基于立体电路的无人机飞控系统的制作方法

1.本发明涉及无人机技术领域，特别是涉及一种基于立体电路的无人机飞控系统。


背景技术：

2.飞控系统是无人机的核心部件，其功能是飞行悬停、姿态变化等信息通过各种传感器传回飞控，飞控再通过运算和判断发送各种指令，由执行机构完成动作和飞行姿态调整。飞控系统的各种功能模块数量较多，且因机架结构导致其集成难度较高，造成各功能模块间的电源电缆、通信电缆直接暴露在机舱环境中。因而存在以下问题：
3.1)电缆、天线等连接部件需留足够的余量才能完成安装，导致产品产生多余质量，整机组装难度也较高，不利于实现轻量化和批产化。
4.2)电缆是高效的电磁波接收天线和辐射天线，由于系统间及系统内部电缆较多且冗余，容易出现耦合，环路差模辐射等问题，直接影响到了整机系统是否能通过emc测试。


技术实现要素：

5.基于此，有必要提供一种体积小、组装简单且能够克服emc问题的基于立体电路的无人机飞控系统。
6.一种基于立体电路的无人机飞控系统，包括：
7.绝缘机壳，为具有相对的第一端及第二端的中空结构；所述绝缘机壳内具有沿所述第一端指向所述第二端的方向间隔设置有第一安装位、第二安装位及第三安装位；
8.大电流立体电路，形成于所述绝缘机壳的内壁，并与所述绝缘机壳形成一整体；所述大电流立体电路的两端分别延伸至所述第一安装位处及所述第二安装位处；
9.通信立体电路，形成于所述绝缘机壳的内壁，并与所述绝缘机壳形成一整体；所述通信立体电路与所述大电流立体电路间隔设置，且两端分别延伸至所述第一端及所述第二端；
10.主控电路板、电源电路板及无线通信电路板，间隔收容于所述绝缘机壳内；所述主控电路板可拆卸地安装于所述第一安装位上，并分别与所述大电流立体电路远离所述第二安装位的一端及所述通信立体电路远离所述第二端的一端电性接触；所述电源电路板可拆卸地安装于所述第二安装位上，并与所述大电流立体电路远离所述第一安装位的一端电性接触；所述无线通信电路板可拆卸地安装于所述第三安装位上，并与所述通信立体电路远离所述第一端的一端电性接触。
11.上述基于立体电路的无人机飞控系统，将大电流立体电路、通信立体电路形成于绝缘机壳内，并与绝缘机壳形成一个整体，安装时，只需要将主控电路板、电源电路板及无线通信电路板分别安装在绝缘机壳内的第一安装位、第二安装位及第三安装位上，即可通过大电流立体电路实现主控电路板与电源电路板之间的电性连接，通过通信立体电路实现主控电路板与无线通信电路板之间的通信连接，安装方便、快捷。而将大电流立体电路和通信立体电路与绝缘机壳形成一个整体，节省了布线空间，省去了电缆重量，有利于无人机的
小型化和轻量化发展。另外，相比于传统的基于立体电路的无人机飞控系统，本技术中的基于立体电路的无人机飞控系统中移除了大量的电缆，可避免了电缆盘绕在一起出现的衰减、串扰、耦合、环路差模辐射等emc问题。
附图说明
12.通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：
13.图1为本发明一实施例中基于立体电路的无人机飞控系统的结构示意图；
14.图2为图1所示基于立体电路的无人机飞控系统中通信立体电路包括导电线路和元器件时的剖视图；
15.图3为图1所示基于立体电路的无人机飞控系统中通信立体电路包括导电线路和自恢复保险丝时的剖视图；
16.图4为图1所示基于立体电路的无人机飞控系统中大电流立体电路、通信立体电路在绝缘机壳内的位置关系图。
17.具体实施方式中的附图标号说明：100、基于立体电路的无人机飞控系统；110、绝缘机壳；111、第一端；112、第二端；113、第一安装位；1131、第一连接孔；114、第二安装位；1141、第二连接孔；115、第三安装位；1151、安装孔；116、壳体；117、第一连接板；118、第二连接板；120、大电流立体电路；130、通信立体电路；131、导电线路；132、元器件；133、自恢复保险丝；140、主控电路板；142、第一数据通信引脚；150、电源电路板；160、无线通信电路板；162、第二数据通信引脚；170、第一连接件；180、第二连接件；190、第三连接件。
