CN220087494U - 一种热源加热控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种热源加热控制装置，属于无人机技术领域，包括通信网关单元和热源控制节点单元，通信网关单元与热源控制节点单元无线连接，通信网关单元包括第一电源模块、显示与按键模块、第一控制器模块和第一无线通信模块，热源控制节点单元包括第二控制器模块、第二电源模块、加热与散热控制模块、温度检测模块、声光报警模块和第二无线通信模块。本实用新型无明火热源所带来的安全隐患，安全系数得到提高，无需电池加热，节省原料成本以及人工成本，可远程实现加热控制、散热控制具备极大灵活性，节点热源加热温度可控制在理想范围，具备精准性，加热和散热控制灵活性好、节点热源加热温度可控。

Description

一种热源加热控制装置

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种热源加热控制装置。

背景技术

无人机训练操作常用热源靶点作为搜寻目标，目前常用的热源靶点大部分采用的是明火的热源，这样存在安全隐患，部分采用电池直接给电发热板加热的方式作为热源，虽然提高了安全性，但仍然需要人工去单独接通每个加热板的电源，极大的增加了人工成本，并且不能根据训练需求将加热板加热到理想的温度范围。因此，需要设计一种无人机热源加热控制装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种热源加热控制装置，解决现有无人机训练操的热源靶点人工去单独接通每个加热板的电源，极大的增加了人工成本，并且不能根据训练需求将加热板加热到理想的温度范围的技术问题。

本技术方案用于解决无人机靶点目标搜寻训练时对热源靶点的需求，其中通信网关可对热源节点下达控制指令，节点立即做出应答，通信网关与热源控制节点均以WB32F103C8T6微控制器为控制核心，通信网关与热源控制节点间采用433M无线通信的方式建立远程连接，通信网关可从热源控制节点获取每一个在线节点状态信息、并通过显示模块显示信息，通信网关按键模块产生指令通过无线通信下发指令至热源控制节点，热源节点收到指令立即做出应答；用户无人机通过挂载的红外热成像吊舱对热源目标进行识别，多个热源节点搭配，为无人机野外训练提供多个可远程控制的热源目标。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种热源加热控制装置，包括通信网关单元和热源控制节点单元，通信网关单元与热源控制节点单元无线连接，通信网关单元包括第一电源模块、显示与按键模块、第一控制器模块和第一无线通信模块，第一电源模块分别与显示与按键模块、第一控制器模块和第一无线通信模块连接供电，显示与按键模块和第一无线通信模块均与第一控制器模块连接，热源控制节点单元包括第二控制器模块、第二电源模块、加热与散热控制模块、温度检测模块、声光报警模块和第二无线通信模块，第二电源模块分别与第二控制器模块、加热与散热控制模块、温度检测模块、声光报警模块和第二无线通信模块连接供电，加热与散热控制模块、温度检测模块、声光报警模块和第二无线通信模块均与第二控制器模块连接，第二无线通信模块与第一无线通信模块无线连接。

进一步地，加热与散热控制模块包括加热控制子模块和散热控制子模块，加热控制子模块和散热控制子模块均与第二控制器模块连接，加热控制子模块包括二极管D1、场效应管Q2、电阻R18、光耦隔离器U5和电阻R13，二极管D1的输出端与24V电源连接，二极管D1的输入端与场效应管Q2的源极连接，场效应管Q2的漏极与电阻R18的一端连接，并接地，场效应管Q2的栅极分别与光耦隔离器U5副边的输出端和电阻R18的另一端连接，光耦隔离器U5副边的输入端与12V电源连接，光耦隔离器U5的原边输出端接地，光耦隔离器U5原边输入端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与第二控制器模块的IO口连接。

进一步地，显示与按键模块包括显示子模块和按键子模块，显示子模块和按键子模块均与第二控制器模块连接。

进一步地，声光报警模块包括蜂鸣器LS1、三极管Q1、电阻R1、电阻R7、电阻R10、二极管D2、三极管Q3和电阻R15，电阻R1的一端与5V电源连接，电阻R1的另一端与蜂鸣器LS1的输入端连接，蜂鸣器LS1的输出端与三极管Q1的C极连接，电阻R7的一端与第二控制器模块的IO口连接，电阻R7的另一端与三极管Q1的B极连接，三极管Q1的E极接地，电阻R10的一端与5V电源连接，电阻R10的另一端与二极管D2的输出端连接，二极管D2的输入端与三极管Q3的C极连接，三极管Q3的B极经电阻R15与第二控制器模块的IO口连接，三极管Q3的E极接地。

