一种无人机的航向控制盘的制作方法

本发明属于无人机操作领域，具体涉及一种无人机的航向控制盘。

背景技术：

无人机飞行时，定量的调整无人机航向或控制无人机定向飞行是非常重要而且频率较高的操作，现有方法是通过鼠标拖动软件界面的航向控制光标或操纵无人机姿态控制杆调整航向。通过鼠标调整航向存在航向控制与其它操作之间频繁切换使用鼠标的问题，尤其在软件界面中航向控制区域与其它操作区域较远时，要求鼠标移动快而且准确，这样给操作人员带来不便，而且影响航向控制即时性。另外，操作无人机姿态控制杆调整航向是通过持续的调整无人机姿态来逐步的调整航向，无法即时输出定量的航向控制量。除此之外，当在一些特定情况下，需要向无人机连续发出连续的航向控制量时，用鼠标与无人机姿态控制杆操作非常不方便。

技术实现要素：

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种无人机的航向控制盘，操作人员用手握住控制盘，旋转至指定航向角，按压控制盘即可向无人机发出定量的航向控制量。也可持续按压并旋转控制盘，向无人机发出连续的航向控制量。

本发明的技术方案是：一种无人机的航向控制盘，其特征在于：包括手柄组合和开关阻尼装置，两者为同轴设置；

所述手柄组合包括刻度面板、指示盘、盘帽、限位片、轴套、固定销、电位器安装盘和电位器；所述电位器固定于电位器安装盘上，其电位器轴依次穿过的所述电位器安装盘、刻度面板和轴套的中心通孔，并通过沿径向穿过的固定销将所述电位器轴和轴套固定；所述指示盘为圆板结构，其上端面中心处设置有圆柱凸台，所述圆柱凸台的外周面开有螺纹，中心轴处开有腰子型通孔；所述轴套的截面形状为腰子型，同轴套装于所述指示盘的腰子型通孔内，并为间隙配合，所述轴套的轴向长度大于指示盘的腰子型通孔的轴向长度；所述轴套上端安装有限位片，防止所述指示盘从轴套上端脱离；所述盘帽的中心孔开有内螺纹，与所述指示盘的外螺纹配合安装，通过转动所述盘帽能够同步转动指示盘和电位器轴；

所述开关阻尼装置包括第一固定板、第二固定板、第三固定板、阻尼组件、开关触碰组件、微动开关、连接柱和电路板；所述第一固定板、第二固定板和第三固定板相互平行并同轴设置，其中第一固定板和第二固定板中心处开有圆通孔，用于放置所述电位器；多个所述阻尼组件和多个开关触碰组件沿周向均布于所述第一固定板和第二固定板之间，阻尼组件和开关触碰组件交替设置，其中心轴均与所述第一固定板中心轴平行；所述第二固定板和第三固定板之间通过沿周向设置的连接柱固定连接；所述第三固定板的端面上沿周向均布有多个微动开关，与所述开关触碰组件一一对应设置；所述电路板固定于第三固定板上；

所述阻尼组件包括阻尼顶杆、阻尼调节弹簧、调节螺栓以及阻尼组件壳体；所述阻尼组件壳体为圆管结构，两端分别与所述第一固定板和第二固定板固定；所述阻尼顶杆、阻尼调节弹簧、调节螺栓依次同轴安装于阻尼组件壳体内，所述阻尼顶杆一端依次穿过所述第一固定板、刻度面板与指示盘下表面接触，用于给所述指示盘的转动提供摩擦力；阻尼顶杆的另一端沿周向设置有凸起，与所述第一固定板配合限位；所述调节螺栓与阻尼组件壳体下端内周面为螺纹配合，通过转动调节螺栓改变其轴向位置，进而改变所述阻尼调节弹簧压缩状态，从而调节了所述阻尼调节弹簧对阻尼顶杆压力，以及所述阻尼顶杆对指示盘下表面的压力；