具体实施方式
18.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
19.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
20.在描述位置关系时，除非另有规定，否则当一元件被指为在另一元件“上”时，其能直接在其他元件上或亦可存在中间元件。亦可以理解的是，当元件被指为在两个元件“之间”时，其可为两个元件之间的唯一一个，或亦可存在一或多个中间元件。
21.在使用本文中描述的“包括”、“具有”、和“包含”的情况下，除非使用了明确的限定用语，例如“仅”、“由
……
组成”等，否则还可以添加另一部件。除非相反地提及，否则单数形式的术语可以包括复数形式，并不能理解为其数量为一个。
22.此外，附图并不是1：1的比例绘制，并且各元件的相对尺寸在附图中仅以示例地绘制，而不一定按照真实比例绘制。
23.正如背景技术中所述，传统的无人机飞控系统中，不但各功能模块数量较多，而且各功能模块之间通常都会通过暴露在机舱内电缆进行电性连接，而暴露在机舱环境中的大量电缆，需要留足够的余量才能完成安装，不但增加了整机的组装难度，而且还增加了无人机的重量。而且，由于电缆是高效的电磁波接收天线和辐射天线，而无人机飞控系统中的电缆多且冗余，在无人机使用过程中很容易出现耦合，环路差模辐射等emc问题。基于此，申请人提出了一种去电缆化的基于立体电路的无人机飞控系统。
24.图1至图3示出了本发明一实施例中基于立体电路的无人机飞控系统的结构示意图。为了便于说明，附图仅示出了与本发明实施例相关的部分结构。
25.请参阅图1至图3，本发明较佳实施例中的基于立体电路的无人机飞控系统100包括绝缘机壳110、大电流立体电路120、通信立体电路130、主控电路板140、电源电路板150及无线通信电路板160。
26.绝缘机壳110为具有相对的第一端111及第二端112的中空结构。绝缘机壳110内具有沿第一端111指向第二端112的方向间隔设置有第一安装位113、第二安装位114及第三安装位115。其中，绝缘机壳110可以为无人机机壳的一部分，也可以为无人机机壳的全部。当然，绝缘机壳110可以仅仅是中空的壳体116结构，也可以为由壳体116结构及设置于壳体116结构内其他结构组成的组件。当绝缘机壳110为组件时，绝缘机壳110中的各部件之间可以通过焊接、卡接等方式固定而成，也可以通过3d打印、注塑、机械加工等方式一体成型。具体在本实施例中，绝缘机壳110采用3d打印、注塑或机械加工的方式一体成型。
27.需要说明的是，第一安装位113、第二安装位114及第三安装位115可以为虚拟的安装位置，也可以为形成于绝缘机壳110内壁的凸起结构、板状结构、凹槽、孔等结构。
28.请一并参阅图3，大电流立体电路120形成于绝缘机壳110的内壁，并与绝缘机壳110形成一整体。大电流立体电路120的两端分别延伸至第一安装位113处及第二安装位114处。由此，大电流立体电路120连接于第一安装位113及第二安装位114之间。具体地，大电流立体电路120采用激光加工和化学镀的方式形成于绝缘机壳110的内壁，使得大电流立体电路120与绝缘机壳110集成为一个整体结构。
29.通信立体电路130形成于绝缘机壳110的内壁，并与绝缘机壳110形成一整体。通信立体电路130与大电流立体电路120间隔设置，且两端分别延伸至第一端111及第二端112。由此，通信立体电路130用于对位于绝缘机壳110内第一端111及第二端112的部件进行电性连接。具体地，通信立体电路130采用激光加工和化学镀的方式形成于绝缘机壳110的内壁，使得通信立体电路130与绝缘机壳110集成为一个整体结构。
