CN210310883U - 一种无人机气体采样装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无人机气体采样装置，包括气体采样控制器、储气囊，储气囊内部设置有储气腔，每个储气腔分别与单向气阀的出口连通，单向气阀的进口通过送气管与总气管连通，总气管安装在气体采样控制器上；气体采样控制器内部分别安装有：MCU；继电器，继电器的静触点与无人机上的电池导电连接、常开触点与气泵的进电端导电连接；微动开关；气泵，其进口端与外部大气连通，出口端与总气管连通，其通电运行后将外部大气抽送至总气管，从而进行采样；换向组件，用于将总气管与多个储气腔对应的送气管择一连通，从而实现向某一储气腔输送气流；电池还分别向MCU、微动开关供气，MCU的信号端分别与继电器的控制端、微动开关的信号端通讯连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及气体采样技术，特别是涉及一种无人机气体采样装置。
背景技术
随着环保法律及理念的日益加强，目前对于空气质量的采样检测已经是十分必要且十分常用的空气质量监测技术。但是如果采用人工采样的话首先采样范围太少，而且十分耗时耗力，因此目前开始利用利用无人机对污染区域进行空中实时监测，和对污染气体进行气体采样，从而方便进行实验室气体分析。无人机可突破时空的限制无死角监测，以其机动性和快速性可提高环保巡查的效率，代替工作人员进行高危或者不宜进入的地区进行气体采集，保障工作人员的人身安全。
实用新型内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种无人机气体采样装置，其安装在无人机上，进行多点采样。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种无人机气体采样装置，包括气体采样控制器、储气囊，所述储气囊内部设置有储气腔，每个储气腔分别与单向气阀的出口连通，单向气阀的进口通过送气管与总气管连通，总气管安装在气体采样控制器上；
所述气体采样控制器内部分别安装有：
MCU，用于收发、解析控制指令，并进行参数计算；
继电器，用于控制对气泵的电流通断，继电器的静触点与无人机上的电池导电连接、常开触点与气泵的进电端导电连接，从而通过控制电池与气泵之间的电流通断来控制气泵的启停；
微动开关，安装在换向组件上，用于探测当前进气的储气腔内是否达到预设气压；
气泵，其进口端与外部大气连通，出口端与总气管连通，其通电运行后将外部大气抽送至总气管，从而进行采样；
换向组件，用于将总气管与多个储气腔对应的送气管择一连通，从而实现向某一储气腔输送气流；
所述电池还分别向MCU、微动开关供气，MCU的信号端分别与继电器的控制端、微动开关的信号端通讯连接。
优选地，所述储气囊内部分割为多个独立、密封的储气腔。
优选地，气体采样控制器的外壳上还固定有安装板，安装板用于通过螺栓固定在无人机上。
优选地，还包括泄压阀，其进口与总气管连通、出口与大气连通，用于及时排出聚集在总气管内的过压气流。
优选地，所述MCU还与无人机上的无人机控制器通信连接，无人机控制器安装在无人机上，用于收发无人机上各个电气设备的信号、并进行参数计算。
优选地，所述换向组件包括换向壳，换向壳内分别设置有触发腔、活塞腔、导气槽，所述导气槽设置在活塞腔内壁上，用于将活塞两侧的活塞腔连通；
所述活塞腔与触发腔连通，触发腔与进气管连通，进气管与总气管连通，所述触发腔内安装有微动开关，微动开关的触发端与触发头正对，触发头通过连杆与活塞装配固定，活塞与活塞腔内壁密封、可轴向滑动装配；
所述活塞腔远离触发腔一端与固定管一端连通，且活塞与活塞腔靠近固定管的端面之间安装有第一压簧；
所述固定管内安装有固定环、第二压簧、推环，所述固定环固定在固定管内壁上，第二压簧两端分别与推环、固定环连接固定；
推环与换向管装入固定管内的端面贴紧，换向管可圆周转动，且换向管内设置有连通气孔；换向管远离固定管一端装入分气管的安装槽内且其端面与安装槽端面贴紧密封；
所述分气管固定在保护罩上，保护罩固定在换向壳上，分气管上设置有数个沿着其圆周方向设置有分气孔，所述分气孔择一与连通气孔连通，且分气孔与送气管连通。
优选地，所述推环上安装有第一滚珠，第一滚珠可与推环相对球形滚动；第一滚珠与换向管装入固定管内的端面贴紧。
优选地，所述安装槽端面上安装有数个第二滚珠，第二滚珠可相对于安装槽端面球形滚动；第二滚珠与换向管端面贴紧。
优选地，所述换向管外壁上还设置有齿槽部分，齿槽部分截面为齿轮，且齿槽部分与驱动齿轮啮合传动；所述驱动齿轮固定在输出轴上，输出轴装入步进电机内，步进电机安装在换向壳端面上。
优选地，步进电机通过电机驱动器驱动，电机驱动器的进电端与电池导电连接、控制端与MCU通讯连接，电机驱动器安装在外壳内。