进一步地，温度检测模块为DS18B20模块，第一控制器模块和第二控制器模块均是使用WB32F103C8T6最小系统电路。

本实用新型由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

本实用新型无明火热源所带来的安全隐患，安全系数得到提高，无需电池加热，节省原料成本以及人工成本，可远程实现加热控制、散热控制具备极大灵活性，节点热源加热温度可控制在理想范围，具备精准性，加热和散热控制灵活性好、节点热源加热温度可控。

附图说明

图1是本实用新型热源加热控制装置结构框图；

图2是本实用新型加热控制模块原理图；

图3是本实用新型散热控制模块原理图；

图4是本实用新型温度检测模块原理图；

图5是本实用新型声光报警模块原理图；

图6是本实用新型无线通信模块原理图；

图7是本实用新型显示与按键模块原理图；

图8是本实用新型控制器电路原理图；

图9是本实用新型电源模块原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本实用新型进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。

如图1所示，一种热源加热控制装置，包括结构相同的一组互连的通信网关单元和热源控制节点单元，其中，每个通信网关单元采用433M无线通信的方式与一个热源控制节点单元对应远程连接，每个通信网关单元设有顺序连接形成闭环的第一电源模块、显示与按键模块、第一MCU系统模块和第一433M无线通信模块；每个热源控制节点单元设有互连的第二MCU系统模块、第二电源模块和与第二MCU系统模块、第二电源模块均连接的加热控制模块、散热控制模块、温度检测模块、声光报警模块、第二433M无线通信模块，热源节点部署需考虑环境复杂和远距离要求以及灵活高效，本模块由E49-400M30S无线数传芯片电路组成，主要是芯片各接口串联100Ω电阻引出，在网关与热源节点间建立通信。通信网关和热源节点通过433M无线通信进行数据交互，通信距离1.5公里即以通信网关为原点，可在1.5公里为半径的圆内都可以布置热源节点，方圆1.5公里内均可实现通信网关对热源节点的远程控制，本文只取一个节点讲解，实际一个通信网关可配备若干热源节点，所以可以在1.5公里为半径的圆的地域内任意布置热源目标即提供多个可远程控制的热源目标。互连的通信网关单元和热源控制节点单元的数量为至少1组。

所述第一电源模块、第二电源模块结构、电路均相同，如图9所示，包括3个电联接的单元：

第一单元：+24V电压输入，第九、十、十八、十九、二十滤波电容C9、C10、C18、C19、C20并联，中间串联第九二极管D9防止倒流用于保护，串联33V/1A的第一保险丝F1作为限流保护再并联一个第十二二极管D12防止回流VIN端，起到电源输入保护的作用，可防止回流且电流大于阈值时，电路断电起到保护作用。其中第九、第十八滤波电容C9、C18为470uf，第十、第十九滤波电容C10、C19为100nf,第二十滤波电容C20为1nf。；

第二单元：VIN端输入经过第十三芯片U13即XL1509DC-DC芯片降压处理，输出电压稳定在12V，VIN端接入第十三芯片U13的1口、串联第四十一滤波电容C41、第四十二滤波电容C42接入4口、第四十一滤波电容C41与第四十二滤波电容C42并联，第十三芯片U13的5、6、7、8口接GND端、2口接第十一二极管D11阴极，第十一二极管D11阳极接第十三芯片U13的4口起到防止逆流作用、2口串接第二电感L2再接入第三十七电解电容C37、第三十八滤波电容C38、第三十九滤波电容C39并联一端连接输出12V端，另一端接入第十三芯片U13的4口，第十三芯片U13的3口串接第五十四电阻R54、第三十七电解电容C37正端，第十三芯片U13的4口接地，第十三芯片U13输出12V作第十二芯片U12即XL1509DC-DC芯片输入电压，作12V至5V降压处理，12V接入第十二芯片U12的1口、串联第三十二滤波电容C32、第三十三滤波电容C33接入4口，第三十二滤波电容C32与第三十三滤波电容C33并联，第十三芯片U13的5、6、7、8口接GND、2口接第十二极管D10阴极，阳极接第十二芯片U12的4口，起到防止逆流作用，2口串接第一电感L1再接入第三十四电解电容C34、第三十五滤波电容C35、第三十六滤波电容C36电容并联一端连接输出5V，另一端接入第十二芯片U12的4口，第十二芯片U12的3口串接第五十二电阻R52、第三十四电解电容C34正端，4口接地，1*2接口J10(XT60PW_F)分别接24V端、GND端。其中第五十二电阻R52为3K欧姆，第五十三电阻R53为1K欧姆，第五十四电阻R54为18K欧姆，第五十五电阻R55为2K欧姆，第三十二、第三十五、第三十八、第四十一滤波电容C32、C35、C38、C41为100nf，第三十三、第三十六、第三十九、第四十二滤波电容C33、C36、C39、C40为1nf，第三十四电解电容C34为47uf，第三十七电解电容C37为470uf。；