所述开关触碰组件包括开关触碰顶杆、缓冲弹簧、限位弹簧、开关触碰底杆以及开关触碰组件壳体；所述开关触碰顶杆和开关触碰底杆均在其一端同轴设置有圆板；所述开关触碰组件壳体为圆管结构，两端分别与所述第一固定板和第二固定板固定；所述开关触碰顶杆、缓冲弹簧、开关触碰底杆和限位弹簧依次同轴安装于开关触碰组件壳体内；所述开关触碰顶杆依次穿过第一固定板、刻度面板，并与所述指示盘下表面对应，当指示盘被向下按压时，开关触碰顶杆被指示盘下表面挤压，当指示盘未被向下按压时，开关触碰顶杆与指示盘下表面存在间隙；所述开关触碰顶杆的圆板一端与所述第一固定板配合限位；所述开关触碰底杆穿过第二固定板与所述微动开关的触碰头相对；所述缓冲弹簧位于开关触碰顶杆和开关触碰底杆的圆板之间，所述限位弹簧套装于所述开关触碰底杆上，并位于所述开关触碰底杆的圆板与第二固定板之间；

所述第一固定板与刻度面板同轴固定；

所述盘帽被转动或被按压时，指示盘沿着轴向移动，推动所述开关触碰组件的开关触碰顶杆、开关触碰底杆轴向位移，实现微动开关闭合。

本发明的进一步技术方案是：所述阻尼组件、开关触碰组件和微动开关的数量均为3个。

本发明的进一步技术方案是：所述电位器安装盘的端面上沿周向开有3个圆弧型滑槽，用于调整所述电位器的安装角度；通过3组螺钉分别穿过3个圆弧型滑槽将所述电位器安装盘安装于刻度面板的下方；当需要调整所述电位器的安装角度时，松开所述电位器安装盘与刻度面板的连接螺钉，转动所述电位器安装盘可调节所述电位器的安装角度。

本发明的进一步技术方案是：所述刻度面板上均布有3个阻尼顶杆通孔和3个开关触碰顶杆通孔；其上端面中心处设置有圆环形的指示盘止位凸台，当所述的指示盘被按压时，确保指示盘与刻度面板上表面存在一定间隙，阻止指示盘与刻度面板上表面接触，从而避免了转动指示盘时和刻度面板上表面产生摩擦。

本发明的进一步技术方案是：所述刻度面板中心处还设有电位器轴孔。

本发明的进一步技术方案是：所述的刻度面板上每间隔2度标识短刻度线，每间隔10度标识长刻度线，在长刻度线附近标识刻度值，分别为0、10、20、30直到360；在指示盘上标识指示箭头，指示箭头指向的刻度面板的刻度值即为航向值。

本发明的进一步技术方案是：所述的指示盘中心的腰子型孔高度为15mm，横截面形状为腰子型的轴套高度为20mm，指示盘安装套在轴套上能够相对轴套沿着轴向滑动5mm。

本发明的进一步技术方案是：所述电路板包括单片机和用于零位补偿的补偿电位器，所述单片机分别与3个微动开关、电位器、补偿电位器连接。

本发明的进一步技术方案是：所述单片机的型号为c8051f404。

有益效果

本发明的有益效果在于：本发明基于一种无人机的航向控制盘，主要包含盘帽、指示盘、刻度面板、电位器、补偿电位器、阻尼组件、开关触碰组件、微动开关、单片机。用手按压、旋转盘帽与指示盘，通过开关触碰组件触动微动开关；其中阻尼组件为盘帽、指示盘转动提供摩擦力，保证指示盘准确的旋转到指定位置。在实际应用中，航向控制盘易于用手操作，输出位置准确，与以往传统航向控制方法相比，方便了操作人员对无人机航向控制。

