CN214954696U - 航向角控制电路以及三轴云台拍摄装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种航向角控制电路以及三轴云台拍摄装置。上述的航向角控制电路包括惯性传导接口电路、航向角控制电路以及信号增幅电路；惯性传导接口电路的输出端与航向角控制电路的输入端连接；信号增幅电路包括增幅电子开关管以及第一电阻，增幅电子开关管的第一端与航向角控制电路的供电端连接，增幅电子开关管的第二端与第一电阻的第一端连接，第一电阻的第二端与惯性传导接口电路的输出端连接，增幅电子开关管的第二端还与惯性传导接口电路的标准供电端连接，增幅电子开关管的控制端接地。在惯性传导接口电路开启时，增幅电子开关管导通，增大了输入的惯性传导信号的电压幅值，从而增大了获取的惯性传导信号的信号强度。

Description

航向角控制电路以及三轴云台拍摄装置

技术领域

本实用新型涉及三轴云台技术领域，特别是涉及一种航向角控制电路以及三轴云台拍摄装置。

背景技术

随着无人机技术的高速发展，无人机侦查正在逐步替代人工侦查，降低了人工成本，而且，提高了侦查效率。智能航拍吊舱是无人机任务载荷的一部分，智能航拍吊舱内设置有航拍摄像头，实现对地面的成像拍摄，以便于对地面环境进行侦查。其中，对于航拍摄像头的稳定通常使用三轴云台进行动态稳定，确保航拍摄像头的重心位于三轴云台的三轴焦点上，从而实现航拍摄像头在转动时保持重心稳定，三轴云台是对航向轴、横滚轴以及俯仰轴形成的重心进行稳定，航向轴、横滚轴以及俯仰轴方向的重心位置直接影响无人机的飞行平稳性。传统的三轴云台采用多个电机调控电路对各轴进行检测以及调试，即将对应的惯性传感器上信号输送至单片机内进行数据分析，以使的三轴云台的重心稳定，例如，通过对航向角无刷电机轴的控制，从而调整航向轴的转动角度，便于对航向角进行微调，以确保三轴云台保持稳定。

然而，为了适用于单片机的弱电系统，传统的三轴云台采用的电极调控电路中的惯性传导信号为弱电信号，本身的信号强度较低，导致对惯性传导信号的获取精准度下降，从而导致对信号的分析准确度下降，进而导致三轴云台的姿势矫正难度增大。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种增大获取的惯性传导信号的信号强度的航向角控制电路以及三轴云台拍摄装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种航向角控制电路，包括：惯性传导接口电路、航向角控制电路以及信号增幅电路；所述惯性传导接口电路的输入端用于与惯性传感器连接，所述惯性传导接口电路的输出端与所述航向角控制电路的输入端连接，所述航向角控制电路的输出端用于与航向角无刷电机连接；所述信号增幅电路包括增幅电子开关管以及第一电阻，所述增幅电子开关管的第一端与所述航向角控制电路的供电端连接，所述增幅电子开关管的第一端还用于与主控板的电池电源接线端连接，所述增幅电子开关管的第二端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述惯性传导接口电路的输出端连接，所述增幅电子开关管的第二端还与所述惯性传导接口电路的标准供电端连接，所述增幅电子开关管的控制端接地。

在其中一个实施例中，所述信号增幅电路还包括第二电阻，所述增幅电子开关管的控制端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述惯性传导接口电路具有时钟信号输出端以及数据信号输出端，所述第一电阻的第二端分别与所述时钟信号输出端以及所述数据信号输出端连接。

在其中一个实施例中，所述第一电阻包括第一上拉电阻以及第二上拉电阻，所述增幅电子开关管的第二端通过所述第一上拉电阻与所述时钟信号输出端连接，所述增幅电子开关管的第二端还通过所述第二上拉电阻与所述数据信号输出端连接。

在其中一个实施例中，所述第一上拉电阻的阻值与所述第二上拉电阻的阻值相等。

在其中一个实施例中，所述信号增幅电路还包括线性稳压器，所述增幅电子开关管的第二端与所述线性稳压器的输入端连接，所述线性稳压器的输出端与所述第一电阻的第一端连接。

在其中一个实施例中，所述信号增幅电路还包括第一电容，所述线性稳压器的输入端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述信号增幅电路还包括第二电容，所述线性稳压器的输出端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述航向角控制电路包括航向角转换器以及无刷电机驱动器，所述惯性传导接口电路的输出端与所述航向角转换器的输入端连接，所述航向角转换器的输出端与所述无刷电机驱动器的输入端连接，所述无刷电机驱动器的输出端与所述航向角无刷电机连接。

