一种远程电机控制方法及系统与流程

本公开涉及无人机技术领域，尤其涉及一种远程电机控制方法及系统。

背景技术：

随着科技的发展，无人机技术得到了极大的发展，无人机技术也开始应用于各个领域。同时，无人机技术也在快速的向前发展，各种新的技术出现并逐步应用到无人机上。

目前，无人机的控制电机大都是有线遥控模式或者红外遥控模式，而且仅限于在地面上应用，有线或者红外遥控对于近距离的快门触发比较实用，但无法对飞行在高空中距离地面起飞点超过1Km无人机上的电机进行控制，更不可能实现超视距10KM外的电机进行控制。

技术实现要素：

为克服相关技术中存在的问题，本公开实施例提供一种远程电机控制方法及系统。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种远程电机控制系统，包括：

脉宽信号发生器、无线发射模块、无线接收模块和单片机；

所述的脉宽调制信号发生器与无线发射模块连接；无线发射模块与无线接收模块进行无线通讯并发送脉宽调制信号；无线接收模块接收所述脉宽调制信号，并将所述脉宽调制信号通过单片机的一个I/O端口进行识别，根据所述脉宽调制信号的每个周期高电平脉宽的大小和采集限位开关的高低电平判断电机的转动方向和舵机的动作。

所述脉宽调制信号的触发信号由地面计算机产生；

所述脉宽调制信号的触发信号通过地面计算机的RS232串口与发射数据传输电台连接，将所述脉宽调制信号的触发信号经无线传输方式发送至接收数据传输电台；

所述接收数据传输电台通过RS232串口与所述脉宽信号发生器连接。

所述脉宽信号发生器为航空级无人机自动驾驶仪，优选为iFLY-F2A自动驾驶仪。

所述脉宽调制信号发生器产生脉宽调制信号的脉宽信号周期长度为20ms，高电平脉宽为0.5ms至2.5ms。

所述脉宽调制信号发生器、无线发射模块为Futaba T14SG遥控器；所述无线接收模块为R6014HS接收机；所述单片机为STM32F103的单片机。

根据本公开的另一方面，提供一种远程电机控制方法，包括：

脉宽调制信号发生器产生脉宽调制信号；

无线发射模块无线发送脉宽调制信号；

无线接收模块无线接收所述脉宽调制信号，并将所述脉宽调制信号通过单片机的一个I/O端口进行识别；

根据所述脉宽调制信号的每个周期高电平脉宽的大小和采集限位开关的高低电平判断电机的转动方向和舵机的动作。

所述脉宽调制信号发生器产生一脉宽调制信号，该脉宽调制信号经无线发射模块的发射及无线接收模块的接收后送达单片机的I/O端口，单片机开始实时监测I/O端口信号；

当所述单片机的I/O端口采集的脉宽信号一个周期内的高电平时间为T0，800us＜T0＜1200us，且顺着电机转动方向的限位开关没有触发前，该电源信号输出为+12V，电机正转。

当单片机的I/O端口采集的脉宽信号一个周期内的高电平时间为T0，800us＜T0＜1200us，且顺着电机转动方向的限位开关已经触发，该电源信号输出为0V，电机停转。

当单片机的I/O端口采集的脉宽信号一个周期内的高电平时间为T0，1400us＜T0＜2200us，且顺着电机反向转动方向的限位开关没有触发前，该电源信号输出为-12V，电机反转。

当单片机的I/O端口采集的脉宽信号一个周期内的高电平时间为T0，1400us＜T0＜2200us，且顺着电机转动方向的限位开关已经触发，该电源信号输出为0V，电机停转。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

采用了航模级遥控器及其接收机或收发数据电台，实现了远程控制电机的功能。采用了收发数据传输电台作为数据传输的工具，受障碍物的影响很小，可以在城市环境下使用，大大提高了控制信号的抗干扰能力。设计的脉宽信号的周期为20ms，高电平脉宽为0.5ms至2.5ms，此种脉宽调制信号被广泛应用到无人机或航模领域，通用性强。产品结构紧凑，体积小，重量轻特别适合轻型无人机的搭载，为轻型无人机远程控制电机实现机械控制提供了保证。结构简单、电路清晰、可靠性高、低功耗、节省成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种远程电机控制系统结构示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种远程电机控制方法原理流程图。

