CN210027981U - 一种带有振动检测功能的无人机电子调速器及多旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种带有振动检测功能的无人机电子调速器及多旋翼无人机，其包括控制单元、通信接口、电源输入模块、振动检测模块、驱动器、采样电阻、运放电路、功率组件，通信接口、电源输入模块、振动检测模块、驱动器、采样电阻、运放电路均与控制单元电连接，驱动器、采样电阻、运放电路均与功率组件电连接，功率组件包括第一功率组件、第二功率组件、第三功率组件，分别与电机的三相对应，控制电机的转动；电子调速器固定在电机座上。本实用新型的电子调速器可对飞行器在工作时的整机结构振动状态进行实时监测，同时可以用来辅助检测无人机在组装时的安装精度。

Description

一种带有振动检测功能的无人机电子调速器及多旋翼无人机

技术领域

本实用新型涉及无人机电子调速器领域，具体涉及一种带有振动检测功能的无人机电子调速器及多旋翼无人机。

背景技术

多旋翼无人机在工作产生的整机结构振动对无人机的正常工作有较大影响，具体表现在机架的抖动、传感器数据恶化导致控制系统的误判、产生过大的噪声、整机寿命的影响、挂载相机的图像质量恶化等。如何对振动水平进行定量测量是无人机整机振动控制的基础。现有的多旋翼无人机振动测试方案以传感器类型为依据可分为基于光学视觉测量和基于惯性测量传感器。前者以CN 109060286 A和CN 208399097 U为代表，将无人机置身于搭建好的光学测量环境中，用数字散斑或激光感光来测量无人机的振动状况，此类方案具有非常明显的缺陷，耗时长、成本高。后者以CN 107860468 A和CN 206627208 U为代表，将搭载有加速度传感器或陀螺仪的振动采集模块安装在飞行器上，采集到的振动数据实时记录在采集模块上或用过有线/无线通信将数据传回至地面PC端；但其存在的问题在于振动采集模块属于后续安装，安装形式多为粘贴或胶接，而且采集模块本身会叠加质量，这会造成测量精度的偏差。同时，现有两类方案均属于事后诊断类型，均不能做到对飞行器在飞行时整机结构振动状态的实时监控。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出一种带有振动检测功能的无人机电子调速器及多旋翼无人机，该电子调速器可对飞行器在工作时的整机结构振动状态进行实时监测，同时可以用来辅助检测无人机在组装时的安装精度。

本实用新型的目的通过如下的技术方案来实现：

一种带有振动检测功能的无人机电子调速器，其特征在于，该电子调速器包括控制单元、通信接口、电源输入模块、振动检测模块、驱动器、采样电阻、运放电路、功率组件，所述的通信接口、电源输入模块、振动检测模块、驱动器、采样电阻、运放电路均与所述的控制单元电连接，所述的驱动器、采样电阻、运放电路均与所述的功率组件电连接，所述的功率组件包括第一功率组件、第二功率组件、第三功率组件，分别与电机的三相对应，控制电机的转动；

所述的电子调速器固定在电机座上。

进一步地，所述的振动检测模块包括三轴线加速度传感器和三轴线角速度传感器。

进一步地，所述的功率组件为MOSFET。

一种多旋翼无人机，其特征在于，所述的无人机包括上述的电子调速器。

本实用新型的有益效果如下：

相对于传统的对无人机的振动的事后诊断方案，本实用新型的电子调速器能够实时监测无人机的电机和螺旋桨处的振动水平，对飞行器在工作过程中的整机结构振动状态进行实时监测，同时该电子调速器还可以辅助检测无人机组装时的安装精度。

附图说明

图1为本实用新型的带有振动检测功能的无人机电子调速器的架构示意图；

图2为本实用新型的带有振动检测功能的无人机电子调速器的安装位置示意图；

图3为本实用新型的带有振动检测功能的无人机电子调速器的安装位置的仰视图；

图中，1-电子调速器、2-机身、3-机臂、4-电机座、5-电机、6-螺旋桨、11-控制单元、12-通信接口、13-电源输入模块、14-振动检测模块、15-驱动器、16-功率组件、17-采样电阻、18-运放电路、161-第一功率组件、162-第二功率组件、163-第三功率组件。

具体实施方式

下面根据附图和优选实施例详细描述本实用新型，本实用新型的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