一种三轴云台拍摄装置，包括上述任一实施例所述的航向角控制电路。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：

在惯性传导接口电路开启时，标准供电端的电压启动增幅电子开关管，即增幅电子开关管导通，在为航向角控制电路提供工作电压时，还通过第一电阻将惯性传导接口电路的输出端的电压提升，增大了输入的惯性传导信号的电压幅值，从而增大了获取的惯性传导信号的信号强度，便于准确获取惯性传导信号。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为一实施例中航向角控制电路的电路图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型涉及一种航向角控制电路。在其中一个实施例中，所述航向角控制电路包括惯性传导接口电路、航向角控制电路以及信号增幅电路。所述惯性传导接口电路的输入端用于与惯性传感器连接，所述惯性传导接口电路的输出端与所述航向角控制电路的输入端连接。所述航向角控制电路的输出端用于与航向角无刷电机连接。所述信号增幅电路包括增幅电子开关管以及第一电阻。所述增幅电子开关管的第一端与所述航向角控制电路的供电端连接，所述增幅电子开关管的第一端还用于与主控板的电池电源接线端连接，所述增幅电子开关管的第二端与所述第一电阻的第一端连接。所述第一电阻的第二端与所述惯性传导接口电路的输出端连接。所述增幅电子开关管的第二端还与所述惯性传导接口电路的标准供电端连接，所述增幅电子开关管的控制端接地。在惯性传导接口电路开启时，标准供电端的电压启动增幅电子开关管，即增幅电子开关管导通，在为航向角控制电路提供工作电压时，还通过第一电阻将惯性传导接口电路的输出端的电压提升，增大了输入的惯性传导信号的电压幅值，从而增大了获取的惯性传导信号的信号强度，便于准确获取惯性传导信号。

请参阅图1，其为本实用新型一实施例的航向角控制电路的电路图。

一实施例的航向角控制电路10包括惯性传导接口电路100、航向角控制电路200以及信号增幅电路300。所述惯性传导接口电路100的输入端用于与惯性传感器连接，所述惯性传导接口电路100的输出端与所述航向角控制电路200的输入端连接。所述航向角控制电路200的输出端用于与航向角无刷电机连接。所述信号增幅电路300包括增幅电子开关管Q1以及第一电阻R1。所述增幅电子开关管Q1的第一端与所述航向角控制电路200的供电端连接，所述增幅电子开关管Q1的第一端还用于与主控板的电池电源接线端连接，所述增幅电子开关管Q1的第二端与所述第一电阻R1的第一端连接。所述第一电阻R1的第二端与所述惯性传导接口电路100的输出端连接。所述增幅电子开关管Q1的第二端还与所述惯性传导接口电路100的标准供电端连接，所述增幅电子开关管Q1的控制端接地。

在本实施例中，所述增幅电子开关管Q1为带有寄生二极管的P型场效应管，所述增幅电子开关管Q1的第一端为场效应管的漏极，所述增幅电子开关管Q1的第二端为场效应管的源极，所述增幅电子开关管Q1的控制端为场效应管的栅极。在惯性传导接口电路100开启时，标准供电端的电压启动增幅电子开关管Q1，即增幅电子开关管Q1导通，在为航向角控制电路200提供工作电压时，还通过第一电阻R1将惯性传导接口电路100的输出端的电压提升，增大了输入的惯性传导信号的电压幅值，从而增大了获取的惯性传导信号的信号强度，便于准确获取惯性传导信号。而且，在本实施例中，所述惯性传感器用于获取三轴云台的航向轴的惯性转动参数，例如，航向轴的角速度以及对应的加速度。

在其中一个实施例中，请参阅图1，所述信号增幅电路300还包括第二电阻R2，所述增幅电子开关管Q1的控制端与所述第二电阻R2的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端接地。在本实施例中，所述第二电阻R2串联在所述增幅电子开关管Q1的控制端上，所述增幅电子开关管Q1的控制端通过所述第二电阻R2接地。一方面，所述第二电阻R2作为所述增幅电子开关管Q1的控制端的上拉钳制电阻，使得所述增幅电子开关管Q1的控制端对应上升，从而便于调整所述标准供电端的电压输出；另一方面，所述第二电阻R2减少了外部的干扰，增强了所述增幅电子开关管Q1的抗干扰性能。

