线；
将飞行控制器和一个以上的电子调速器分别与I2C总线连接，将电子调速器与电机连接；
配置电子调速器的设备地址；
飞行控制器通过I2C总线根据电子调速器的设备地址分发参数配置指令给电子调速器；
电子调速器接收到参数配置指令后进行参数配置；
电子调速器参数配置成功后，飞行控制器通过I2C总线发送操作指令给电子调速器；
电子调速器根据接收到的操作指令控制电机运行状态。
例如电子调速器A是打算用来控制电机的正转，飞行控制器将能够实现电机正转的配置参数发给电子调速器A，对电子调速器A进行配置，配置成功后，飞行控制器发送操作指令给电子调速器A，电子调速器A即可对电机执行正转的控制。
进一步的，所述电子调速器配置成功后，对通路中串联的负载进行实时检测，若检测到异常情况，所述电子调速器发送告警信息给飞行控制器。
进一步的，所述异常情况为所述负载两端电压增大。
由上述描述可知，设置AD采样电路对所述负载进行实时检测，采样其两端的电压值，若电压值增大，说明电机转阻增大，即为异常情况，需要及时反馈飞行控制器，由飞行控制器决定是否停止该路电子调速器的运行，从而确保电机正常运行。
进一步的，所述参数配置指令包括电机正转参数配置指令、电机反转参数配置指令、电机速度调节参数配置指令、灯光调节参数配置指令、状态查询参数配置指令、异常告警参数配置指令和异常处理参数配置指令。
由上述描述可知，电机正转参数配置指令是用来控制电机的正转模式；电机反转参数配置指令是用来控制电机的反转模式；电机速度调节参数配置指令是用来控制电机的速度调节；灯光调节参数配置指令是用来对灯光的亮度的控制；其中电机速度和灯光的控制，该指令属于控制指令，因此无需等待电子调速器的回复；
状态查询参数配置指令是用来查询电子调速器的工作模式或是通过电子调速器查询当前电机的电流大小等参数信息；其中该指令属于查询指令，因此需要等待电子调速器的回复，但是在电子调速器回复之前可以对其余电子调速器进行操作；
异常告警参数配置指令和异常处理参数配置指令，用于异常情况时，告警及处理。
进一步的，所述“配置电子调速器的设备地址”具体为：
对所有的电子调速器进行依次编号；
根据所述编码的顺序依次配置电子调速器的设备地址。
由上述描述可知，所述编号为1到n，n为大于或等于1的整数；根据编号的顺序对电子调速器进行配置。
进一步的，所述“所述电子调速器根据接收到的操作指令控制电机运行状态”步骤之后还包括：
所述电子调速器检测电机运行状态并反馈操作结果给飞行控制器。
由上述描述可知，电子调速器在控制电机执行操作后会反馈操作结果给飞行控制器，从而飞行控制器可根据反馈的操作结果分析，智能发送下一步的操作指令，在应用过程中是相当重要的步骤。
请参照图1，本实用新型的实施例一为：
本实用新型提供的一种基于I2C总线的电机控制系统，包括：飞行控制器、一个以上的电子调速器、I2C总线和电机；
所述飞行控制器和一个以上的电子调速器分别与I2C总线连接，所述电子调速器分别与电机连接；
所述飞行控制器，用于通过I2C总线发送操作指令给电子调速器；
所述电子调速器，用于接收飞行控制器发送来的操作指令，根据所述操作指令控制电机运行状态。
其中所述电子调速器包括自检装置和告警装置；
所述自检装置包括设置在通路中串联的负载和用于对所述负载的两端电压进行检测的AD采样电路；
所述告警装置包括依次连接的接收端、处理单元和发送端；
所述接收端与AD采样电路连接，用于接收AD采样电路采样到的电压值；
所述处理单元，用于判断采样到的电压值是否超过预设的阈值范围，若超过预设的阈值范围，则发送告警信息给发送端；
所述发送端，用于将接收到的告警信息发送给飞行控制器。
通过判断通路中串联的负载两端的电压值，因此该电压值大小反映了电机转阻的大小，若电压值过大，则电机转阻过大，这属于异常情况，通过告警的方式告知飞行控制器，由飞行控制器综合分析决定是否要暂停该电子调速器的运行，从而确保电机正常工作。
所述电子调速器由转速调整电位器、转速传感器、控制器、执行器和保险电路等组成。
1、转速传感器
