一种无人机电机断相监测保护装置的制作方法

本发明涉及无人机检测技术领域，具体涉及一种无人机电机断相监测保护装置。

背景技术：

在近几年的低压电动机损坏事故中，大约三分之一是电动机断相运行造成的。人们对于电机断相运行给电机造成的危害有着不同的观点，其中最主要体现在两点：第一点认为断相使电动机电流增大，导致电动机过热损坏；第二点认为断相导致电机绕组两端产生高压反电势使其击穿。实际上电机断相瞬间在绕组两端产生高于额定电压数倍的反电势给电机造成的危害远大于过热给电机造成的危害，而且断相故障不会自动排除，因此对电机的断相保护应采用瞬时动作保护而不是反时限特性保护和过热保护。

现有的电机运行异常监测设备多数是针对地面的，大型电机设备，虽然种类繁多，功能全面，具有检测、监控和报警功能的断相保护装置。现有技术应用面受限制，只能监测常规电机，对没有针对无人机的动力电机做监测，难以将异常信息传递到精密复杂的飞行控制系统，并为飞行提供故障的应对方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种无人机电机断相监测保护装置，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。

一种无人机电机断相监测保护装置，包括电调模块、无刷直流电机、电压取样信号转换电路、MCU模块和无人机飞控系统，所述电调模块与无刷直流电机连接，所述电压取样信号转换电路连接于电调和无刷直流电机的电路之间，电压取样信号转换电路、MCU模块和无人机飞控系统依次连接，无人机飞控系统还连接有降落伞驱动电路和报警单元，降落伞驱动电路连接有降落伞执行机构。

优选的，所述MCU模块通过CAN总线与无人机飞控系统连接。

优选的，所述MCU模块连接有无线信号发射模块。

优选的，所述MCU模块还连接有存储模块。

优选的，所述报警单元包括声音报警器和灯光报警器。

优选的，所述电压取样信号转换电路与电调和无刷直流电机之间的每一相电路均连接。

本发明的优点在于：

1、整个装置小巧轻便，安装至飞行器上的电调输出端即可；

2、对电机三相的电流、电压测量精度高，且可直接输出综合的电机状态信号，采用CAN总线的方式与飞行控制系统通信，飞控的黑匣子以及存储模块将记录这些数据，实现数据的双重保护，针对不同数量旋翼的无人机，每个电机都有一个控制电路；

3、在飞行器上电之初自检的过程中，虽然明显无电压电流，通过三项检测依然可以判断出是否断相，及时排除出隐患；

4、运行过程中检测出的数值如果与MCU之前的数据差异较大，预报警并继续检测，若确定诊断为异常，飞控根据装置MCU反馈回来的数据，以及传感器数据，自动执行迫降程序；

5、飞行器紧急迫降打开降落伞的前提条件是：所处的高度达到伞降要求、各个电机停转、姿态平稳；

6、MCU模块还可通过无线数据发射模块将采集的数据发送给地面控制中心，实现数据实时共享、共联。

附图说明

图1为本发明所述的一种无人机电机断相监测保护装置的结构原理图。

图2为本发明所述的一种无人机电机断相监测保护装置的工作流程图。

其中：1-电调模块，2-无刷直流电机，3-电压取样信号转换电路，4-MCU模块，5-无人机飞控系统，6-降落伞驱动电路，7-降落伞执行机构，8-报警单元，9-CAN总线，10-无线信号发射模块，11-存储模块。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

图1出示了无人机中单个电机的断相检测保护电路原理图，包括电调模块1、无刷直流电机2、电压取样信号转换电路3、MCU模块4和无人机飞控系统5，所述电调模块1与无刷直流电机2连接，所述电压取样信号转换电路3连接于电调和无刷直流电机2的电路之间，电压取样信号转换电路3、MCU模块4和无人机飞控系统5依次连接，无人机飞控系统5还连接有降落伞驱动电路6和报警单元8，降落伞驱动电路6连接有降落伞执行机构7，本发明的核心部分在于电压取样信号转换电路3和MCU模块，在实际的使用过程中，每个电机都有一个控制电路，MCU模块获取各个电机的参数后，能够判断和处理异常信号，并执行相应的动作命令，如迫降。

值得注意的是，所述MCU模块4通过CAN总线9与无人机飞控系统5连接，所述MCU模块4连接有无线信号发射模块10，MCU模块4还可通过无线数据发射模块将采集的数据发送给地面控制中心，实现数据实时共享、共联，所述MCU模块4还连接有存储模块11，存储模块11将记录这些数据，所述报警单元8包括声音报警器和灯光报警器。

在本实施例中，所述电压取样信号转换电路3与电调和无刷直流电机2之间的每一相电路均连接。

如图2所示，本发明的工作流程为：

(1)上电；

(2)初始化系统；

(3)启动自检程序；

(4)检测飞控传感器是否正常，如果正常，则判断动力系统是否正常，如果正常则运行正常飞行程序，如果上述两步均不正常，则启动报警模块，无人机将无法解锁启动和飞行；

(5)启动飞行后，判断动力系统是否正常，如果正常，则执行正常的飞行程序；如果不正常，则启动报警模块，进行预报警，然后再次判断动力系统是否正常，如果还是不正常，则再次启动报警模块，当无人机所处的高度达到伞降要求、各个电机停转、姿态平稳时，启动降落伞驱动电路6，降落伞执行机构7打开，打开降落伞，迫降。

基于上述，本发明具有如下优点：整个装置小巧轻便，安装至飞行器上的电调输出端即可；对电机三相的电流、电压测量精度高，且可直接输出综合的电机状态信号，采用CAN总线9的方式与飞行控制系统通信，飞控的黑匣子以及存储模块11将记录这些数据，实现数据的双重保护，针对不同数量旋翼的无人机，每个电机都有一个控制电路；在飞行器上电之初自检的过程中，虽然明显无电压电流，通过三项检测依然可以判断出是否断相，及时排除出隐患；运行过程中检测出的数值如果与MCU之前的数据差异较大，预报警并继续检测，若确定诊断为异常，飞控根据装置MCU反馈回来的数据，以及传感器数据，自动执行迫降程序；飞行器紧急迫降打开降落伞的前提条件是：所处的高度达到伞降要求、各个电机停转、姿态平稳；MCU模块4还可通过无线数据发射模块将采集的数据发送给地面控制中心，实现数据实时共享、共联。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。