在其中一个实施例中，所述惯性传导接口电路具有时钟信号输出端以及数据信号输出端，所述第一电阻的第二端分别与所述时钟信号输出端以及所述数据信号输出端连接。在本实施例中，所述惯性传导接口电路的输出端同时输出两个信号，一个信号是数据信号，即惯性传导信号，也即传感器对航向轴姿态变化的传感信号；另一个是时钟信号，此时钟信号与所述数据信号相对应，便于对惯性传导信号进行实时接收获取。这样，在所述第一电阻R1上的电压加载下，使得所述时钟信号输出端以及数据信号输出端输出的信号幅值增大，从而便于对信号的精准获取。

进一步地，所述第一电阻R1包括第一上拉电阻R11以及第二上拉电阻R12，所述增幅电子开关管Q1的第二端通过所述第一上拉电阻R11与所述时钟信号输出端连接，所述增幅电子开关管Q1的第二端还通过所述第二上拉电阻R12与所述数据信号输出端连接。在本实施例中，所述第一上拉电阻R11对所述时钟信号输出端输出的时钟信号进行幅值增大，以便于提高时钟信号的电压，从而便于对时钟信号的获取。所述第二上拉电阻R12对所述数据信号输出端输出的惯性传导信号进行幅值增大，以便于提高惯性传导信号的电压，从而便于对惯性传导信号的获取。在另一实施例中，为了确保时钟信号和惯性传导信号的增幅相等，即时钟信号和惯性传导信号等同增强，所述第一上拉电阻R11的阻值与所述第二上拉电阻R12的阻值相等。

在其中一个实施例中，请参阅图1，所述信号增幅电路300还包括线性稳压器U1，所述增幅电子开关管Q1的第二端与所述线性稳压器U1的输入端连接，所述线性稳压器U1的输出端与所述第一电阻R1的第一端连接。在本实施例中，所述线性稳压器U1对所述惯性传导接口电路100的标准供电端输出的电压进行降压，使得加载与所述第一电阻R1上的电流降低，从而降低了所述航向角控制电路200的输入端的电流，降低了所述航向角控制电路200中的处理分析芯片的输入电流过大而损坏的几率，在准确获取惯性传导信号的同时还确保了航向角控制电路200的正常运行。而且，所述线性稳压器U1的型号为SOT89_LDO，将所述标准供电端输出的电压降低至3.3V。这样，所述线性稳压器U1输出的电压不仅可以提高惯性传导信号的幅值，还可以作为所述航向角控制电路200中其他各芯片的基准电压。

进一步地，所述信号增幅电路300还包括第一电容C1，所述线性稳压器U1的输入端与所述第一电容C1的第一端连接，所述第一电容C1的第二端接地。在本实施例中，所述线性稳压器U1的输入端与所述增幅电子开关管Q1的第二端连接，所述增幅电子开关管Q1的第二端的电压信号通过所述线性稳压器U1进行降压处理，而所述第一电容C1对所述线性稳压器U1的输入信号进行滤波处理，使得所述线性稳压器U1的输入端的电压稳定，便于所述线性稳压器U1输出稳定的电压加载在所述第一电阻R1上。

进一步地，所述信号增幅电路300还包括第二电容C2，所述线性稳压器U1的输出端与所述第二电容C2的第一端连接，所述第二电容C2的第二端接地。在本实施例中，所述线性稳压器U1的输出端与所述惯性传导接口电路100的输出端连接，也与所述航向角控制电路200的输入端连接，所述线性稳压器U1的输出端输出的电压信号通过所述第二电容C2进行滤波处理，即所述第二电容C2对所述线性稳压器U1的输出信号进行二次滤波，进一步使得所述线性稳压器U1的输出端的电压稳定，进一步便于所述线性稳压器U1输出稳定的电压加载在所述第一电阻R1上。

在其中一个实施例中，请参阅图1，所述航向角控制电路200包括航向角转换器U2以及无刷电机驱动器U3，所述惯性传导接口电路100的输出端与所述航向角转换器U2的输入端连接，所述航向角转换器U2的输出端与所述无刷电机驱动器U3的输入端连接，所述无刷电机驱动器U3的输出端与所述航向角无刷电机连接。在本实施例中，所述航向角转换器U2对惯性传导信号进行解析处理，例如，所述惯性传导信号包括角速度信号以及加速度信号，通过对所述惯性传导信号的分析，便于将对应的姿态调整信号输出至所述无刷电机驱动器U3，所述无刷电机驱动器U3根据所述姿态调整信号对所述航向角无刷电机的转动状态进行调整，从而便于调整航向角，进而便于调整三轴云台在航向轴上的姿态。其中，所述航向角转换器U2的型号为STM32F303CB，所述无刷电机驱动器U3的型号为DRV8313。