附图说明

图1为本发明航向控制盘分解图。

图2为本发明手柄组合分解图。

图3为本发明手柄组合装配图。

图4为本发明指示盘与轴套安装。

图5为本发明电位器安装。

图6为本发明刻度面板。

图7为本发明刻度面板与指示盘标识。

图8为本发明开关阻尼装置分解图。

图9为本发明第一固定板。

图10为本发明第二固定板。

图11为本发明阻尼组件安装。

图12为本发明开关触碰组件安装。

图13为本发明电路连接。

图14为本发明航向值计算。

附图标记说明：1.手柄组合2.开关阻尼装置3.刻度面板4.第一固定板5.指示盘6.阻尼顶杆7.开关触碰顶杆8.盘帽9.限位片10.轴套11.固定销12.电位器安装盘13.电位器14.电位器轴15.腰子型孔16.圆弧型滑槽17.阻尼顶杆通孔18.开关触碰顶杆通孔19.指示盘止位凸台20.电位器轴孔21.指示箭头22.阻尼组件23.开关触碰组件24.第二固定板25.第三固定板26.微动开关27.连接柱28.电路板29.阻尼组件顶杆通孔30.开关触碰组件顶杆通孔31阻尼组件调节通孔32.开关触碰组件底杆通孔33.阻尼调节弹簧34.调节螺栓35.阻尼组件壳体36.缓冲弹簧37.限位弹簧38.开关触碰底杆39.开关触碰组件壳体40.触碰头41.单片机42.补偿电位器。

a.电位器数据b.补偿电位器数据c.累加值d.累加角度值k.转换系数。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参阅图1，本发明一种无人机的航向控制盘由手柄组合1、开关阻尼装置2组成。开关阻尼装置2的第一固定板4与手柄组合1的刻度面板3连接，实现手柄组合1与开关阻尼装置2固连为整体。开关阻尼装置2上的3个阻尼顶杆6穿过刻度面板3上通孔与手柄组合1中的指示盘5下表面接触，为指示盘5旋转提供摩擦力。开关阻尼装置2上的3个开关触碰顶杆7穿过刻度面板3上通孔与手柄组合1中的指示盘5下表面对应，当指示盘5被按压时，指示盘5推动3个开关触碰顶杆7触发开关阻尼装置2中的3个微动开关，当指示盘5未被按压时，指示盘5与3个开关触碰顶杆7存在一定间隙。

参阅图2、图3、图4，本发明的手柄组合包含刻度面板3、指示盘5、盘帽8、限位片9、轴套10、固定销11、电位器安装盘12、电位器13。盘帽8通过中心孔内螺纹与指示盘5中心凸起处的外螺纹连接。指示盘5中心的腰子型孔15与横截面形状为腰子型的轴套10配合连接。轴套10上端安装防止指示盘5脱离的限位片9。固定销11穿过轴套10与电位器轴14，实现轴套10与电位器轴14固连，通过转动盘帽8能够同步转动指示盘5、电位器轴14。

参阅图4，本发明的指示盘5中心的腰子型孔15高度为15mm，横截面形状为腰子型的轴套10高度为20mm，指示盘5套装在轴套10上并能够相对轴套10沿着轴向滑动5mm。

参阅图3、图5，本发明的电位器13通过螺钉与电位器安装盘12固连，电位器安装盘12上有3个用于调整电位器13安装角度的圆弧型滑槽16，通过3组螺钉穿过圆弧型滑槽16将电位器安装盘12安装于刻度面板3的下方。当需要调整电位器13安装角度时，松开电位器安装盘12与刻度面板3连接螺钉，转动电位器安装盘12可调节电位器13安装角度。

参阅图6，本发明的刻度面板上均布有3个阻尼顶杆通孔17、3个开关触碰顶杆通孔18。刻度面板中心处有圆环形的指示盘止位凸台19与电位器轴孔20。

参阅图3、图6，当指示盘5被按压时，刻度面板3中心处的指示盘止位凸台19确保指示盘5与刻度面板3上表面存在一定间隙，阻止指示盘5与刻度面板3上表面接触，从而避免了转动指示盘5时与刻度面板3上表面产生摩擦。

参阅图7，本发明的刻度面板3上每间隔2度标识短刻度线，每间隔10度标识长刻度线。在长刻度线附近标识刻度值，分别为0、10、20、30直到360。在指示盘5上标识指示箭头21，指示箭头21指向的刻度面板3的刻度值即为航向值。

参阅图8，本发明开关阻尼装置包含第一固定板4、第二固定板24、第三固定板25，在第一固定板4与第二固定板24之间均布安装3个阻尼组件22、3个开关触碰组件23，在第三固定板25上安装3个与开关触碰组件23对应的微动开关26、3个用于连接第二固定板24的连接柱27以及1块电路板28。

