无缆驱动微型管道检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种驱动微型管道装置。

背景技术：

目前，人们生活中有各种空调，燃气,自来水,地热等多种管道，随着使用年限的增加,每年这些管道都会出现泄漏等大量的问题，可是这些管道大多都埋在地下或墙体内，不便于内部情况检测。当这些管道出现问题或定期维护的时候，要耗费大量的人力，物力，财力，且效率低，效果差。

技术实现要素：

本实用新型是为了解决因年久失修的管道的维修复杂的问题，提出了一种无缆驱动微型管道检测装置。

本实用新型所述的无缆驱动微型管道检测装置，该装置包括亥姆霍兹线圈驱动控制电路、单片机最小系统电路及步进电机控制电路、系统供电电路和步进电机及其驱动电路；

系统供电电路用于为亥姆霍兹线圈驱动控制电路、单片机最小系统电路及步进电机控制电路和步进电机及其驱动电路供电。

单片机最小系统电路及步进电机控制电路包括单片机U3、复位开关S4、步进电机控制左向控制开关S1、步进电机控制右向控制开关S2、步进电机控制停止开关S3、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电解电容C9、晶振Y1、晶振Y2和电阻R3；

单片机U3采用型号为STM32F103ZET6的芯片实现，复位开关S4的一端同时连接电解电容C9的负极和地，复位开关S4的另一端同时连接单片机U3的7号引脚、电解电容C9的正极和电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接电源3.3V；单片机U3的19号、32号、48号和64号引脚均连接电源3.3V；单片机U3的18号、31号、47号和63号引脚均接地；

单片机U3的5号引脚同时连接晶振Y2的一端和电容C7的一端，电容C7的另一端同时连接电容C8的一端和地，电容C8的另一端同时连接晶振Y2的另一端和单片机U3的6号引脚；

单片机U3的3号引脚同时连接晶振Y1的一端和电容C5的一端，电容C5的另一端同时连接电容C6的一端和地，电容C6的另一端同时连接晶振Y1的另一端和单片机U3的4号引脚；

单片机U3的39号引脚连接步进电机控制左向控制开关S1的一端，步进电机控制左 向控制开关S1的另一端同时连接步进电机控制右向控制开关S2的一端、步进电机控制停止开关S3的一端和电源地，单片机U3的36号引脚连接步进电机控制右向控制开关S2的另一端，单片机U3的33号引脚连接步进电机控制停止开关S3的另一端，

亥姆霍兹线圈驱动控制电路包括线圈电流驱动模块U2、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、发光二极管D9、发光二极管D10、发光二极管D11、发光二极管D12、电阻R1、电阻R2和亥姆霍兹线圈U6；

线圈电流驱动模块U2采用型号为L298N的芯片实现，线圈电流驱动模块U2的6号引脚、9号引脚和11号引脚均与正5V电源相连，线圈电流驱动模块U2的4号引脚与正24V电源相连；线圈电流驱动模块U2的1号引脚、8号引脚和15号引脚均与电源地相连；

线圈电流驱动模块U2的2号引脚同时连接二极管D1的阳极、二极管D5的阴极、发光二极管D9的阴极、发光二极管D10阳极和亥姆霍兹线圈U6的1号引脚相连，发光二极管D9的阳极同时与发光二极管D10阴极和电阻R1的一端相连；

电阻R1的另一端同时与线圈电流驱动模块U2的3号引脚、二极管D2的阳极和二极管D6的阴极和亥姆霍兹线圈U6的2号引脚相连；

线圈电流驱动模块U2的13号引脚同时与二极管D3的阳极、二极管D7的阴极、电阻R2的一端和亥姆霍兹线圈U6的3号引脚相连；

电阻R2的另一端同时与发光二极管D11的阴极、发光二极管D12的阳极相连，发光二极管D11的阳极同时与发光二极管D12的阴极、二极管D4的阳极、二极管D8的阴极、线圈电流驱动模块U2的14号引脚和亥姆霍兹线圈U6的4号引脚相连；