图3是根据一示例性实施例示出的另一种远程电机控制系统结构示意图。

图4是根据一示例性实施例示出的另一种远程电机控制系统结构示意图。

图5是根据一示例性实施例示出的另一种远程电机控制方法原理流程图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的一种远程电机控制系统结构示意图，包括：

脉宽信号发生器、无线发射模块、无线接收模块和单片机；

所述的脉宽调制信号发生器与无线发射模块连接；无线发射模块与无线接收模块进行无线通讯并发送脉宽调制信号；无线接收模块接收所述脉宽调制信号，并将所述脉宽调制信号通过单片机的一个I/O端口进行识别，根据所述脉宽调制信号的每个周期高电平脉宽的大小和采集限位开关的高低电平判断电机的转动方向和舵机的动作。

这里的脉宽信号发生器指的是根据输入的数据或者手动改变机械结构进行产生检测电压的变化，根据电压的变化，输出的脉宽也随之变化的电子装置。无线发射模块是把脉宽信号通过无线链路的发射单元。无线接收模块是接收发射单元发送的的数据包，然后转换为PWM脉宽信号。单片机是对PWM脉宽信号的高电平值进行采集然后根据脉宽值的大小进行判断。同时，还包括电机、舵机，是执行机构，单片机根据脉宽值和限位开关综合判断，产生电机正、反转或停转的指令，舵机转动位置的指令。

本实施例的基本原理是：由脉宽调制信号产生一特定脉冲宽度的脉宽调制信号，脉宽调制信号经无线发射模块发送给无线接收模块，无线接收模块接收脉宽调制信号后通过单片机的I/O端口传送给单片机的中央处理器，由中央处理器对脉冲宽度进行识别，识别确认后，单片机的另一I/O端口产生一高电平信号控制MOS管导通，再由另一个I/O端口控制继电器输出正向或者反向电压信号，继而将电源输出给电机。

该系统包括脉宽调制信号发生器、无线发射模块、无线接收模块、单片机、电机和舵机、机械结构，所述脉宽调制信号发生器产生一脉宽调制信号，该脉宽调制信号发生器与无线发射模块连接，无线发射模块将脉宽调制信号发出，无线发射模块与无线接收模块无线通讯，无线接收模块接收脉宽调制信号，并将脉宽调制信号通过单片机的一个I/O端口将脉宽信号送达单片机的中央处理器识别判断，单片机的一路电源输出与电机连接，最后电机驱动机械结构动作。

在一个实施例中，脉宽调制信号的触发信号由地面计算机产生；

所述脉宽调制信号的触发信号通过地面计算机的RS232串口与发射数据传输电台连接，将所述脉宽调制信号的触发信号经无线传输方式发送至接收数据传输电台；

所述接收数据传输电台通过RS232串口与所述脉宽信号发生器连接，

在一个实施例中，脉宽信号发生器为航空级无人机自动驾驶仪，优选为iFLY-F2A自动驾驶仪。

在一个实施例中，所述脉宽调制信号发生器产生脉宽调制信号的脉宽信号周期长度为20ms，高电平脉宽为0.5ms至2.5ms。

在一个实施例中，所述脉宽调制信号发生器、无线发射模块为Futaba T14SG遥控器；所述无线接收模块为R6014HS接收机；所述单片机为STM32F103的单片机。

进一步的，如图2所示，为根据一示例性实施例示出的一种远程电机控制方法原理流程图，其中，

步骤21，脉宽调制信号发生器产生脉宽调制信号；

步骤22，无线发射模块无线发送脉宽调制信号；

步骤23，无线接收模块无线接收所述脉宽调制信号，并将所述脉宽调制信号通过单片机的一个I/O端口进行识别；

步骤24，根据所述脉宽调制信号的每个周期高电平脉宽的大小和采集限位开关的高低电平判断电机的转动方向和舵机的动作。

在一个实施例中，所述脉宽调制信号发生器产生一脉宽调制信号，该脉宽调制信号经无线发射模块的发射及无线接收模块的接收后送达单片机的I/O端口，单片机开始实时监测I/O端口信号；

在一个实施例中，当所述单片机的I/O端口采集的脉宽信号一个周期内的高电平时间为T0，800us＜T0＜1200us，且顺着电机转动方向的限位开关没有触发前，该电源信号输出为+12V，电机正转。