本申请还提供一种三轴云台拍摄装置，包括上述任一实施例所述的航向角控制电路。在本实施例中，所述航向角控制电路包括惯性传导接口电路、航向角控制电路以及信号增幅电路。所述惯性传导接口电路的输入端用于与惯性传感器连接，所述惯性传导接口电路的输出端与所述航向角控制电路的输入端连接。所述航向角控制电路的输出端用于与航向角无刷电机连接。所述信号增幅电路包括增幅电子开关管以及第一电阻。所述增幅电子开关管的第一端与所述航向角控制电路的供电端连接，所述增幅电子开关管的第一端还用于与主控板的电池电源接线端连接，所述增幅电子开关管的第二端与所述第一电阻的第一端连接。所述第一电阻的第二端与所述惯性传导接口电路的输出端连接。所述增幅电子开关管的第二端还与所述惯性传导接口电路的标准供电端连接，所述增幅电子开关管的控制端接地。在惯性传导接口电路开启时，标准供电端的电压启动增幅电子开关管，即增幅电子开关管导通，在为航向角控制电路提供工作电压时，还通过第一电阻将惯性传导接口电路的输出端的电压提升，增大了输入的惯性传导信号的电压幅值，从而增大了获取的惯性传导信号的信号强度，便于准确获取惯性传导信号。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种航向角控制电路，其特征在于，包括：惯性传导接口电路、航向角控制电路以及信号增幅电路；

所述惯性传导接口电路的输入端用于与惯性传感器连接，所述惯性传导接口电路的输出端与所述航向角控制电路的输入端连接，所述航向角控制电路的输出端用于与航向角无刷电机连接；

所述信号增幅电路包括增幅电子开关管以及第一电阻，所述增幅电子开关管的第一端与所述航向角控制电路的供电端连接，所述增幅电子开关管的第一端还用于与主控板的电池电源接线端连接，所述增幅电子开关管的第二端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述惯性传导接口电路的输出端连接，所述增幅电子开关管的第二端还与所述惯性传导接口电路的标准供电端连接，所述增幅电子开关管的控制端接地。

2.根据权利要求1所述的航向角控制电路，其特征在于，所述信号增幅电路还包括第二电阻，所述增幅电子开关管的控制端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地。

3.根据权利要求1所述的航向角控制电路，其特征在于，所述惯性传导接口电路具有时钟信号输出端以及数据信号输出端，所述第一电阻的第二端分别与所述时钟信号输出端以及所述数据信号输出端连接。

4.根据权利要求3所述的航向角控制电路，其特征在于，所述第一电阻包括第一上拉电阻以及第二上拉电阻，所述增幅电子开关管的第二端通过所述第一上拉电阻与所述时钟信号输出端连接，所述增幅电子开关管的第二端还通过所述第二上拉电阻与所述数据信号输出端连接。

5.根据权利要求4所述的航向角控制电路，其特征在于，所述第一上拉电阻的阻值与所述第二上拉电阻的阻值相等。

6.根据权利要求1所述的航向角控制电路，其特征在于，所述信号增幅电路还包括线性稳压器，所述增幅电子开关管的第二端与所述线性稳压器的输入端连接，所述线性稳压器的输出端与所述第一电阻的第一端连接。

7.根据权利要求6所述的航向角控制电路，其特征在于，所述信号增幅电路还包括第一电容，所述线性稳压器的输入端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端接地。

8.根据权利要求6所述的航向角控制电路，其特征在于，所述信号增幅电路还包括第二电容，所述线性稳压器的输出端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端接地。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的航向角控制电路，其特征在于，所述航向角控制电路包括航向角转换器以及无刷电机驱动器，所述惯性传导接口电路的输出端与所述航向角转换器的输入端连接，所述航向角转换器的输出端与所述无刷电机驱动器的输入端连接，所述无刷电机驱动器的输出端与所述航向角无刷电机连接。

10.一种三轴云台拍摄装置，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的航向角控制电路。

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