步进电机及其驱动电路包括步进电机驱动模块U5、一号步进电机BZ和二号步进电机BY；

步进电机驱动模块U5采用型号DM422C的芯片实现，步进电机驱动模块U5的1号引脚、3号引脚、5号引脚和11号引脚均连接24V电源的正极，步进电机驱动模块U5的12号引脚连接电源地；

步进电机驱动模块U5的7号引脚连接二号步进电机BY的第一组线圈的一端和一号步进电机BZ的第一组线圈的一端，步进电机驱动模块U5的8号引脚连接二号步进电机BY的第一组线圈的另一端和一号步进电机BZ的第一组线圈的另一端，步进电机驱动模块U5的9号引脚连接二号步进电机BY的第二组线圈的一端和一号步进电机BZ的第二组线圈的一端，步进电机驱动模块U5的10号引脚连接二号步进电机BY的第二组线圈的另一端和一号步进电机BZ的第二组线圈的另一端；

单片机U3的54号引脚连接步进电机驱动模块U5的6号引脚，单片机U3的55号引脚连接步进电机驱动模块U5的4号引脚，单片机U3的56号引脚连接步进电机驱动模块U5的2号引脚；

单片机U3的58号引脚连接线圈电流驱动模块U2的12号引脚,单片机U3的59号引脚连接线圈电流驱动模块U2的10号引脚,单片机U3的60号引脚连接线圈电流驱动模块U2的7号引脚,单片机U3的61号引脚连接线圈电流驱动模块U2的5号引脚。

本实用新型为一种表面不带螺纹的胶囊型微型管道检测装置，依靠外部锥型的旋转磁场驱动装置本体内的铷铁硼永磁体实现装置的旋进式运动。通过给两组亥姆霍兹线圈通入一定幅值和频率的交流电，螺线管线圈通入直流电形成锥形旋转磁场，由锥形旋转磁场实现对装置的外部磁场驱动。这是一种无缆驱动方式，其结构简单，运动速度快，可以实现双向运动，并且可以避免装置本体与管壁接触对管壁造成伤害。可以有效的检测管道的破损以便及时进行修补。

附图说明

图1为本实用新型所述单片机最小系统电路及步进电机控制电路的结构示意图；

图2为本实用新型所述亥姆霍兹线圈驱动控制电路的结构示意图；

图3为本实用新型所述步进电机及其驱动电路的结构示意图；

图4为本实用新型所述系统供电电路的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

具体实施方式一、结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述的无缆驱动微型管道检测装置，该装置包括亥姆霍兹线圈驱动控制电路、单片机最小系统电路及步进电机控制电路、系统供电电路和步进电机及其驱动电路；

系统供电电路用于为亥姆霍兹线圈驱动控制电路、单片机最小系统电路及步进电机控制电路和步进电机及其驱动电路供电。

单片机最小系统电路及步进电机控制电路包括单片机U3、复位开关S4、步进电机控制左向控制开关S1、步进电机控制右向控制开关S2、步进电机控制停止开关S3、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电解电容C9、晶振Y1、晶振Y2和电阻R3；

单片机U3采用型号为STM32F103ZET6的芯片实现，复位开关S4的一端同时连接电 解电容C9的负极和地，复位开关S4的另一端同时连接单片机U3的7号引脚、电解电容C9的正极和电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接电源3.3V；单片机U3的19号、32号、48号和64号引脚均连接电源3.3V；单片机U3的18号、31号、47号和63号引脚均接地；

单片机U3的5号引脚同时连接晶振Y2的一端和电容C7的一端，电容C7的另一端同时连接电容C8的一端和地，电容C8的另一端同时连接晶振Y2的另一端和单片机U3的6号引脚；