第三单元：5V输入经过第八芯片U8即XC6206P332MR芯片降压处理，输出电压稳定在3.3V，5V接第八芯片U8的Vin口，第二十二电解电容C22、第十一滤波电容C11并联一端连接Vin口，另一端连接GND口，第十二电解电容C12、第十三滤波电容C13、第二十三滤波电容C23并联一端连接Vout口且输出3.3V，另一端连接GND，T9、T10、T12为三个不同点位电压测试点。其中第十二电解电容C12为100uf，第二十二电解电容C22为10uf，第十一、第十三、第二十三滤波电容C11、C13、C23为100nf。

所述第一433M无线通信模块、第二433M无线通信模块结构一致，如图6所示，均设有第二芯片U2即通信模块芯片E49-400M30S，其中，U2的第1、2、3、4、5、11、12、20口接GND，第9、10口接5V，第21口引出ANT2收取天线E2信号，第8、15、16、17、18口分别串联第六电阻R6、十一电阻R11、十二电阻R12、十七电阻R17、十九电阻R19引出，第6口串联第三电阻R3接入第14口，第7口串联第二电阻R2接入第13口。其中第二、第三、第六、第十一、第十二、第十七、第十九电阻R2、R3、R6、R11、R12、R17、R19都为100欧姆。

所述显示与按键模块设有OLED显示屏及与之连接的三个按键，如图7所示，OLED引出1*4接口分别为：3.3V、GND、PA7、PB1，OLED显示屏直接与通信网关的第一MCU系统模块连接，可实时显示网关收到热源节点传回的数据，按键S1电路为：3.3V电压输入串联第四十五电阻R45后接第一MCU系统模块的IO口PA4串联按键S1后接GND，电容C30并联按键S1按键；按键S2电路为：3.3V电压输入串联第四十六电阻R46后接IO口PA5串联按键S2后接GND，电容C31并联按键S2；按键S3电路为：3.3V电压输入串联第四十七电阻R47后接IO口PA6串联按键S3后接GND，电容C32并联按键S3，按键与电容并联起到硬件消抖的作用，当按键未按下时，通信网关第一MCU系统模块的IO口是检测到高电平的，当按键按下后，第一MCU系统模块IO口检测到低电平，由高到低，通信网关第一MCU系统模块通过判别三个不同的IO口电平变化，下达不同的三个指令至热源控制节点单元，包括热源控制节点单元加热、散热、发声发光报警。其中第四十五、第四十六、第四十七电阻R45、R46、R47为10欧姆，第三十、三十一、三十二电容C30、C31、C32为0.1u。

所述第一MCU系统模块、第二MCU系统模块均采用WB32F103C8T6最小系统电路，如图8所示，第一芯片U1即WB32F103C8T6芯片，U1的6、5口并联第一晶振Y1，串联第八滤波电容C8、第九滤波电容C9接GND，第八滤波电容C8、第九滤波电容C9并联构成晶振电路，U1的44口串联第十二电阻R12接GND，7口串联第十二滤波电容C12接GND端，7口串联第十五电阻R15接3.3V，3、4口并联第二晶振Y2，串联第十滤波电容C10、第十一滤波电容C11接GND，第十滤波电容C10、第十一滤波电容C11并联构成晶振电路，第三、四、五、六、七滤波电容C3、C4、C5、C6、C7并联，一端接3.3V，另一端接GND，第十1*4接口J10分别引出+3.3V、GND、SWDIO、SWCLK，作代码下载使用功能，WB32F103C8T6的复位电路由电阻R15、电容C12构成，系统上电瞬间C12充电，NRST引脚被拉低，系统完成复位；当电容充电完成，复位引脚被拉高，MCU主程序即开始执行，外部晶振电路由外部晶振12MHZ和起振电容20PF构成，为MCU主控工作提供精准时钟。其中第三、第四、第五、第六、第七、第十二滤波电容C3、C4、C5、C6、C7、C12为100nf，第八、第九、第十、第十一电容C8、C9、C10、C11为20pf，第十二、第十五电阻R12、R15为10K欧姆，第一晶振Y1为12MHZ，第二晶振Y2为32.768KHZ。系统模块中运行的代码均为现有的公知代码，包括数据采集温度对比，然后发出控制的高低电平控制加热和报警等。

