CN207649589U - 固定翼航模舵面电子角度尺 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种固定翼航模舵面电子角度尺，主要由夹具和角度测量模块组成；其中角度测量模块包括外壳和角度测量电路；夹具与角度测量模块的外壳连接；角度测量电路设置在外壳内；该角度测量电路由锂电池、电源管理模块、微处理器、MEMS传感器模组、蓝牙模块、电平转换模块、显示模块和按键模块组成。本实用新型构建了一个基于MEMS传感器的电子角度尺，电子角度尺相对于传统使用机械角度尺测量或者目测的测量方式，精度提高，误差降低；此外电子角度尺还具有低功耗和便于携带的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及固定翼航模飞机舵面测量技术领域，具体涉及一种固定翼航模舵面电子角度尺。
背景技术
现今，固定翼航模飞机已经越来越普及，航模的飞行性能也越来越高，为保证航模飞机的飞行性能，在航模安装的时候需要对飞机的各个舵面进行精确调试，确保每个舵面的行程、角度在精度要求范围之内。目前的解决办法是使用机械角度尺测量或者目测，由于目前所使用的方法均需要使用人眼进行人工确认，且使用的是以地心引力作用所得到的结果，因而不仅存在人为的读取误差，并且在达到某些指定角度时还需进一步使用量角器测量定位，两次的人工测量定位会使得误差进一步的变大。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是现有固定翼航模飞机测量方法存在测量误差大的问题，提供一种固定翼航模舵面电子角度尺，其用于检测固定翼航模飞机的各个舵面行程和角度。
为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
固定翼航模舵面电子角度尺，主要由夹具和角度测量模块组成；其中角度测量模块包括外壳和角度测量电路；夹具与角度测量模块的外壳连接；角度测量电路设置在外壳内；该角度测量电路由锂电池、电源管理模块、微处理器、MEMS传感器模组、蓝牙模块、电平转换模块、显示模块和按键模块组成；锂电池经由电源管理模块连接微处理器MCU、MEMS传感器模组、蓝牙模块、电平转换模块、显示模块和按键模块；MEMS传感器模组通过I2C总线与微处理器MCU连接；蓝牙模块通过USART2串口与微处理器MCU连接；电平转换模块一端通过USART1串口与微处理器MCU连接，另一端通过USB与外部的上位PC电脑连接；显示模块通过SPI串行外设接口与微处理器MCU连接；按键模块直接通过I/0口与微处理器MCU连接；显示模块上带有显示屏，按键模块上带有按键，且显示屏和按键嵌设在外壳上开设的通孔中，并露出在外壳之外。
上述方案中，所述EMS传感器模组包括六轴传感器、三轴电子罗盘传感器和/或气压传感器。
上述方案中，所述电源管理模块采用型号为AXP173的锂电池管理芯片。
上述方案中，电平转换模块采用型号为CP2102的USB-UART桥接器芯片。
上述方案中，角度测量模块的外壳与夹具相接触的面为平面。
上述方案中，角度测量模块的外壳为方形。
与现有技术相比，本实用新型构建了一个基于MEMS传感器的电子角度尺，电子角度尺相对于传统使用机械角度尺测量或者目测的测量方式，精度提高，误差降低；此外电子角度尺还具有低功耗和便于携带的特点。
附图说明
图1为固定翼航模舵面电子角度尺的一个方向的立体结构示意图。
图2为固定翼航模舵面电子角度尺的另一个方向的立体结构示意图。
图3为固定翼航模舵面电子角度尺的另一个方向的立体结构示意图。
图4为角度测量电路的原理图。
图中标号：1、夹具；2、角度测量模块；2-1、显示屏；2-2、按键。
具体实施方式
下面结合本实用新型具体实施例中的附图,对本实用新型的技术方案进行详细地描述。
一种固定翼航模舵面电子角度尺，如图1-3所示，主要由夹具1和角度测量模块2组成，其中角度测量模块2包括外壳以及设置在外壳内的角度测量电路。夹具1用于将整个电子角度尺夹持固定在固定翼航模的舵面上。角度测量模块2用于检测固定翼航模飞机的各个舵面行程和角度。夹具1与角度测量模块2的外壳连接。为了保证测量结果的准确，角度测量模块2的外壳与夹具1相接触的面为平面。特别地，在本实施例中，角度测量模块2的外壳为方形。角度测量电路由锂电池、电源管理模块、微处理器MCU、MEMS传感器模组、蓝牙模块、电平转换模块、显示模块和按键2-2模块组成。参见图4。锂电池经由电源管理模块连接微处理器MCU、MEMS传感器模组、蓝牙模块、电平转换模块、显示模块和按键2-2模块。MEMS传感器模组通过I2C总线与微处理器MCU连接。蓝牙模块通过USART2串口与微处理器MCU连接。电平转换模块一端通过USART1串口与微处理器MCU连接，另一端通过USB与外部的上位PC电脑连接。显示模块通过SPI串行外设接口与微处理器MCU连接。按键2-2模块直接通过I/0口与微处理器MCU连接。显示模块的显示屏2-1和按键2-2模块的按键2-2伸出外壳之外。