在一个实施例中，当单片机的I/O端口采集的脉宽信号一个周期内的高电平时间为T0，800us＜T0＜1200us，且顺着电机转动方向的限位开关已经触发，该电源信号输出为0V，电机停转。

在一个实施例中，当单片机的I/O端口采集的脉宽信号一个周期内的高电平时间为T0，1400us＜T0＜2200us，且顺着电机反向转动方向的限位开关没有触发前，该电源信号输出为-12V，电机反转。

在一个实施例中，当单片机的I/O端口采集的脉宽信号一个周期内的高电平时间为T0，1400us＜T0＜2200us，且顺着电机转动方向的限位开关已经触发，该电源信号输出为0V，电机停转。

进一步的，如图3所示，为根据一示例性实施例示出的另一种远程电机控制系统结构示意图，其中，

所述脉宽调制信号发生器、无线发射模块为航模级遥控器，具体可选用日本Futaba T14SG遥控器，该遥控器可产生一周期为20ms，高电平持续时间为0.5ms至2.5ms的脉宽信号；脉宽信号经过调制以无线信号方式发出，接收机选用与Futaba T14SG遥控器配套的R6014HS接收机，遥控器发出的脉宽调制信号由R6014HS接收机接收，R6014HS接收机的输出端与单片机的I/O口连接，将此脉宽调制信号传送到单片机的中央处理器，所述单片机选用STM32F103型号的单片机，单片机的中央处理单元通过软件编程的方式预先设定好要检测的脉冲宽度范围，并通过输入I/O口实时检测输入的脉宽信号的高电平脉冲宽度，当单片机采集的每个周期内高电平的脉冲宽度值在800us至1200us或者1400us至2200us内，单片机根据脉宽值所在范围就会在控另两个I/O口分别控制MOS管和继电器的控制引脚，继而控制电源输出端给电机供电，实现对机械结构的控制。本实施例中有效快门触发距离为1公里左右。

进一步的，如图4所示，为根据一示例性实施例示出的另一种远程电机控制系统结构示意图，其中，

本实例中增加一脉宽调制信号触发器，是一台安装有控制操作软件的地面站计算机，所述脉宽调制信号发生器为无人机自动驾驶仪，无线发射模块选用数据传输电台。地面站计算机发出对控制电机的触发信号，通过与电脑RS232串口连接的数据传输电台将此信号经过调制后以无线方式发出；所述无线接收模块为另一个数据传输电台，数据传输电台接收到此无线信号后进行解调，然后将信号通过RS232接口传送到无人机自驾仪，自驾仪接收此信号并产生周期为20ms，高电平持续时间为0.5ms至2.5ms，自驾仪的输出端与单片机的I/O相连，将脉宽信号传送到单片机的中央处理器，当单片机采集的每个周期内高电平的脉冲宽度值在800us至1200us或者1400us至2200us内，单片机根据脉宽值所在范围就会在控另两个I/O口分别控制MOS管和继电器的控制引脚，继而控制电源输出端给电机供电，实现对机械结构的控制。本实施例的有效控制距离为60KM，而且受障碍物的影响很小。可以在城市环境下使用，大大提高了本实施例的抗干扰能力。

进一步的，如图5所示，为根据一示例性实施例示出的另一种远程电机控制方法原理流程图，其中，

脉宽调制信号发生器产生一脉宽调制信号，该脉宽调制信号经无线发射模块的发射及无线接收模块的接收后送达单片机的I/O端口，单片机开始实时监测I/O端口信号；

当所述单片机的I/O端口采集的脉宽信号一个周期内的高电平时间为T0，800us＜T0＜1200us，且顺着电机转动方向的限位开关没有触发前，该电源信号输出为+12V，电机正转。

当单片机的I/O端口采集的脉宽信号一个周期内的高电平时间为T0，800us＜T0＜1200us，且顺着电机转动方向的限位开关已经触发，该电源信号输出为0V，电机停转。

当单片机的I/O端口采集的脉宽信号一个周期内的高电平时间为T0，1400us＜T0＜2200us，且顺着电机反向转动方向的限位开关没有触发前，该电源信号输出为-12V，电机反转。

当单片机的I/O端口采集的脉宽信号一个周期内的高电平时间为T0，1400us＜T0＜2200us，且顺着电机转动方向的限位开关已经触发，该电源信号输出为0V，电机停转。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。