它应采集尽可能高的信号频率。设计采用最高的信号频率为12000Hz发动机转速与频率关系的计算公式如下：f＝nz/60。式中f--频率Hz；n--发动机的转速r/min；z--传感齿轮齿致(或飞轮外圈齿数)。传感器最好是从飞轮处测量转速，安装时传感器与飞轮齿圈齿顶的间隙为0.4-0.8mm。
2、控制器
它的作用是根据传感器测出的转速实际值与其中设定值，进行比较、并驱动执行器执行。
3、转速调整电位器
它用来根据发动机使用的最高允许转速来调定频率。在订购时若写明发动机的运行频率，工厂根据要求调定好频率。若订单上未注明机组运行频率，则出厂时频率调定为2000Hz。如果此调定的频率在发动机的空转和最高转之间，则可起动发动机并调节"speedmax"(最高转速)电位器使发动机获得最高运转频率。
4、执行器
执行器主要由直流电机、传动齿轮、输出轴及反馈部件组成。执行器由直流电机驱动，其扭矩通过一个中间齿轮传至输出轴。反馈部件将执行器的工作状态传入控制器以形成闭环控制系统。执行器的输出轴摇臂通过调节连杆与喷油泵齿杆相连。
5、保险电路
在电子调速系统中设有保险电路，当传感信号中断，如因电缆断裂发动机停止远行时，它可以使执行器停止工作，并使输出轴摇臂恢复至"0"位置。
综上所述，本实用新型提供的一种基于I2C总线的电机控制系统，采用I2C总线，飞行控制器通过I2C总线与电子调速器通信，实现飞行控制器与电子调速器之间的双向交互，由于只需要SDA、CLK和GND三线接口，因此可以大大简化原有的复杂接线方式；通过飞行控制器对电子调速器进行参数配置，使得每个电子调速器拥有唯一的设备地址和配置类型，配置成功后飞行控制器发送操作指令给电子调速器即可控制电机运行。通过自检装置，电子调速器可以实时检测电机运行状态，当出现异常情况时，通过告警装置告知飞行控制器进行处理，使得飞行控制器能够实时知悉电机运行状态，确保电机正常工作。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (3)
1.一种基于I2C总线的电机控制系统，其特征在于，包括：飞行控制器、一个以上的电子调速器、I2C总线和电机；
所述飞行控制器和一个以上的电子调速器分别与I2C总线连接，所述电子调速器与电机连接；
所述飞行控制器，用于通过I2C总线发送操作指令给电子调速器；
所述电子调速器，用于接收飞行控制器发送来的操作指令，根据所述操作指令控制电机运行状态；
所述电子调速器包括自检装置和告警装置；
所述自检装置包括设置在通路中串联的负载和用于对所述负载的两端电压进行检测的AD采样电路；
所述告警装置包括依次连接的接收端、处理单元和发送端；
所述接收端与AD采样电路连接，用于接收AD采样电路采样到的电压值；
所述处理单元，用于判断采样到的电压值是否超过预设的阈值范围，若超过预设的阈值范围，则发送告警信息给发送端；
所述发送端，用于将接收到的告警信息发送给飞行控制器。
2.根据权利要求1所述的基于I2C总线的电机控制系统，其特征在于，还包括电机控制器，所述电机控制器包括外壳和安装于外壳内的控制器件，所述控制器件包括接触器、电流互感器和控制电路板，所述控制电路板包括CPU电路、信号输入处理电路、控制输出电路，所述电流互感器的输出信号经控制电路板的信号输入处理电路送至CPU电路，CPU处理后将控制信号输出至控制输出电路，控制输出电路的输出端与接触器连接。
3.根据权利要求2所述的基于I2C总线的电机控制系统，其特征在于，还包括零序电流互感器，所述零序电流互感器的输出端与信号输入处理电路的输入端连接。
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| CN107416212A (zh) * | 2016-09-07 | 2017-12-01 | 亿航智能设备（广州）有限公司 | 一种多旋翼飞行器的电机调速系统以及多旋翼飞行器 |
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