如图2所示，所述加热控制模块电路为：输入电压24V串联第一二极管D1阴极，第一二极管D1并联第一1*2接口J1，第一二极管D1阳极接第二场效应管Q2的源极，第二场效应管的Q2漏极接GND、栅极接入第五芯片U5即EL3H7光耦-光晶体，第二MCU系统模块电信号通过HEAT口串接第十三电阻R13接入U5，U5一个接口接入12V，另一接口串联第十八电阻R18后接GND，第二MCU系统模块通过电信号控制EL3H7光耦-光电晶体管开合状态，进而控制KIA50N06BD场效应管的通断，从而实现对加热电路通断的控制，当电信号为高电平信号时，EL3H7光耦-光电晶体管闭合，KIA50N06BD场效应管导通，电流由电池流经加热片、Q2场效应管后形成回路，加热电路开始工作；当电信号为低电平信号时，加热电路停止工作。其中第十三电阻、R13为390欧姆，第十八电阻R18为10K欧姆。

如图3所示，所述散热控制模块电路为：输入电压24V串联第三二极管D3阴极，第三二极管D3并联第三1*2接口J3，第三二极管D3阳极接第四场效应管Q4的源极，第四场效应管Q4漏极接GND、栅极接入第十一芯片U11即EL3H7光耦-光晶体，第二MCU系统模块电信号通过FAN口串接第二十五电阻R25接入U11，U11一个接口接入12V，另一接口串联第四十九电阻R49后接GND，第二MCU系统模块通过IO口的电平来控制EL3H7晶体管开合状态，实现对散热电路通断的控制，当FAN为高电平信号时，EL3H7晶体管闭合，KIA50N06BD场效应管导通，散热电路工作；当FAN为低电平信号时，散热电路停止工作。其中第二十五电阻R25为390欧姆，第四十九电阻R49为10K欧姆。

如图4所示，所述温度检测模块电路为：3.3V作电压输入第三芯片U3即DS18B20的输入电压接VCC口，3.3V输入串接第八电阻R8接入DATA端，U3的GND口接GND端；3.3V作电压输入第七芯片U7即DS18B20的输入电压接VCC口，3.3V输入串接第二十三电阻R23接入DATA端，U7的GND口接GND端，温度检测模块的温度检测由两个DS18B20温度检测原件组成，二者分别检测环境温度和加热板温度，互不影响，通过1-Wire单总线通信协议与第二MCU系统模块主控通讯。其中第八、第二十三电阻R8、R23为10K欧姆。

如图5所示，声光报警模块电路为：5V电压输入串联第一电阻R1接入第一蜂鸣器LS1正极，第一蜂鸣器LS1负极接入第一三极管Q1反射极，第一三极管Q1基极串联第七电阻R7接第二MCU系统模块对第一蜂鸣器LS1的电信号BEEP，第一三极管Q1发射极接GND起控制声音报警作用，5V接入串联第十电阻R10接第二二极管D2阴极，第二二极管D2阳极接第三三极管Q3反射极，第三三极管Q3基极串联第十五电阻R15至接入RELAY1端,发射极接GND端，第二1*2接口J2并联于第二二极管D2,有SRI+、SRI-引出，起控制光亮报警作用，声光报警模块由蜂鸣器和5VLED灯带组成，1个NPN类型的三极管和一个有源蜂鸣器组成，第二MCU系统模块IO口控制SS8050三极管，驱动有源蜂鸣器，当需要发出声音报警时，BEEP置为高电平，SS8050三极管导通，蜂鸣器形成闭合回路，系统发出声音报警提示，不需要声音提示时BEEP置为低电平；LED灯带光亮电路由1个NPN类型的三极管和外接LED灯带组成，第二MCU系统模块IO口控制SS8050三极管，当需要光亮提示时，第二MCU系统模块IO口置为高电平，SS8050三极管导通，电流由5V电源电路流经外接LED灯带后接地形成回路，产生光亮报警，不需要光亮提示时第二MCU系统模块IO置为低电平，二极管D2在此起到保护作用，使电路单向导通，避免反接。其中第一电阻R1为10欧姆，第七、第十五电阻R7、R15为2K欧姆，第十电阻R10为5.1欧姆。