30.主控电路板140、电源电路板150及无线通信电路板160间隔收容于绝缘机壳110内。主控电路板140可拆卸地安装于第一安装位113上，并分别与大电流立体电路120远离第二安装位114的一端及通信立体电路130远离第二端112的一端电性接触。电源电路板150可拆卸地安装于第二安装位114上，并与大电流立体电路120远离第一安装位113的一端电性接触。无线通信电路板160可拆卸地安装于第三安装位115上，并与通信电路板远离第一端111的一端电性接触。具体地，主控电路板140、电源电路板150及无线通信电路板160沿第一端111指向第二端112的方向依次间隔且平行设置。
31.如此在基于立体电路的无人机飞控系统100的组装过程中，将主控电路板140、电源电路板150及无线通信电路板160分别安装在绝缘机壳110内的第一安装位113、第二安装
位114及第三安装位115上，主控电路板140就可以分别与大电流立体电路120的一端及通信立体电路130的一端自动接通，电源电路板150就可以与大电流立体电路120的另一端自动接通，无线通信电路板160就可以与通信立体电路130的另一端自动接通，以实现主控电路板140、电源电路板150和无线通信电路板160之间的电连接，组装方便且快捷。
32.而且，在绝缘机壳110的内壁形成大电流立体电路120和通信立体电路130，并使得三者形成一个整体，从而使得去人机飞控系统实现去电缆化，既节省了布线空间、省去了电缆重量，又解决了由于电缆盘绕在一起而出现的衰减、串扰、耦合、环路差模辐射等emc问题。因此，上述基于立体电路的无人机飞控系统100实现了去电缆化，在实现组装方便、快捷的同时，还解决了电缆盘绕所带来的一系列emc问题，同时还有利于无人机的小型化和轻量化的发展。
33.请再次参阅图2，在一些实施例中，通信立体电路130包括形成于绝缘机壳110内壁的导电线路131及设置于导电线路111中的元器件132。导电线路131的两端分别与主控电路板140及无线通信电路板160电性接触。元器件132为电容、电阻、连接器、封装芯片、环境检测件中的一个或者几个。具体地，元器件132通过粘接等方式固定在绝缘机壳110的内壁，并与导电线路131电性连接或者电性接触。
34.如此，将元器件132固定在绝缘机壳110的内壁，以减少集成电路板(例如主控电路板、无线通信电路板等)上的元器件132数量，进而有利于集成电路板体积的减小，可进一步减小基于立体电路的无人机飞控系统100的体积，更加有利于无人机的小型化。
35.其中，环境检测件可以为温度传感器、湿度传感器、振动传感器等对环境敏感度较高的传感器，而将环境检测件固定在绝缘机壳110的内壁时，可在绝缘机壳110的内壁上选择最合适的位置进行固定，以期能够获得精准地测量数据。因此，将环境检测件设置的绝缘机壳110的内壁，可提高无人机的使用性能。
36.请再次参阅图3，在一些实施例中，通信立体电路130包括形成于绝缘机壳110内壁的导电线路131及设置于导电线路131上的自恢复保险丝133。导电线路131的两端分别与主控电路板140及无线通信电路板160电性接触。自恢复保险丝120固定在绝缘机壳110的内壁，并用于使导电线路131导通或不导通。
37.当没有大额电流通过时，当没有大额电流通过导电线路131时，自恢复保险丝133可实现对主控电路板140和无线通信电路板160之间电路的导通；当由于短路或过载时使得导电线路131出现大额电流时；自恢复保险丝133形成高阻状态，导电线路131中的工作电流迅速减小，从而可对弹性立体电路进行限制和保护，以达到短路或过载保护的目的，提高了上述基于立体电路的无人机飞控系统100的使用安全性。
38.在上述两个实施例中，导电线路131形成于绝缘机壳110的内壁，并与绝缘机壳110形成一整体。
