【技術實現步驟摘要】
—種基于貫流風機驅動的四軸飛行器平衡穩定控制裝置
本技術屬于信號檢測
，涉及一種基于貫流風機驅動的四軸飛行器平衡穩定控制裝置。
技術介紹
四槳、非共軸多旋翼飛行器，簡稱四軸飛行器，是典型的并且完全利用電子控制手段取代機械控制手段的飛行器之一。四軸飛行器以電機帶動旋翼作為驅動形式，其空氣動力學原理與傳統固定翼飛行器及基于槳距控制的直升機系統在動力來源和姿態控制兩方面有很大區別。四軸飛行器徹底拋棄了傳統飛行器復雜的機械控制部件，采用微傳感器及微處理器構成的飛行控制系統，相當程度上簡化了飛行器結構和重量，也降低了制造成本及裝配難度。除此以外，其獨特的空氣動力學原理也使之具備了垂直起降能力，能夠輕松駕馭在此之前其他類型飛行器難以完成的任務。正是由于在隱蔽性、垂直起降、定點懸停和低速飛行等方面四軸飛行器所體現出的強大優勢，因而在軍事領域和民用領域都顯示出了極高的研究和應用價值，已經成為目前最有潛力的微型飛行器之一。但與此同時，四軸旋翼飛行器具有非線性、強耦合、極為復雜和特殊的動力學特性和飛行姿態，等一系列特性，加上旋翼的彈性形變、振動、機身自旋等問題，也成為該驅動方式需要克服的。貫流風機，又稱橫流風機，是一類特殊風機，葉輪為多葉式、長圓筒形，具有前向多翼形葉片，具有結構簡單、體積小、產生的氣流平穩、動壓系數較高等特點，近來被廣泛應用于家用電器和空調設備等低壓通風換氣的場合。貫流風機相比于旋翼作為驅動方式擁有多項優勢:由于軸向長度不受限制，可以根據不同的使用需要任意選擇葉輪的長度，調整動力；氣流貫穿葉輪流動，受葉片兩次力的作用，因而能到達的距離更遠；無紊...
【技術保護點】
一種基于貫流風機驅動的四軸飛行器平衡穩定控制裝置，包括微處理器模塊、機身姿態控制模塊、飛行高度檢測模塊、無線收發模塊、機身方位指示電路、串口/SWD調試接口電路、信號輸入/輸出及擴展接口、供電電源模塊，其特征在于：無線收發模塊、機身姿態控制模塊和飛行高度檢測模塊通過串行總線與微處理器模塊連接；供電電源模塊為微處理器模塊、機身姿態控制模塊、飛行高度檢測模塊、無線收發模塊、串口/SWD調試接口電路、機身方位指示電路、信號輸入/輸出及擴展接口提供工作電源；所述的微處理器模塊包括微處理器模塊包括第一微處理器U3、第四電阻R4、第六電阻R6、第十電阻R10、第十三電阻R13、第九電容C9、第十電容C10、第十五電容C15、第十六電容C16、第二十二電容C22、第一晶振Y1、第二晶振Y2、第三按鍵S3和第一備用電池BT1；第四電阻R4一端與數字地DGND相連，另一端與第一微處理器U3的28腳BOOT1相連；第六電阻R6的一端與數字電源DVCC相連，另一端與第一微處理器U3的7腳NSRT、第三按鍵S3的一端、第十五電容C15的一端相連；第十電阻R10一端與數字地DGND相連，另一端與第一微處理器U3...