本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单，且能够实现多点、全天候采样，另外通过储气囊分割为多个储气腔，可以实现一次多点采样，从而节约能耗、提高效率。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的采样控制器内部电气模块框图。
图3是本实用新型的换向组件结构示意图。
图4是图3中F1处放大图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
参见图1-图4，一种无人机气体采样装置，包括气体采样控制器100、储气囊200，所述储气囊200内部分割为多个独立、密封的储气腔210，每个储气腔210分别与单向气阀220的出口连通，单向气阀220的进口通过送气管230与总气管120连通，总气管230安装在气体采样控制器100上，且气体采样控制器100的外壳上还固定有安装板110，安装板110用于通过螺栓固定在无人机上。使用时，气体采样控制器100用于控制气泵将气流输入各个储气腔210内存储。
所述气体采样控制器100内部分别安装有：
MCU，用于收发、解析控制指令，并进行参数计算；
继电器，用于控制对气泵的电流通断，继电器的静触点与无人机上的电池导电连接、常开触点与气泵的进电端导电连接，从而通过控制电池与气泵之间的电流通断来控制气泵的启停；
微动开关，安装在换向组件上，用于探测当前进气的储气腔内是否达到预设气压；
气泵，其进口端与外部大气连通，出口端与总气管连通，其通电运行后将外部大气抽送至总气管，从而进行采样；
换向组件，用于将总气管与各个储气腔对应的送气管择一连通，从而实现向某一储气腔输送气流；
泄压阀，其进口与总气管连通、出口与大气连通，用于及时排出聚集在总气管内的过压气流，以防止气泵过载。
所述电池还分别向MCU、微动开关供气，MCU的信号端分别与继电器的控制端、微动开关的信号端通讯连接，从而使得微动开关被触发时MCU能够获取电信号，而MCU可以控制继电器的断开或接通；
所述MCU还与无人机上的无人机控制器通信连接，无人机控制器安装在无人机上，用于收发无人机上各个电气设备的信号、并进行参数计算。本实施例中是直接采用现有无人机用的微型处理器。当然，也可以采用现有电脑用CPU，只是这样成本偏高。使用时，无人机控制器能够向MCU发送信号，如无人机当前所处高度、GPS定位信息、地面控制端输（如控制手柄、PC端等）送来的控制信息等，从而实现直接采用无人机搭载的设备，也就降低了气体采集控制器的体积及成本。目前无人机搭载GPS定位、气压计（用于通过气压换算飞行高度）、无线模块（用于和地面控制端进行通讯）基本上属于标配，本实施例的无人机直接采购现有的无人机产品。
所述换向组件包括换向壳310，换向壳310内分别设置有触发腔311、活塞腔312、导气槽313，所述导气槽313设置在活塞腔312内壁上，用于将活塞340两侧的活塞腔312连通；
所述活塞腔312与触发腔311连通，触发腔311与进气管360连通，进气管360与总气管230连通，所述触发腔311内安装有微动开关410，微动开关410的触发端与触发头320正对，触发头320通过连杆330与活塞340装配固定，活塞340与活塞腔312内壁密封、可轴向滑动装配；
所述活塞腔312远离触发腔311一端与固定管370一端连通，且活塞340与活塞腔312靠近固定管370的端面之间安装有第一压簧350，第一压簧350用于为活塞340提供向触发腔311移动的弹力，从而保证在初始状态时活塞将活塞腔312未设置有导气槽313的部分密封，也就是触发腔311与活塞腔312密封；
所述固定管370内安装有固定环380、第二压簧510、推环520，所述固定环380固定在固定管370内壁上，第二压簧510两端分别与推环520、固定环380连接固定，所述推环520上安装有第一滚珠521，第一滚珠521可与推环520相对球形滚动；
推环520与换向管530装入固定管370内的端面贴紧，具体为第一滚珠521与换向管530装入固定管370内的端面贴紧，换向管530圆周转动，且换向管530内设置有连通气孔531；换向管530远离固定管370一端装入分气管540的安装槽542内且其端面与安装槽542端面贴紧密封。优选地，所述安装槽542端面上安装有数个第二滚珠543，第二滚珠543可相对于安装槽542端面球形滚动。使用时通过第二滚珠543与换向管530端面贴紧，从而降低换向管530与安装槽542端面之间的摩擦力。
所述分气管540固定在保护罩390上，保护罩390固定在换向壳310上，分气管540上设置有数个沿着其圆周方向设置有分气孔541，所述分气孔541择一与连通气孔531连通，且分气孔541与送气管230连通，从而将气流送入各个储气腔210内。
