切伞装置和切伞系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种切伞装置和切伞系统。其中，切伞装置包括：切伞器，用于对降落伞执行切伞动作；行程开关，设置在飞机的滑撬上，用于在飞机落地的情况下输出电平信号，电平信号用于反映飞机处于落地的状态；以及控制器，与切伞器和行程开关分别相连接，用于检测电平信号并基于电平信号控制切伞器执行切伞动作，解决了在无人机落地时无法及时进行切伞的问题，达到了无人机降落时能够及时切伞的效果。
【专利说明】切伞装置和切伞系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及飞机领域，具体而言，涉及一种伞降装置和切伞系统。
【背景技术】
[0002] 随着无人机应用技术的日益发展，无人机的回收技术也得到进一步的发展，为了 提高飞机安全性，由单一回收方式逐渐向复合回收方式转变。无人机的回收方式通常包括 轮式滑跑回收、伞降回收、撞网回收等，这几种回收方式针对不同的无人机应用于不同的场 合。其中，伞降回收方式虽然回收精度低，但相对轮式滑跑回收方式而言，对跑道、飞行控 制、机载设备的要求较低，因而被广泛应用于中小型无人机。
[0003] 现有的无人机开伞回收过程如图1所示。当无人机执行完任务后，则在下降高度 向预定的回收场飞行，同时进行减速，到达开伞点I后，进行发动机停车，并根据测控地面 站指令或自动开伞，如果有减速伞则先开减速伞，降到规定速度后再开大伞，没有减速伞则 直接开伞；之后无人机以自由落体方式降落，直到落地，并根据需要进行切伞，至此完成伞 降回收。由于开伞后飞机不再进行控制，无人机所处环境中存在具有一定风向和风速的风， 无人机随风飘落，其落地点受地理环境、风等的影响很大，这在很大程度上降低了伞降回收 的精度，给使用人员带来不便和麻烦，特别是在回收场周围不够开阔的情况下，无人机飘落 到树上或者提前落到房顶上，均会对无人机机体或设备带来损害，造成经济损失。
[0004] 如图1、图2所示，一般伞降回收无人机的开伞点选取在一定的安全高度Η上，并 与回收场中心〇位置重合，在理想情况下，没有风干扰时这种方法的回收精度是较高的，但 是，实际情况都常有风，尤其当风速较大时，在回收场中心点上空开伞，无人机落地点通常 与回收场中心的偏差就会比较大。
[0005] 另一方面，在无人机落地时，切伞时间常常被延误，无法及时进行切伞。由于切伞 时间延误，降落伞拖着机体在地面翻滚很长一段距离，使得无人机在与地面的碰撞过程中， 损坏机体和机载设备。
[0006] 针对现有技术中在无人机落地时无法及时进行切伞的问题，目前尚未提出有效的 解决方案。 实用新型内容
[0007] 本实用新型的主要目的在于提供一种伞降装置和切伞系统，以解决在无人机落地 时无法及时进行切伞的问题。
[0008] 为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种切伞装置，设置在采 用降落伞进行回收的飞机上。根据本实用新型的切伞装置包括：切伞器，用于对降落伞执行 切伞动作；行程开关，设置在飞机的滑撬上，用于在飞机落地的情况下输出电平信号，电平 信号用于反映飞机处于落地的状态；以及控制器，与切伞器和行程开关分别相连接，用于检 测电平信号并基于电平信号控制切伞器执行切伞动作。
[0009] 进一步地，切伞装置还包括：电源监控电路，与切伞器相连接，用于控制切伞器的 供电。
[0010] 进一步地，电源监控电路包括：场效应管，与切伞器相连接，用于向切伞器提供电 能；以及电源监控芯片，与控制器和场效应管分别相连接，用于接收控制器发送的切伞信 号，基于切伞信号控制场效应管向切伞器供电。
[0011] 进一步地，电源监控芯片为TPS3307-33D芯片。
[0012] 进一步地，场效应管包括：第一级场效应管，与电源监控芯片相连接；第二级场效 应管，与第一级场效应管和切伞器分别相连接。
[0013] 进一步地，控制器包括单片机。
[0014] 进一步地，单片机为采用PIC12F508芯片的单片机。