参阅图9，本发明第一固定板均布有3个阻尼组件顶杆通孔29、3个开关触碰组件顶杆通孔30。

参阅图10，本发明第二固定板均布有3个阻尼组件调节通孔31、3个开关触碰组件底杆通孔32。

参阅图11，本发明阻尼组件包含阻尼顶杆6、阻尼调节弹簧33、调节螺栓34以及阻尼组件壳体35。阻尼组件壳体35通过螺钉安装在第一固定板4与第二固定板24之间。阻尼顶杆6穿过第一固定板4的阻尼组件顶杆通孔、刻度面板3的阻尼顶杆通孔与指示盘5下表面接触，为指示盘5转动提供摩擦力。调节螺栓34与阻尼组件壳体35之间通过螺纹连接。通过第二固定板24的阻尼组件调节通孔31转动调节螺栓34，使调节螺栓34沿轴向移动，从而改变阻尼调节弹簧33压缩状态，调节了阻尼调节弹簧33对阻尼顶杆6压力以及阻尼顶杆6对指示盘5下表面压力，达到调节指示盘5转动摩擦力作用。

参阅图12，本发明的开关触碰组件包含开关触碰顶杆7、缓冲弹簧36、限位弹簧37、开关触碰底杆38以及开关触碰组件壳体39。开关触碰组件壳体39通过螺钉安装在第一固定板4与第二固定板24之间。开关触碰顶杆7穿过第一固定板4的开关触碰组件顶杆通孔、刻度面板3的开关触碰顶杆通孔与指示盘5下表面对应。开关触碰底杆38穿过第二固定板24的开关触碰组件底杆通孔与第三固定板25上的微动开关26的触碰头40对应。开关触碰底杆38与第二固定板24之间安装阻止开关触碰底杆38向下移动的限位弹簧38。开关触碰顶杆7与开关触碰底杆38之间安装缓冲弹簧36。当指示盘5被向下按压时，依次推动开关触碰顶杆7、缓冲弹簧36、开关触碰底杆38以及微动开关26的触碰头40，实现微动开关26闭合。当指示盘5被按压、转动过程中产生振动时，缓冲弹簧36处于被开关触碰顶杆7挤压状态，防止开关触碰底杆38跳动，避免微动开关26打开。当指示盘5未被按压时，限位弹簧37向上推动开关触碰底杆38向上运动，阻止开关触碰底杆38与微动开关26的触碰头40接触，防止微动开关26闭合。

参阅图11、图12，当指示盘5未被按压时，3个阻尼顶杆6推动指示盘5沿轴向向上移动，使指示盘5下表面与开关触碰顶杆7存在一定间隙，避免了指示盘5未被按压时触发微动开关26闭合。

参阅图13，本发明电路板包含1块型号为c8051f404的单片机41、1个用于零位补偿的补偿电位器42。3个微动开关26分别与单片机41的io1、io2、io3口连接。电位器13、补偿电位器42分别与单片机41的ad1、ad2口连接。微动开关26闭合时，单片机41的io1、io2、io3口电平变为高电平。当单片机41的io1、io2、io3中至少一个变为高电平时，单片机41从ad1与ad2分别采集电位器13、补偿电位器42数据。

单片机41的ad1与ad2口为模拟信号转数字信号接口，转换出的数值为12位二进制，则ad1与ad2口采集电位器13、补偿电位器42数据范围为：0至2¹²，即0至4096，对应电位器13、补偿电位器42角度值0度至360度。因此，电位器13、补偿电位器42输出数据转换为角度值的转换系数为：k＝360/4096。

参阅图13、图14，单片机41将ad1采集到电位器13的电位器数据a与ad2采集到补偿电位器42的补偿电位器数据b相加获得累加值c，再将累加值c乘以转换系数k得到累加角度值d，当累加角度值d小于360度，则累加角度值为航向值。若累加角度值d大于360度，累加角度值减去360度的值为航向值，最后将航向值通过串口输出。

参阅图7、图13，当指示盘5的指示箭头21指向的航向值与单片机41输出的值不同，通过调节补偿电位器42改变单片机41输出的航向值，达到与指示箭头21指向的航向值相同。当单片机41输出的航向值与指示箭头21指向的航向值相同时，固定补偿电位器42的旋转角度，使用时，不需要再次调节补偿电位器42的角度。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。