单片机U3的3号引脚同时连接晶振Y1的一端和电容C5的一端，电容C5的另一端同时连接电容C6的一端和地，电容C6的另一端同时连接晶振Y1的另一端和单片机U3的4号引脚；

单片机U3的39号引脚连接步进电机控制左向控制开关S1的一端，步进电机控制左向控制开关S1的另一端同时连接步进电机控制右向控制开关S2的一端、步进电机控制停止开关S3的一端和电源地，单片机U3的36号引脚连接步进电机控制右向控制开关S2的另一端，单片机U3的33号引脚连接步进电机控制停止开关S3的另一端，

亥姆霍兹线圈驱动控制电路包括线圈电流驱动模块U2、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、发光二极管D9、发光二极管D10、发光二极管D11、发光二极管D12、电阻R1、电阻R2和亥姆霍兹线圈U6；

线圈电流驱动模块U2采用型号为L298N的芯片实现，线圈电流驱动模块U2的6号引脚、9号引脚和11号引脚均与正5V电源相连，线圈电流驱动模块U2的4号引脚与正24V电源相连；线圈电流驱动模块U2的1号引脚、8号引脚和15号引脚均与电源地相连；

线圈电流驱动模块U2的2号引脚同时连接二极管D1的阳极、二极管D5的阴极、发光二极管D9的阴极、发光二极管D10阳极和亥姆霍兹线圈U6的1号引脚相连，发光二极管D9的阳极同时与发光二极管D10阴极和电阻R1的一端相连；

电阻R1的另一端同时与线圈电流驱动模块U2的3号引脚、二极管D2的阳极和二极管D6的阴极和亥姆霍兹线圈U6的2号引脚相连；

线圈电流驱动模块U2的13号引脚同时与二极管D3的阳极、二极管D7的阴极、电阻R2的一端和亥姆霍兹线圈U6的3号引脚相连；

电阻R2的另一端同时与发光二极管D11的阴极、发光二极管D12的阳极相连，发光二极管D11的阳极同时与发光二极管D12的阴极、二极管D4的阳极、二极管D8的阴极、线圈电流驱动模块U2的14号引脚和亥姆霍兹线圈U6的4号引脚相连；

步进电机及其驱动电路包括步进电机驱动模块U5、一号步进电机BZ和二号步进电机 BY；

步进电机驱动模块U5采用型号DM422C的芯片实现，步进电机驱动模块U5的1号引脚、3号引脚、5号引脚和11号引脚均连接24V电源的正极，步进电机驱动模块U5的12号引脚连接电源地；

步进电机驱动模块U5的7号引脚连接二号步进电机BY的第一组线圈的一端和一号步进电机BZ的第一组线圈的一端，步进电机驱动模块U5的8号引脚连接二号步进电机BY的第一组线圈的另一端和一号步进电机BZ的第一组线圈的另一端，步进电机驱动模块U5的9号引脚连接二号步进电机BY的第二组线圈的一端和一号步进电机BZ的第二组线圈的一端，步进电机驱动模块U5的10号引脚连接二号步进电机BY的第二组线圈的另一端和一号步进电机BZ的第二组线圈的另一端；

单片机U3的54号引脚连接步进电机驱动模块U5的6号引脚，单片机U3的55号引脚连接步进电机驱动模块U5的4号引脚，单片机U3的56号引脚连接步进电机驱动模块U5的2号引脚；

单片机U3的58号引脚连接线圈电流驱动模块U2的12号引脚，单片机U3的59号引脚连接线圈电流驱动模块U2的10号引脚，单片机U3的60号引脚连接线圈电流驱动模块U2的7号引脚，单片机U3的61号引脚连接线圈电流驱动模块U2的5号引脚。

本实施方式所述的无缆驱动微型管道检测装置，首先单片机时时扫描按键电路并产生5HZ的PWM波供给亥姆霍兹线圈驱动控制电路，利用轴线相互垂直的两轴亥姆霍兹线圈U6通电产生的旋转磁场与螺线管线圈通电产生的恒定磁场叠加产生锥形旋转磁场驱动表面不带螺纹的胶囊型装置。按键电路控制步进电机的移动及停止；