[0015] 为了实现上述目的，根据本实用新型的另一方面，提供了一种切伞系统。根据本实 用新型的切伞系统包括：降落伞；以及上述的切伞装置，设置在采用降落伞进行回收的飞 机上，用于在飞机处于落地状态下对降落伞执行切伞动作。
[0016] 通过本实用新型，采用切伞装置，包括：切伞器，用于对降落伞执行切伞动作；行 程开关，设置在飞机的滑撬上，用于在飞机落地的情况下输出电平信号，电平信号用于反映 飞机处于落地的状态；以及控制器，与切伞器和行程开关分别相连接，用于检测电平信号 并基于电平信号控制切伞器执行切伞动作，解决了在无人机落地时无法及时进行切伞的问 题，达到了无人机降落时能够及时切伞的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的 示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图 中：
[0018] 图1是根据现有技术的无人机开伞回收过程的侧视图；
[0019] 图2是根据现有技术的无人机开伞回收过程的俯视图；
[0020] 图3是根据本实用新型实施例切伞装置的示意图；以及
[0021] 图4是根据本实用新型实施例的切伞装置的控制电路图。
【具体实施方式】
[0022] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0023] 为了使本【技术领域】的人员更好地理解本实用新型方案，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，显然，所描述的 实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实 施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应 当属于本实用新型保护的范围。
[0024] 需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语"包括"和 "具有"以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元 的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有 清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0025] 本实用新型实施例提供了一种切伞装置，该切伞装置设置在利用降落伞回收的飞 机上，可以用于中小型无人机。
[0026] 图3是根据本实用新型实施例切伞装置的示意图。如图3所示，该切伞装置包括： 切伞器10、行程开关20和控制器30。
[0027] 切伞器10用于对降落伞40执行切伞动作。该切伞动作可以是用于将连接在飞机 与降落伞之间的伞绳切断的操作，防止飞机降落后在降落伞40带动下翻滚。
[0028] 行程开关20设置在飞机的滑撬上，该行程开关用于在飞机落地的情况下输出电 平信号，电平信号用于反映飞机处于落地的状态。电平信号可是高电平也可以是低电平。行 程开关20具有两种状态，当飞机未接触地面（未落地）时，行程开关处于第一状态，该状态 下，不会输出电平信号；当飞机接触地面（落地）时，行程开关被触发为第二状态，在该状态 下，输出电平信号。具体地，该电平信号可以是低电平，当行程开关输出低电平时，表明飞机 已经降落触地。
[0029] 控制器30与切伞器10和行程开关20分别相连接，用于检测电平信号并基于电平 信号控制切伞器10执行切伞动作。
[0030] 控制器30可以实时检测行程开关的状态，S卩，实时检测是否有用于反映飞机处于 落地的状态的电平信号，如果有，则控制切伞器10执行切伞动作，将降落伞切除。