现有的多旋翼无人机动力形式通常为电子调速器(电调)驱动无刷电机转动，而电机上搭载的螺旋桨在转动时会产生向上的拉力和周向的扭矩。高速转动的电机和螺旋桨是整机振动的根源所在。因此，如何获取动力组件处的振动水平就成为了多旋翼无人机振动测量的关键。通常来讲，电调与电机在布局上是作为组件形式存在，电调一般作固定安装，因此可以利用电调上的振动水平来近似代替电机端的振动水平。

如图1所示，本实用新型的带有振动检测功能的电子调速器包括控制单元11、通信接口12、电源输入模块13、振动检测模块14、驱动器15、功率组件16、采样电阻17、运放电路18，控制单元11一般为MCU，其为该电子调速器1的主控芯片。通信接口12与控制单元11之间的连接为电连接，电子调速器通过通信接口与飞行器的主控进行通信，包括主控将控制指令转达到电调和电调将自身状态反馈给飞行器主控，其通信方式通常为CAN通信。电源输入模块13将外部的供电输入转换到电调供电需求，其主要器件为DC-DC模块，起到电压转换的作用。振动检测模块14主要就是运动测量传感器芯片，其与控制单元之间进行电连接，其采集到的运动数据传回到控制单元，而后通过通信接口传回到飞行器主控；作为其中一种优选，振动检测模块14包括三轴线加速度传感器和三轴角速度传感器；运动测量传感器芯片的重量和体积相对于电调本身PCB板来讲可以忽略不记，因此可以忽略其带来的重量和刚度影响。驱动器15与控制单元11之间电连接相连，通过接收控制单元11的指令来驱动功率组件16的导通或断开。功率组件16包括第一功率组件161、第二功率组件162和第三功率组件163，这三个功率组件与电机三相分别对应，来控制电机5的转动；功率组件16可以为MOSFET，每个功率组件对应的MOSFET器件数量可以为1个或多个。每一路功率组件电路上的电流可以通过采样电阻17采集到，传回至控制单元11；每一个功率组件电路上的电压通过运放电路18传回至控制单元11；控制单元11即可对电机5的终端驱动起到监控的作用。本实用新型的电子调速器被安装在无人机电机的电机座上。

如图2和3所示，作为其中一种实施例，将本实用新型的电子调速器安装在一架六旋翼无人机上，此无人机还包括机身2、机臂3、电机座4、电机5和螺旋桨6。电机5安装在电机座4之上，将带有振动检测功能的电子调速器1与电机座4固定连接在一起。由于电机5和螺旋桨6的转动是整机结构的振动源，因此电子调速器1上的运动测量传感器检测到的线加速度和角速度数据可用来定量评估电机端产生的振动水平，以判断整机结构的健康状态。同时，本实用新型的带有振动检测功能的电子调速器采集的振动数据，可以用来辅助多旋翼无人机在组装时的精度校准，尤其是机臂3和电机座4组成的机臂组件与机身2的角度偏差。以图2的六旋翼无人机所例，可以对比各个机臂电机端的电调采集到的振动数据，如果出现某一个或几个电调的振动数据显著大于其他剩余机臂的电调采集到的振动数据，那可以怀疑对应电调所在的机臂组件的安装角度偏差大于其他剩余机臂组件安装角度，之后可再做详细的角度测量。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为实用新型的优选实例而已，并不用于限制实用新型，尽管参照前述实例对实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在实用新型的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种带有振动检测功能的无人机电子调速器，其特征在于，该电子调速器包括控制单元(11)、通信接口(12)、电源输入模块(13)、振动检测模块(14)、驱动器(15)、采样电阻(17)、运放电路(18)、功率组件(16)，所述的通信接口(12)、电源输入模块(13)、振动检测模块(14)、驱动器(15)、采样电阻(17)、运放电路(18)均与所述的控制单元(11)电连接，所述的驱动器(15)、采样电阻(17)、运放电路(18)均与所述的功率组件(16)电连接，所述的功率组件(16)包括第一功率组件(161)、第二功率组件(162)、第三功率组件(163)，分别与电机的三相对应，控制电机(5)的转动；

所述的电子调速器固定在电机座上。

2.根据权利要求1所述的带有振动检测功能的无人机电子调速器，其特征在于，所述的振动检测模块包括三轴线加速度传感器和三轴线角速度传感器。

3.根据权利要求1所述的带有振动检测功能的无人机电子调速器，其特征在于，所述的功率组件为MOSFET。

4.一种多旋翼无人机，其特征在于，所述的无人机包括权利要求1-3任意一项的电子调速器。

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