且采用单片机作为电机和线圈的驱动电路为现有常用技术，为单片机的常用功能，因此，并没有对单片机做创新性改进。

具体实施方式二、结合图4说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的无缆驱动微型管道检测装置的进一步说明，系统供电电路包括电源接口P1、电源接口P2、电解电容C1、电解电容C2、电容C3、电容C4、电容C10、电解电容C11、发光二极管D13、电阻R4、一号三端稳压集成电路U1和二号三端稳压集成电路U4；

电源接口P1的一端同时连接24V电源正极、电解电容C1正极、电容C3一端和一号三端稳压集成电路U1的输入端，电源接口P1的另一端同时连接电源地、电解电容C1阴极、电容C3的另一端、一号三端稳压集成电路U1的GND端、电解电容C2阴极、电容C4一端和电源接口P2的一端，一号三端稳压集成电路U1的输出端同时连接电解电容 C2的阳极、电容C4的另一端和电源接口P2另一端；电解电容C2阳极的阳极为5V电源信号输出端；

5V电源正极连接二号三端稳压集成电路U4输入端，二号三端稳压集成电路U4输出端连接电容C10一端、电解电容C11阳极和电阻R4一端，所述电阻R4的该端为3.3V电源信号输出端；

电阻R4另一端连接发光二极管D13阳极，发光二极管D13阴极连接电源地、电解电容C11阴极、电容C10另一端和二号三端稳压集成电路U4的接地端。

具体实施方式三、本实施方式是对具体实施方式二所述的无缆驱动微型管道检测装置的进一步说明，二号三端稳压集成电路U4采用型号为LM1117的芯片实现。

具体实施方式四、本实施方式是对具体实施方式二所述的无缆驱动微型管道检测装置的进一步说明，一号三端稳压集成电路U1采用型号为7805的芯片实现。

具体实施方式五、本实施方式是对具体实施方式二所述的无缆驱动微型管道检测装置的进一步说明，系统供电电路还包括开关S5，所述开关S5串联在24V电源正极与电源接口P1的一端、电解电容C1正极、电容C3一端和一号三端稳压集成电路U1的输入端之间。

本实用新型基本工作原理是依靠外恒定磁场与旋转磁场的合成磁场实现对无缆驱动微型管道检测装置本体的驱动，产生恒定磁场的螺线管线圈需要一定强度的电源信号驱动，产生旋转磁场的亥姆霍兹线圈组需要两路幅值、频率相同，相位正交的电源信号来驱动，在本实用新型中旋转磁场驱动电源的设计是采用单片机输出四路PWM信号，通过型号为L298N的芯片控制MOSFET晶体管逆变，形成两路正弦信号，用这两路信号对亥姆霍兹线圈进行驱动，将产生两个方向相互正交相位相差180度的正弦磁场，因为磁场具有可叠加性，所以产生的两正弦磁场相互叠加形成旋转磁场。恒定磁场驱动电源是采用信号发生器实现的。磁场的移动是靠步进电机来实现的，可以通过按键电路控制步进电机的移动和停止。

本实用新型的目的是提出一种表面不带螺纹的胶囊型微型管道装置，依靠外部锥型的旋转磁场驱动装置本体内的铷铁硼永磁体实现装置的旋进式运动。通过给两组亥姆霍兹线圈通入一定幅值和频率的交流电，螺线管线圈通入直流电形成锥形旋转磁场，由锥形旋转磁场实现对装置的外部磁场驱动。这是一种无缆驱动方式，其结构简单，运动速度快，可以实现双向运动，并且可以避免无缆驱动微型管道检测装置本体与管壁接触对管壁造成伤害。可以解决埋在地下或墙体内，不利于去检测内部的问题。节约大量的人力、物力和财 力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。