所述换向管530外壁上还设置有齿槽部分532，齿槽部分532截面为齿轮，且齿槽部分532与驱动齿轮430啮合传动，从而形成齿轮传动结构；所述驱动齿轮430固定在输出轴421上，输出轴421装入步进电机420内，步进电机420安装在换向壳端面上；步进电机420通过电机驱动器驱动，电机驱动器的进电端与电池导电连接、控制端与MCU通讯连接，从而使得MCU可以控制步进电机转动角度、运行状态，电机驱动器可以安装在外壳100内。
使用时，MCU控制继电器闭合，气泵启动从而将外部气流抽送至触发腔，使得触发腔内气压升高并通过气压推动活塞克服第一压簧弹力向换向管移动，直到导气槽将活塞两侧的活塞腔连通，此时气流进入连通气孔531，然后通过其中一个分气孔541、送气管230、单向气阀进入某一储气腔内进行存储。一旦此储气腔内的气压升高至与触发腔基本相同时，由于活塞两侧气压差趋近于零，因此，第一压簧会通过自身弹力驱动活塞复位，从而将活塞腔与触发腔隔断，也就使得触发头触发微动开关，微动开关向MCU输入电信号，MCU控制继电器断开，气泵停止运行，再次过程中，气压一旦偏高则通过泄压阀排出。然后MCU向电机驱动器输入控制信号，电气驱动器驱动步进电机转动移动角度，使得连通气孔531与下一分气孔541连通。再次过程中换向管转动的角度为360°/分气孔总数量，分气孔541在分气管圆周上均匀分布。
本实用新型未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种无人机气体采样装置，包括气体采样控制器、储气囊，所述储气囊内部设置有储气腔，每个储气腔分别与单向气阀的出口连通，单向气阀的进口通过送气管与总气管连通，总气管安装在气体采样控制器上；其特征是：
所述气体采样控制器内部分别安装有：
MCU，用于收发、解析控制指令，并进行参数计算；
继电器，用于控制对气泵的电流通断，继电器的静触点与无人机上的电池导电连接、常开触点与气泵的进电端导电连接，从而通过控制电池与气泵之间的电流通断来控制气泵的启停；
微动开关，安装在换向组件上，用于探测当前进气的储气腔内是否达到预设气压；
气泵，其进口端与外部大气连通，出口端与总气管连通，其通电运行后将外部大气抽送至总气管，从而进行采样；
换向组件，用于将总气管与多个储气腔对应的送气管择一连通，从而实现向某一储气腔输送气流；
所述电池还分别向MCU、微动开关供气，MCU的信号端分别与继电器的控制端、微动开关的信号端通讯连接。
2.如权利要求1所述的无人机气体采样装置，其特征是：所述储气囊内部分割为多个独立、密封的储气腔。
3.如权利要求1所述的无人机气体采样装置，其特征是：气体采样控制器的外壳上还固定有安装板，安装板用于通过螺栓固定在无人机上。
4.如权利要求1所述的无人机气体采样装置，其特征是：还包括泄压阀，其进口与总气管连通、出口与大气连通，用于及时排出聚集在总气管内的过压气流。
5.如权利要求1所述的无人机气体采样装置，其特征是：所述MCU还与无人机上的无人机控制器通信连接，无人机控制器安装在无人机上，用于收发无人机上各个电气设备的信号、并进行参数计算。
6.如权利要求1所述的无人机气体采样装置，其特征是：所述换向组件包括换向壳，换向壳内分别设置有触发腔、活塞腔、导气槽，所述导气槽设置在活塞腔内壁上，用于将活塞两侧的活塞腔连通；
所述活塞腔与触发腔连通，触发腔与进气管连通，进气管与总气管连通，所述触发腔内安装有微动开关，微动开关的触发端与触发头正对，触发头通过连杆与活塞装配固定，活塞与活塞腔内壁密封、可轴向滑动装配；
所述活塞腔远离触发腔一端与固定管一端连通，且活塞与活塞腔靠近固定管的端面之间安装有第一压簧；
所述固定管内安装有固定环、第二压簧、推环，所述固定环固定在固定管内壁上，第二压簧两端分别与推环、固定环连接固定；
推环与换向管装入固定管内的端面贴紧，换向管可圆周转动，且换向管内设置有连通气孔；换向管远离固定管一端装入分气管的安装槽内且其端面与安装槽端面贴紧密封；
所述分气管固定在保护罩上，保护罩固定在换向壳上，分气管上设置有数个沿着其圆周方向设置有分气孔，所述分气孔择一与连通气孔连通，且分气孔与送气管连通。
7.如权利要求6所述的无人机气体采样装置，其特征是：所述推环上安装有第一滚珠，第一滚珠可与推环相对球形滚动；第一滚珠与换向管装入固定管内的端面贴紧。
8.如权利要求6所述的无人机气体采样装置，其特征是：所述安装槽端面上安装有数个第二滚珠，第二滚珠可相对于安装槽端面球形滚动；第二滚珠与换向管端面贴紧。
9.如权利要求6所述的无人机气体采样装置，其特征是：所述换向管外壁上还设置有齿槽部分，齿槽部分截面为齿轮，且齿槽部分与驱动齿轮啮合传动；所述驱动齿轮固定在输出轴上，输出轴装入步进电机内，步进电机安装在换向壳端面上。
10.如权利要求9所述的无人机气体采样装置，其特征是：步进电机通过电机驱动器驱动，电机驱动器的进电端与电池导电连接、控制端与MCU通讯连接，电机驱动器安装在外壳内。
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