电源管理模块使用AXP173锂电池管理芯片，有多路开关可控的线性输出功能，带有锂电池快速充电功能，高精度的电量计检测锂电池电量，对锂电池有过充、过放和短路保护，在电池低于门限电压时会将芯片本身关闭，以保护电池不会过放。微处理器MCU采用STM32F103T8U6微处理器，处理器为cortex-M3内核的32位低功耗高性能处理器，主要负责传感器的数据处理数据融合滤波，对AXP173电源管理的电池状态监测，电池容量的显示，各路电源的通断控制，并作与用户交互的按键2-2检测和OLED显示控制。MEMS传感器模组带有六轴传感器(MPU6050)，三轴电子罗盘传感器(HMC5883)，气压传感器(MS5611)等多种MEMS传感器，作为测量数据的主要来源。蓝牙模块作为双模块进行相对角度测量的无线通讯手段，使用蓝牙的USART透传功能来实现。电平转换模块CP2102作为上位PC电脑连接测量仪进行校准调试与程序更新的电平转换工具。显示模块带有显示屏2-1，主要作为测量显示，电量显示，与用户交互的显示窗口。按键2-2模块上设有按键2-2，既作为控制电源管理模块的开机按键2-2，又可以供用户控制微处理器MCU完成相关操作和参数设置。
考虑到MEMS传感器的数据采集，数字滤波，数据融合算法，更好的低功耗应对策略，更可靠的PCB板布线，以减小电路电磁场对传感器的干扰，电源管理电路的可靠设计，总体设备的小型化要求。再者姿态融合会出现一个称之为万向锁的现象，这会使得有某一个垂直的方向将不能得到回归的结果，最终导致欧拉角的另外某一角度会得出无数个解。本实用新型所采用的相关的解决方法如下：(1)小型化：设计可以采用QFN封装的密集型芯片，缩小所需PCB控制电路板的总体面积，元件分布考虑立体分布以节省总体设计所需空间大小；(2)万向锁：采用监测目前传感器的具体朝向，重置数据融合的先后顺序，以达到改变万向锁的锁向方向，避免测量出现万向锁现象；(3)低功耗：使用定时休眠，区分环境控制多路线性电源的通断，以降低总体系统的输出功耗大小，以达到最低能量消耗的目的。
本实用新型具有如下功能：(1)相对水平角度测量功能：单模块独立工作下可进行独立的水平角度测量；(2)相对角度测量功能：使用双模块进行联合测量两个不同平面的相对角度；(3)指南针朝向角度测量功能：保证双模块在进行相对角度测量时，两个模块之间可以保持在同一个方向上；(4)电源管理功能：可以达到控制各路电源的通断，以在不同测量模式下可以达到最低功耗的效果，集成的电池充电功能可以为电池充电。电源管理芯片具有的电池保护特性可以保证设备的电池安全可靠使用；(5)显示功能：直观的将测量结果数据显示给用户；(6)无线互联功能：将两个模块进行无线连接，摆脱使用距离限制和接线困难的问题。
使用时，将夹具1夹持到待测舵面上，并使得角度测量模块2的外壳与舵面相贴。角度测量模块2的MEMS传感器模组采集舵面的当前状态数据，并通过微处理器读取出三个方向上的加速度分量的ADC值，三个方向上的旋转角度速度ADC值，然后进行数字滤波，再进行数据融合，利用旋转矩阵求出欧拉角。通过显示模块的OLED显示屏2-1将计算结果进行显示。当需要对本实用新型进行校准时，上位PC经由电平转换模块连接微处理器，以此完成校准调试与程序更新。此外，微处理器还可以读取AXP173电源管理芯片显示出模块的剩余电量。
需要说明的是，尽管以上本实用新型所述的实施例是说明性的，但这并非是对本实用新型的限制，因此本实用新型并不局限于上述具体实施方式中。在不脱离本实用新型原理的情况下，凡是本领域技术人员在本实用新型的启示下获得的其它实施方式，均视为在本实用新型的保护之内。
Claims (6)
1.固定翼航模舵面电子角度尺，其特征在于：主要由夹具(1)和角度测量模块(2)组成；其中角度测量模块(2)包括外壳和角度测量电路；夹具(1)与角度测量模块(2)的外壳连接；角度测量电路设置在外壳内；该角度测量电路由锂电池、电源管理模块、微处理器、MEMS传感器模组、蓝牙模块、电平转换模块、显示模块和按键(2-2)模块组成；锂电池经由电源管理模块连接微处理器MCU、MEMS传感器模组、蓝牙模块、电平转换模块、显示模块和按键(2-2)模块；MEMS传感器模组通过I2C总线与微处理器MCU连接；蓝牙模块通过USART2串口与微处理器MCU连接；电平转换模块一端通过USART1串口与微处理器MCU连接，另一端通过USB与外部的上位PC电脑连接；显示模块通过SPI串行外设接口与微处理器MCU连接；按键(2-2)模块直接通过I/0口与微处理器MCU连接；显示模块上带有显示屏(2-1)，按键(2-2)模块上带有按键(2-2)，且显示屏(2-1)和按键(2-2)嵌设在外壳上开设的通孔中，并露出在外壳之外。
2.根据权利要求1所述的固定翼航模舵面电子角度尺，其特征在于：所述EMS传感器模组包括六轴传感器、三轴电子罗盘传感器和/或气压传感器。
3.根据权利要求1所述的固定翼航模舵面电子角度尺，其特征在于：所述电源管理模块采用型号为AXP173的锂电池管理芯片。
4.根据权利要求1所述的固定翼航模舵面电子角度尺，其特征在于：电平转换模块采用型号为CP2102的USB-UART桥接器芯片。
5.根据权利要求1所述的固定翼航模舵面电子角度尺，其特征在于：角度测量模块(2)的外壳与夹具(1)相接触的面为平面。
6.根据权利要求1所述的固定翼航模舵面电子角度尺，其特征在于：角度测量模块(2)的外壳为方形。
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|---|---|---|---|---|
| CN107490354A (zh) * | 2017-09-15 | 2017-12-19 | 钦州学院 | 固定翼航模舵面电子角度尺 |
| CN115655162A (zh) * | 2022-12-14 | 2023-01-31 | 成都市鸿侠科技有限责任公司 | 一种叶轮零件快速测量工装 |
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2017
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