39.请一并参阅图4，在一些实施例中，绝缘机壳110包括呈两端开口的中空筒状结构的壳体116、作为第一安装位113的第一安装板、作为第二安装位114的第二安装板及作为第三安装位115的第三安装板。第一安装板、第二安装板及第三安装板凸设于壳体116的内壁。其中，第一安装板、第二安装板及第三安装板可以通过焊接、粘接等方式与壳体116固定连接，也可以通过浇铸、3d打印等方式与机壳一体成型。具体在本实施例中，第一安装板、第二安装板、第三安装板及壳体116之间采用3d打印、注塑或机械加工的方式一体成型。
40.大电流立体电路120形成于壳体116的内壁、第一安装板的表面及第二安装板的表面，并分别与壳体116、第一安装板及第二安装板形成一整体。大电流立体电路120的两端分别位于第一安装板的表面及第二安装板的表面上。通信立体电路130形成于壳体116的内壁，并与壳体116的内壁形成一整体。
41.主控电路板140可拆卸安装于第一安装板上，并分别与第一安装板上的大电流立体电路120及第一端111的通信立体电路130电性接触。电源电路板150可拆卸地安装于第二安装板上，并与第二安装板上的大电流立体电路120电性接触。无线通信电路板160可拆卸地安装于第三安装板上，并与第二端112的通信立体电路130电性接触。其中，主控电路板140、电源电路板150、无线通信电路板160可以通过螺接、卡接、锁扣锁合等方式分别可拆卸地安装在第一安装板、第二安装板及第三安装板上。
42.由此，相比于将主控电路板140、电源电路板150及无线通信电路板160向壳体116的内壁直接安装，第一安装板、第二安装板及第三安装板的设置，进一步简化了基于立体电路的无人机飞控系统100的组装工作。
43.进一步地，在一些实施例中，第一安装板、第二安装板及第二安装板分别开设有第一连接孔1131、第二连接孔1141及第三连接孔1151。大电流立体电路120的一端经第一安装板的表面延伸至第一连接孔1131的内壁，另一端经第二安装板的表面延伸至第二连接孔1141的内壁。主控电路板140、电源电路板150及无线通信电路板160上分别形成有第一导电孔(图未示)、第二导电孔(图未示)及安装孔(图未示)。
44.基于立体电路的无人机飞控系统100还包括具有导电性能的第一连接件170、具有导电性能的第二连接件180及第三连接件190。第一连接件170依次穿设于第一导电孔141及第一连接孔1131，以将主控电路板140与第一安装板可拆卸地连接。第二连接件180依次穿设于第二导电孔151及第二连接孔1141，以将电源电路板150与第二安装板可拆卸地连接。第三连接件190依次穿设于安装孔1151及第三连接件190，以将无线通信电路板160与第三安装板可拆卸地连接。其中，第一连接件170、第二连接件180及第三连接件190可以为螺栓、螺钉、插销、销轴等。
45.具体地，第一连接件170的一端穿设于第一导电孔141，并与第一导电孔141的内壁电性接触，另一端连接于第一连接孔1131内；第二连接件180的一端穿设于第二导电孔151，并与第二导电孔151的内壁电性接触，另一端连接于第二连接孔1141。
46.在基于立体电路的无人机飞控系统100组装过程中，只需要将第一连接件170插入对齐的第一连接孔1131及第一导电孔141内，将第二连接件180插入对齐的第二连接孔1141和第二导电孔151，将第三连接件190插入对齐的第三连接孔1151及第三连接孔，即可实现主控电路板140、电源电路板150及无线通信电路板160在绝缘机壳110内的安装，更进一步简化了基于立体电路的无人机飞控系统100的组装过程。
47.更进一步地，在一些实施例中，第一连接件170、第二连接件180及第三连接件190均为螺纹紧固件.第一连接孔1131、第二连接孔1141及第三连接孔1151均为螺纹孔.第一连接件170的一端穿设于第一导电孔141内，另一端螺接于第一连接孔1131内。第二连接件180的一端穿设于第二导电孔151内，另一端螺接于第二连接孔1141内。第三连接件190的一端穿设于安装孔内，另一端螺接于第三连接孔1151内。故而，在加工及使用过程中，只需要拧转第一连接件170、第二连接件180及第三连接件190就可以实现主控电路板140、电源电路