装置采用24V的锂电池供电，装置的加热电路、散热电路工作电压为24V，热源控制节点的MOS管驱动电压为12V，433M无线通信电路、声音报警电路、光亮报警电路所需要电压为5V，MCU主控和温度采样电路工作电压为3.3V，，电源电路需要通过两路可耐大电流的DC-DC芯片即第十二第十三芯片U12、U13即XL1509-ADJE1和一路第八芯片U8即XC6206P332MR线性稳压器芯片，实现3级降压电路，将24V电压逐级降压成12V、5V、3.3V，分别满足加热、散热、显示、按键、433M无线通信电路功耗、系统供电的要求。

装置上电开始工作，各部分初始化后开始自检，各热源控制节点开始定时采集各项信息，包括：该节点编号、工作电压、环境温度、加热片温度、蜂鸣器状态、加热状态，热源控制节点定时将数据通过433M无线通信发送到通信网关，通信网关的MCU接收，校验无误后传输至显示模块进行显示，用户通过通信网关按键模块下达指令，指令通过433M无线通信发送给指定节点，节点在收到操作指令后，立即做出应答。该装置的无线接收和发送的为使用433M无线通信模块现有的开源的代码即可实现，控制器采集温度，然后跟设定的温度对比，当温度比设定的高时不加热，温度低时加热。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种热源加热控制装置，其特征在于：包括通信网关单元和热源控制节点单元，通信网关单元与热源控制节点单元无线连接，通信网关单元包括第一电源模块、显示与按键模块、第一控制器模块和第一无线通信模块，第一电源模块分别与显示与按键模块、第一控制器模块和第一无线通信模块连接供电，显示与按键模块和第一无线通信模块均与第一控制器模块连接，热源控制节点单元包括第二控制器模块、第二电源模块、加热与散热控制模块、温度检测模块、声光报警模块和第二无线通信模块，第二电源模块分别与第二控制器模块、加热与散热控制模块、温度检测模块、声光报警模块和第二无线通信模块连接供电，加热与散热控制模块、温度检测模块、声光报警模块和第二无线通信模块均与第二控制器模块连接，第二无线通信模块与第一无线通信模块无线连接。

2.根据权利要求1所述的一种热源加热控制装置，其特征在于：加热与散热控制模块包括加热控制子模块和散热控制子模块，加热控制子模块和散热控制子模块均与第二控制器模块连接，加热控制子模块包括二极管D1、场效应管Q2、电阻R18、光耦隔离器U5和电阻R13，二极管D1的输出端与24V电源连接，二极管D1的输入端与场效应管Q2的源极连接，场效应管Q2的漏极与电阻R18的一端连接，并接地，场效应管Q2的栅极分别与光耦隔离器U5副边的输出端和电阻R18的另一端连接，光耦隔离器U5副边的输入端与12V电源连接，光耦隔离器U5的原边输出端接地，光耦隔离器U5原边输入端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与第二控制器模块的IO口连接。

3.根据权利要求1所述的一种热源加热控制装置，其特征在于：显示与按键模块包括显示子模块和按键子模块，显示子模块和按键子模块均与第二控制器模块连接。

4.根据权利要求1所述的一种热源加热控制装置，其特征在于：声光报警模块包括蜂鸣器LS1、三极管Q1、电阻R1、电阻R7、电阻R10、二极管D2、三极管Q3和电阻R15，电阻R1的一端与5V电源连接，电阻R1的另一端与蜂鸣器LS1的输入端连接，蜂鸣器LS1的输出端与三极管Q1的C极连接，电阻R7的一端与第二控制器模块的IO口连接，电阻R7的另一端与三极管Q1的B极连接，三极管Q1的E极接地，电阻R10的一端与5V电源连接，电阻R10的另一端与二极管D2的输出端连接，二极管D2的输入端与三极管Q3的C极连接，三极管Q3的B极经电阻R15与第二控制器模块的IO口连接，三极管Q3的E极接地。

5.根据权利要求1所述的一种热源加热控制装置，其特征在于：温度检测模块为DS18B20模块，第一控制器模块和第二控制器模块均是使用WB32F103C8T6最小系统电路。