[0031] 具体地，利用控制器、行程开关、切伞器等器件实现自动切伞的过程如下：控制器 判断行程开关的状态，如果状态为低电平，则表明飞机已经降落触地，控制器进一步判断开 伞信号，如果开伞信号处在宽脉冲（预先设置开伞信号：宽脉冲为开伞，窄脉冲为关伞），表 明飞机已经开伞降落，且飞机已经落地，此时控制器输出切伞信号，控制切伞供电，保证切 伞器工作，将伞绳切断，从而飞机与降落伞分离。
[0032] 通过本实用新型实施例，采用切伞装置，包括：切伞器，用于对降落伞执行切伞动 作；行程开关，设置在飞机的滑撬上，用于在飞机落地的情况下输出电平信号，电平信号用 于反映飞机处于落地的状态；以及控制器，与切伞器和行程开关分别相连接，用于检测电平 信号并基于电平信号控制切伞器执行切伞动作，解决了在无人机落地时无法及时进行切伞 的问题，达到了无人机降落时能够及时切伞的效果。
[0033] 优选地，切伞装置还包括电源监控电路，电源监控电路与切伞器相连接，用于控制 切伞器的供电。由于在向切伞器上电时，容易造成切伞器误操作，导致在不需要进行切伞的 时候，执行切伞操作，浪费切伞器。增加电源监控电路用于对切伞器进行供电，可以保证切 伞器处于稳定的供电状态，避免误操作。
[0034] 优选地，电源监控电路包括：场效应管，与切伞器相连接，用于向切伞器提供电能； 以及电源监控芯片，与控制器和场效应管分别相连接，用于接收控制器发送的切伞信号，基 于切伞信号控制场效应管向切伞器供电。
[0035] 本实用新型实施例的场效应管的功能类似于电子开关，主要功能是为切伞器提供 有效的工作电压和电流。电源监控芯片部分可以作为保护电路，其主要功能是防止后一级 场效应芯片的切伞输出管脚在上电瞬间的不定态，导致误切伞。
[0036] 进一步优选地，电源监控芯片为TPS3307-33D芯片。场效应管包括：第一级场效应 管，与电源监控芯片相连接；第二级场效应管，与第一级场效应管和切伞器分别相连接。 [0037] 优选地，本实用新型实施例的控制器包括单片机。进一步地，单片机为采用 PIC12F508芯片的单片机。
[0038] 具体地，如图4所示，电源监控电路与单片机相连接，电源监控电路包括：电源监 控芯片D1 (采用TPS3307-33D芯片）、第一级场效应管V8 (采用FDS6990A芯片）和第二级 场效应管V9 (采用H3S4935A芯片），这三部分均采用成熟的电路模块，图中各芯片均采用 5. 5V供电电压。其中，单片机部分主要判断行程开关状态和开伞信号的状态判断，输出信号 切伞的；电源监控芯片部分是保护电路，其主要功能是防止后一级场效应芯片的切伞输出 管脚在上电瞬间的不定态，导致误切伞；场效应管的功能类似于电子开关，主要功能是为切 伞器提供有效的工作电压和电流。
[0039] 其中，PIC12F508单片机的输入和输出信号的描述如下：
[0040] ①单片机的GP1输入：行程开关状态Rou_Sw，低电平有效，表示飞机已经落地；
[0041] ②单片机的GP3输入：开伞信号输入0pen_Para，1. 7ms?2. 2ms为宽脉冲一开伞， 窄脉冲一关伞；
[0042] ③单片机的GP3输出：切伞信号输出Cut_Para，有效的脉宽为280ms的高电平；
[0043] 该电路的控制原理如下：
[0044] PIC12F508单片机通过查询方式，一直在判断行程开关的状态，如果状态为低电 平，则表明飞机已经降落触地；PIC单片机再进一步判断开伞信号，如果开伞信号处在宽脉 冲（宽脉冲一开伞，窄脉冲一关伞），则表明飞机已经开伞降落，且飞机已经落地，此时单片 机输出切伞信号，开伞信号经过D1，最后再经场效应管电路的输出管脚Cut_Para_0pen，控 制切伞器（图4中未示出）的供电，从而保证切伞器工作，将伞绳切断，从而飞机与降落伞 分离。
[0045] 具体地，本实用新型实施例的飞机回收流程如下：