板150及无线通信电路板160的拆装，更进一步提高了基于立体电路的无人机飞控系统100组装的便利性。再者，螺纹紧固件为标准件，故将第一连接件170、第二连接件180及第三连接件190均设为螺纹紧固件，有利于无人机加工成本的降低。
48.进一步地，在一些实施例中，绝缘机壳110还包括凸设于第一端111内壁的第一连接板117及凸设于第二端112内壁的第二连接板118。其中，第一连接板117及第二连接板118可以通过焊接、粘接等方式固定在壳体116的内壁，也可以通过注塑等方式与壳体116一体成型，通信立体电路130的一端延伸至第一连接板117的表面，并与第一连接板117形成一整体。通信立体电路130的另一端延伸至第二连接板118的表面，并与第二连接板118形成一整体。主控电路板140与第一连接板117上的通信立体电路130电性接触。无线通信电路板160与第二连接板118上的通信立体电路130电性接触。
49.具体地，绝缘机壳110采用3d打印、注塑或机械加工的方式一体成型时，第一连接板117、第二连接板118及壳体116之间均采用3d打印、注塑或机械加工的方式一体成型。
50.而第一连接板117及第二连接板118的设置，可使得通信立体电路130的两端均可朝向壳体116中轴线的方向延伸，以方便与安装在第一安装板上的主控电路板140以及安装在第三安装板上的无线通信电路板160电性接触，进而使得基于立体电路的无人机飞控系统100的组装更为便利。
51.具体地，通信立体电路130的一端在水平面上的正投影与主控电路板140在水平面上的正投影部分重合；通信立体电路130的另一端在水平面上的正投影与主控电路板140在水平面上的正投影部分重合。上述水平面是指与第一端111指向第二端112的方向垂直的平面。
52.具体地，当通信立体电路130包括导电线路131时，导电线路131一端延伸至第一连接板117的表面，并与第一连接板117形成一整体，另一端延伸至第二连接板118的表面，并与第二连接板118形成一整体。
53.更进一步地，在一些实施例中，主控电路板140通过第一数据通信引脚142与第一连接板117上的通信立体电路130电性接触。无线通信电路板160通过第二数据通信引脚162与第二连接板118上的通信立体电路130电性接触。具体地，第一连接板117与主控电路板140部分重叠，第二连接板118与无线通信电路板160部分重叠，以方便通信立体电路130分别与主控电路板140及无线通信电路板160电性接触。
54.而第一数据通信引脚142及第二数据通信引脚162的设置，可保证通信立体电路130分别与主控电路板140及无线通信连接板之间接触的可靠性，有利于基于立体电路的无人机飞控系统100的连接可靠性的提高。
55.在一些实施例中，绝缘机壳110为中空筒状结构。第一端111与第二端112之间的连线与绝缘机壳110的中轴线重合。由此，当绝缘机壳110竖向放置时，第一端111指向第二端112的方向为竖直方向。第一安装位113、第二安装位114及第二安装位114均为多个。多个第一安装位113、多个第二安装位114及多个第三安装为均沿绝缘机壳110的周向间隔设置。其中，第一安装位113、第二安装位114及第三安装位115的数量可以相同，也可以不同。
56.主控电路板140与每个第一安装位113可拆卸地连接。电源电路板150与每个第二安装位114可拆卸地连接。无线通信电路板160与每个第三安装位115可拆卸地连接。如此，主控电路板140、电源电路板150及无线通信电路板160均可以实现多点固定，以提高基于立
体电路的无人机飞控系统100的结构稳固性。