【技術特征摘要】
1.一種基于貫流風機驅動的四軸飛行器平衡穩定控制裝置，包括微處理器模塊、機身姿態控制模塊、飛行高度檢測模塊、無線收發模塊、機身方位指示電路、串口 /SWD調試接口電路、信號輸入/輸出及擴展接口、供電電源模塊，其特征在于:無線收發模塊、機身姿態控制模塊和飛行高度檢測模塊通過串行總線與微處理器模塊連接；供電電源模塊為微處理器模塊、機身姿態控制模塊、飛行高度檢測模塊、無線收發模塊、串口 /SWD調試接口電路、機身方位指示電路、信號輸入/輸出及擴展接口提供工作電源； 所述的微處理器模塊包括微處理器模塊包括第一微處理器U3、第四電阻R4、第六電阻R6、第十電阻R10、第十三電阻R13、第九電容C9、第十電容CIO、第十五電容C15、第十六電容C16、第二十二電容C22、第一晶振Y1、第二晶振Y2、第三按鍵S3和第一備用電池BTl ;第四電阻R4 —端與數字地DGND相連，另一端與第一微處理器U3的28腳BOOTl相連；第六電阻R6的一端與數字電源DVCC相連， 另一端與第一微處理器U3的7腳NSRT、第三按鍵S3的一端、第十五電容C15的一端相連；第十電阻RlO —端與數字地DGND相連,另一端與第一微處理器U3的60腳Β00Τ0相連；第十三電阻R13 —端與第一微處理器U3的5腳0SC-1N、第二晶振Y2的一端、第二十二電容C22的一端相連,另一端與第一微處理器U3的6腳0SC-0UT、第二晶振Y2的另一端、第十六電容C16的一端相連；第九電容C9 一端與第一微處理器U3的4腳0SC32-0UT、第一晶振Yl的一端相連，另一端與數字地DGND相連；第十電容ClO —端與第一微處理器U3的3腳0SC32-1N、第一晶振Yl的另一端相連，另一端與數字地DGND相連；第十五電容C15的另一端與第三按鍵S3的另一端相連并接數字地DGND ;第十六電容C16的另一端與數字地⑶ND相連；第二十二電容C22的另一端與數字地DGND相連；第一備用電池BTl —端與第一微處理器U3的I腳VBAT相連，另一端與數字地DGND相連；第一微處理器U3的VBAT端與備用電源VBAT相連；第一微處理器U3的32腳VDD_1、48腳VDD_2、64腳VDD_3、19腳VDD_4與數字電源DVCC相連；第一微處理器U3的13腳VDDA端與模擬電源AVCC相連；第一微處理器U3的12腳VSSA端與模擬地AGND相連；第一微處理器U3的31腳VSS_1、47腳VSS_2、63腳VSS_3、18腳VSS_4端與數字地DGND相連；所述第一微處理器 U3 的型號是 STM32F103RCT6 ； 所述機身姿態控制模塊包括機身三軸角速度檢測模塊和機身三軸傾角檢測模塊； 機身三軸角速度檢測模塊包括第一角速度檢測單元U9、第二角速度檢測單元U11、第一 Z軸向固定接口 U12、第三角速度檢測單元U13、第一雙運算放大器U7、第二雙運算放大器U14、第十五電阻R15、第十六電阻R16、第十七電阻R17、第十八電阻R18、第二十三電阻R23、第二十四電阻R24、第二十五電阻R25、第二十六電阻R26、第三十七電阻R37、第三十八電阻R38、第三十九電阻R39、第四十電阻R40、第三十電容C30、第三^^一電容C31、第三十五電容C35、第三十六電容C36、第三十七電容C37、第三十八電容C38、第三十九電容C39、第四十電容C40、第四十五電容C45、第四十六電容C46、第四十七電容C47和第四十八電容C48 ;第一雙運算放大器U7的4端與模擬地AGND相連；第一雙運算放大器U7的8端與+5V相連；第一角速度檢測單元U9的3腳VCC端與模擬電源AVCC相連；第一角速度檢測單元U9的2腳GND端與模擬地AGND相連；第十五電阻R15的一端與第一雙運算放大器U7的I端、第十七電阻R17的一端、第三十五電容C35的一端相連，另一端與第一微處理器U3的21腳Gyro-CHl、第三^ 