[0046] 首先，通过地面站，向无人机发送"开伞/或回收"指令，进入伞降回收模式，其中， 通过地面站向无人机发送"开伞/或回收"指令，对飞机的开伞进行判断。具体为：根据无 人机当前的速度、高度，回收场水平风速、风向的估算，计算出符合开伞的条件。然后，PIC 单片机采用查询的方式判断飞机是否触地，具体地，通过判断行程开关的状态，行程开关安 装在滑撬上，当飞机降落触地，行程开关闭合。当检测到行程开关的状态为低电平，则表明 飞机已经降落触地。如果飞机触地，则单片机进一步判断飞机是否开伞，具体为：单片机进 一步判断开伞信号，如果开伞信号处在宽脉冲（1. 7ms?2. 2ms为宽脉冲一开伞，窄脉冲一 关伞），表明飞机已经开伞降落，且飞机已经落地。如果飞机已经开伞，则单片机发出"切 伞"指令，完成切伞回收。具体为：结合切伞器工作条件：工作电流5A，信号有效时间不小于 50ms，单片机输出切伞信号，满足延时400ms，由于采取了防止误动作措施，实际输出280ms 高电平，控制切伞器供电输出5V/5A的电源，切伞器动作，将伞绳切断，飞机与降落伞分离。
[0047] 本实用新型实施例的切伞装置利用单片机、行程开关、切伞器等器件实现自动切 伞，基本原理：单片机判断行程开关的状态，如果状态为低电平，则表明飞机已经降落触地， 单片机进一步判断开伞信号，如果开伞信号处在宽脉冲（宽脉冲一开伞，窄脉冲一关伞）， 表明飞机已经开伞降落，且飞机已经落地，此时单片机输出切伞信号，控制切伞供电，保证 切伞器工作，将伞绳切断，从而飞机与降落伞分离。
[0048] 本实用新型实施例的另一方面，提供了一种切伞系统包括降落伞；以及本实用新 型实施例的切伞装置，该切伞装置设置在利用降落伞回收的飞机上，用于在飞机处于落地 状态下对降落伞执行切伞动作。
[0049] 综上所述，本实用新型实施例能够达到如下效果。
[0050] ①缩短伞体拖着机体在地面翻滚距离，减少对机体和机载设备的损坏最小化，增 加飞机回收利用次数。
[0051] ②增加上电瞬间的防误切伞功能，减少对切伞器的损坏。
[0052] ③切伞器的工作电流5A，该电路能的切伞信号及时断电，避免机载电池过放。
[0053] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本 领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种切伞装置，其特征在于，设置在利用降落伞回收的飞机上，所述切伞装置包括： 切伞器，用于对所述降落伞执行切伞动作； 行程开关，设置在所述飞机的滑撬上，用于在所述飞机落地的情况下输出电平信号，所 述电平信号用于反映所述飞机处于落地的状态；以及 控制器，与所述切伞器和所述行程开关分别相连接，用于检测所述电平信号并基于所 述电平信号控制所述切伞器执行所述切伞动作。
2. 根据权利要求1所述的切伞装置，其特征在于，所述切伞装置还包括： 电源监控电路，与所述切伞器相连接，用于控制所述切伞器的供电。
3. 根据权利要求2所述的切伞装置，其特征在于，所述电源监控电路包括： 场效应管，与所述切伞器相连接，用于向所述切伞器提供电能；以及 电源监控芯片，与所述控制器和所述场效应管分别相连接，用于接收所述控制器发送 的切伞信号，基于所述切伞信号控制所述场效应管向所述切伞器供电。
4. 根据权利要求3所述的切伞装置，其特征在于，所述电源监控芯片为TPS3307-33D芯 片。
5. 根据权利要求3所述的切伞装置，其特征在于，所述场效应管包括： 第一级场效应管，与所述电源监控芯片相连接； 第二级场效应管，与所述第一级场效应管和所述切伞器分别相连接。
6. 根据权利要求1至4中任一项所述的切伞装置，其特征在于，所述控制器包括单片 机。
7. 根据权利要求6所述的切伞装置，其特征在于，所述单片机为采用PIC12F508芯片的 单片机。
8. -种切伞系统，其特征在于，包括 降落伞；以及 权利要求1至7中任一项所述的切伞装置，设置在利用降落伞回收的飞机上，用于在所 述飞机处于落地状态下对所述降落伞执行切伞动作。
【文档编号】B64D17/80GK203876987SQ201420310377
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2014年6月11日
【发明者】徐宇擎, 何璇, 邢蕊 申请人:国家电网公司, 国网北京市电力公司