57.进一步地，在一些实施例中，大电流立体电路120及通信立体电路130均为多个。多个大电流立体电路120、多个第一安装位113及多个第二安装位114的数量相同，且一一对应设置。每个大电流立体电路120的一端延伸至对应的第一安装位113，另一端延伸至对应的第二安装位114。多个通信立体电路130间隔设置。
58.主控电路板140分别与每个第一安装位113上的大电流立体电路120及第一端111的每个通信立体电路130电性接触，电源电路板150与每个第二安装位114上的大电流立体电路120电性接触。无线通信电路板160与第二端112的每个通信立体电路130电性接触。将大电流立体电路120及通信立体电路130均设置为独立且间隔的多个，增加了相邻大电流立体电路120、相邻的通信立体电路130之间的电气安全距离，有利于基于立体电路的无人机飞控系统100中电气安全性的提高。
59.具体地，当绝缘机壳110包括壳体116、第一连接板117及第二连接板118时，多个通信立体电路130的一端均间隔形成于第一连接板117上，另一端均间隔形成于第二连接板118上。
60.更进一步地，在一些实施例中，大电流立体电路120及通信立体电路130均为微带线。绝缘机壳110的内壁形成有多个间隔设置的第一凹槽(图未示)及多个间隔设置的第二凹槽(图未示)。多个第一凹槽、多个第一安装位113及多个第二安装位114的数量相同，且一一对应。每个第一凹槽由对应的第一安装位113延伸至对应的第二安装位114。每个第二凹槽由第一端111延伸至第二端112。当绝缘机壳110包括壳体116、第一安装板、第二安装板及第三安装板时，每个第一凹槽形成于壳体116的内壁，且两端分别位于第一安装板及第二安装板的表面；当绝缘机壳110还包括第一连接板117及第二连接板118时，每个第二凹槽形成于壳体116的内壁，且两端分别位于第一连接板117及第二连接板118的表面。其中，第一凹槽及第二凹槽可以通过3d打印、机械加工等方式形成。具体在本实施例中，第一凹槽及第二凹槽采用激光加工的方式形成。
61.每个大电流立体电路120包括采用化学镀的方式形成于对应的第一凹槽内的第一导电层(图未示)及采用化学镀的方式形成于第一导电层上的第一防护层(图未示)。每个第一导电层的两端分别与主控电路板140及电源电路板150电性接触。
62.每个通信立体电路130包括采用化学镀的方式形成于第二凹槽内的第二导电层(图未示)及采用化学镀的方式形成于第二导电层上的第二防护层(图未示)。每个第二导电层的两端分别与主控电路板140及无线通信电路板160电性接触。
63.在基于立体电路的无人机飞控系统100加工过程中，先利用激光加工等方式在绝缘机壳110的内壁形成多个间隔的第一凹槽及第二凹槽；之后再在第一凹槽及第二凹槽内进行镀铜、镀银等化学镀处理，以分别在第一凹槽及第二凹槽内形成第一导电层及第二导电层；然后再在第一导向层及第二导电层上进行镀镍或镀金处理，以在导电层上形成防护层，至此以完成在绝缘机壳110的内壁上加工大电流导电电路和通信立体电路130的工作。
64.由此，第一导电层及第二导电层被第一防护层及第二防护层包裹，可降低第一导电层和第二导电层在长时间使用后发生氧化、腐蚀等的概率，使得大电流立体电路120及通信立体电路130具有较高的导电可靠性和较长的使用寿命。而且，将每个大电流立体电路120及每个通信立体电路130均设置为微带线，有利于基于立体电路的无人机飞控系统100
体积的减小，有利于无人机的进一步小型化。
65.更进一步地，在一些实施例中，第一导电层的厚度大于或等于35微米。第一导电层的宽度大于或等于5毫米。第二导电层的厚度大于或等于10微米。第二导电层的宽度大于或等于0.2毫米。如此，可在保证大电流立体电路120及通信立体电路130在具有较小体积的同时，还保证能够输送较大的电流信号及数据信号。
66.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
67.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。