電容C31的一端相連；第十六電阻R16的一端與第一角速度檢測單兀U9的I腳Vref、第十八電阻R18的一端、第三十六電容C36的一端相連,另一端與第一雙運算放大器U7的3端、第三十電容C30的一端相連；第十七電阻R17的一端與第一雙運算放大器U7A的2端、第十八電阻R18的另一端、第三十五電容C35的另一端相連；第三十六電容C36的另一端、第三i^一電容C31的另一端均與模擬地AGND相連；第三十電容C30的另一端與第一角速度檢測單元U9的4腳OUT相連； 第二角速度檢測單元Ull的3腳VCC端與模擬電源AVCC相連；第二角速度檢測單元Ull的2腳GND端與模擬地AGND相連；第二十三電阻R23的一端與第一雙運算放大器U7的7端、第二十五電阻R25的一端、第三十九電容C39的一端相連,另一端與第一微處理器U3的22腳Gyix)-CH2、第三十八電容C38的一端相連；第二十四電阻R24的一端與第二角速度檢測單元Ull的I腳Vref、第二十六電阻R26的一端、第四十電容C40的一端相連,另一端與第一雙運算放大器U7的5端、第三十七電容C37的一端相連；第二十五電阻R25的另一端與第一雙運算放大器U7的6端、第二十六電阻R26的另一端相連；第三十七電容C37的另一端與第二角速度檢測單元Ull的4腳OUT相連；第四十電容C40的另一端、第三十八電容C38的另一端均與模擬地AGND相連； 第三角速度檢測單元U13的3腳VCC端與模擬電源AVCC相連；第三角速度檢測單元U13的2腳GND端與模擬地AGND相連；第三十七電阻R37的一端與第二運算放大器U14的I端、第四十電阻R40的一端、第 四十七電容C47的一端相連,另一端與第一微處理器U3的23腳Gyix)-CH3、第四十六電容C46的一端相連；第三十八電阻R38的一端與第三角速度檢測單元U13的I腳Vref、第三十九電阻R39的一端、第四十八電容C48的一端相連，另一端與第二運算放大器U14的3端、第四十五電容C45的一端相連；第四十電阻R40的另一端與第二運算放大器U14的2端、第三十九電阻R39的另一端、第四十七電容C47的另一端相連；第四十五電容C45的另一端與第三角速度檢測單元U13的4腳OUT相連；第四十六電容C46的另一端與模擬地AGND相連；第四十八電容C48的另一端與模擬地AGND相連； 第一 Z軸向固定接口 U12的I端與+5V電源相連；第一 Z軸向固定接口 U12的2端與模擬地AGND相連；第一 Z軸向固定接口 U12的3端與模擬電源AVCC相連；第一 Z軸向固定接口 U12的4端與第一微處理器U3的23腳Gyix)-CH3相連；所述的第一角速度檢測單元U9、第二角速度檢測單元Ul I和第三角速度檢測單元U13的型號均是ENC-03，第一雙運算放大器U7和第二雙運算放大器U14的型號均是LMP358AN ； 機身三軸傾角檢測模塊包括第一傾角加速度檢測單元U6 ;第一傾角加速度檢測單元U6的6腳5V端與+5V電源相連；第一傾角加速度檢測單元U6的8腳GND端與模擬地AGND相連；第一傾角加速度檢測單元U6的I腳Xout端、2腳Yout端和3腳Zout端分別與第一微處理器U3的15腳Acce-X、16腳Acce-Y和17腳Acce-Z相連；第一傾角加速度檢測單元U6的4腳SL端與第一微處理器U3的11腳Acce-GS2相連；第一傾角加速度檢測單元U6的5腳OG端與第一微處理器U3的10腳Acce-OG相連；第一傾角加速度檢測單元U6的10腳ST端與第一微處理器U3的9腳Acce-GSl相連；第一傾角加速度檢測單元U6的9腳GS端與第一微處理器U3的8腳Acce-MODE相連；第一傾角加速度檢測單元U6的7腳3.3V端懸空；所述的第一傾角加速度檢測單元U6的型號是MMA7361 ； 所述飛行高度檢測模塊包括數字氣壓傳感器U10、第二十一電阻R21和第二十二電阻R22 ;第二i^一電阻R21 —端與數字電源DVCC相連，另一端與數字氣壓傳感器UlO的7腳SDA、第一微處理器U3的30腳SDA端相連；第二十二電阻R22 —端與數字電源DVCC相連，另一端與數字氣壓傳感器Uio的6腳SCL、第一微處理器U3的29腳SCL端相連；數字氣壓傳感器UlO的I腳GND端與模擬地AGND相連；數字氣壓傳感器UlO的2腳EOC端與第一微處理器U3的24腳Altimeter-EOC相連；數字氣壓傳感器UlO的3腳VDDA端與模擬電源AVCC相連；數字氣壓傳感器UlO的4腳VDDD端與數字電源DVCC相連；數字氣壓傳感器UlO的8腳XCLR端與第一微處理器U3的25腳Altimeter-XCLR相連；數字氣壓傳感器UlO的5腳NC端懸空；所述數字氣壓傳感器UlO的型號是BMP085 ； 所述無線收發模塊包括無線收發模塊包括第一高速無線收發芯片JP1、第五電阻R5、第八電阻R8、第一按鍵SI和第二按鍵S2 ;第五電阻R5的一端與第一微處理器U3的52腳KEYl端相連,另一端與第一按鍵SI的一端相連；第六電阻R6的一端與第一微處理器U3的51腳KEY2端相連，另一端與第二按鍵S2的一端相連；第一按鍵SI的另一端與數字地DGND相連；第二按鍵S2的另一端與數字地DGND相連；第一高速無線收發芯片JPl的I端與數字地DGND相連；第一高 速無線收發芯片JPl的2端與數字電源DVCC相連；第一高速無線收發芯片JPl的3端與第一微處理器U3的26腳24L01-CE相連；第一高速無線收發芯片JPl的4端與第一微處理器U3的33腳24L01-CSN相連；第一高速無線收發芯片JPl的5端與第一微處理器U3的34腳24L01-SCK相連；第一高速無線收發芯片JPl的6端與第一微處理器U3的36腳24L01-M0SI相連；第一高速無線收發芯片JPl的7端與第一微處理器U3的35腳24L01-MIS0相連；第一高速無線收發芯片JPl的8端與第一微處理器U3的27腳24L01-1RQ相連；所述第一高速無線收發芯片JPl的型號是nRF24L01 ； 所述機身方位指示電路包括第二十七電阻R27、第二十八電阻R28、第三十一電阻R31、第三十二電阻R32、第三十三電阻R33、第三十四電阻R34、第三十五電阻R35、第四i^一電容C41、第四十二電容C42、第四十三電容C43、第四十四電容C44、第五發光二極管DS5、第六發光二極管DS6、第七發光二極管DS7、第八發光二極管DS8、第二三極管Q2、第三三極管Q7、第一場效應管Q3、第二場效應管Q4、第三場效應管Q5、第四場效應管Q6 ;第二十七電阻R27的一端與+5V電源、第二三極管Q2的發射極相連，另一端與第三三極管Q7的集電極、第二十八電阻R28的一端相連；第二十八電阻R28的另一端與第二三極管Q2的基極相連；第三十一電阻R31的一端與第三三極管Q7的基極相連，另一端與第一微處理器U3的44腳LED-BIG端相連；第二三極管Q2的集電極與第一微處理器U3的LED-BIG-ALL端相連；第三三極管Q7的發射極與數字地DGND相連；第三十二電阻R32的一端與第一微處理器U3的LED-BIG-ALL端、第一場效應管Q3的柵極相連，另一端與電源地PGND相連；第三十三電阻R33的一端與第一微處理器U3...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙曉東，胡琦逸，鄒洪波，陳云，
申請(專利權)人：杭州電子科技大學，
類型：實用新型
國別省市：
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