驱动电路装置及植保无人机的制作方法

本实用新型涉及无人机技术领域，尤其是涉及一种驱动电路装置及植保无人机。

背景技术：

植保无人机是应用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机，多用于喷洒农药，主要依靠其内部安装的诸如飞行控制器、主旋翼动力模块、水泵模块和喷头模块等部件之间的通信进行运作。其中，喷头模块多采用离心喷头，其工作原理为通过内置电机带动喷头高速旋转，通过离心力将药液分散成细小雾滴颗粒。电机的运转情况直接影响离心喷头喷洒农药的均匀程度。

目前，电机驱动电路通常缺乏对电机运转情况的监测设计，无法实时判断电机是否产生故障。实际应用时，可能会产生由于电机运转异常，致使离心喷头喷洒农药不均匀的情况。采用这样的电机驱动电路，不能够保证电机的稳定运转从而影响喷洒农药的均匀程度，可靠性较差。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种驱动电路装置及植保无人机，以提升驱动电路的可靠性。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种驱动电路装置，包括：信号调理模块、驱动模块、转速监测模块和电机；其中，信号调理模块、驱动模块和电机两两顺次连接；转速监测模块分别与驱动模块和信号调理模块连接；驱动模块用于在信号调理模块的控制下驱动电机进行转动；转速监测模块用于通过驱动模块获取电机的当前转速，并将电机的当前转速发送至信号调理模块；信号调理模块用于将电机的当前转速转换为反馈信号，并将反馈信号发送至与驱动电路装置相关联的上位机，以使上位机根据反馈信号对电机进行实时监控。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述装置还包括信号输入接口；信号调理模块用于通过信号输入接口接收上位机发送的控制信号；信号调理模块还用于将控制信号转换为电机驱动信号，并将电机驱动信号发送至驱动模块以使驱动模块驱动电机进行转动。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述装置还包括信号输出接口；信号调理模块还用于将反馈信号通过信号输出接口发送至上位机，以使上位机在检测到反馈信号异常时，发出警报，并向信号调理模块发送异常指令。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，信号调理模块还用于在接收到上位机发送的异常指令时，控制驱动模块停止驱动电机转动。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述装置还包括电源模块；电源模块用于为信号调理模块、驱动模块、转速监测模块和电机提供工作电压。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述装置还包括电源接口；电源模块还用于通过电源接口与外部电源进行连接，并将外部电源的电源电压分别转换为信号调理模块、驱动模块、转速监测模块和电机的工作电压。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述信号调理模块包括MCU单片机、晶振电路和复位电路。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述驱动模块包括三相半桥驱动电路或者全桥电路。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，上述电机为无刷电机。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种植保无人机，该植保无人机包括：无人机本体和离心喷头；

离心喷头安装于无人机本体上；离心喷头内设置有如第一方面至第一方面的第八种可能的实施方式任一项所述的驱动电路装置。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供了一种驱动电路装置及植保无人机，该驱动电路装置包括：信号调理模块、驱动模块、转速监测模块和电机；其中，信号调理模块、驱动模块和电机两两顺次连接；转速监测模块分别与驱动模块和信号调理模块连接；驱动模块用于在信号调理模块的控制下驱动电机进行转动；转速监测模块用于通过驱动模块获取电机的当前转速，并将电机的当前转速发送至信号调理模块；信号调理模块用于将电机的当前转速转换为反馈信号，并将反馈信号发送至与驱动电路装置相关联的上位机，以使上位机根据反馈信号对电机进行实时监控。本实用新型实施例提供的上述驱动电路装置通过内置的转速监测模块监测电机的当前转速，并将经信号调理模块将电机的当前转速转为反馈信号发送至上位机，以使上位机对电机的运转状态进行实时监控，相较于现有技术中的电机驱动电路，能够有效的提升驱动电路的可靠性。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种驱动电路装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种驱动电路装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的第一种电路原理图；

图4为本实用新型实施例提供的第二种电路原理图；

图5为本实用新型实施例提供的第三种电路原理图；

图6为本实用新型实施例提供的一种植保无人机的结构示意图。

图标：

11-信号调理模块；12-驱动模块；13-转速监测模块；14-电机；21-信号输入接口；22-信号输出接口；23-电源模块；24-电源接口；25-接口模块；600-植保无人机；602-无人机本体；604-离心喷头；606-驱动电路装置。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

植保无人机是应用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机，多用于喷洒农药，主要依靠其内部安装的诸如飞行控制器、主旋翼动力模块、水泵模块和喷头模块等部件之间的通信进行运作。其中，喷头模块多采用离心喷头，其工作原理为通过内置电机带动喷头高速旋转，通过离心力将药液分散成细小雾滴颗粒。电机的运转情况直接影响离心喷头喷洒农药的均匀程度。

目前，电机驱动电路通常缺乏对电机运转情况的监测设计，无法实时判断电机是否产生故障。实际应用时，可能会产生由于电机运转异常，致使离心喷头喷洒农药不均匀的情况。采用这样的电机驱动电路，不能够保证电机的稳定运转从而影响喷洒农药的均匀程度，可靠性较差。

基于此，本实用新型实施例提供的一种驱动电路装置及植保无人机，可以有效提升驱动电路的可靠性。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种驱动电路装置进行详细介绍。

在一种实施方式中，本实用新型提供了一种驱动电路装置，参见图1所示的一种驱动电路装置的结构示意图，该装置包括：信号调理模块11、驱动模块12、转速监测模块13和电机14；

其中，信号调理模块11、驱动模块12和电机14两两顺次连接；转速监测模块13分别与驱动模块12和信号调理模块11连接；

驱动模块12用于在信号调理模块11的控制下驱动电机14进行转动。

转速监测模块13用于通过驱动模块获取电机14的当前转速，并将电机14的当前转速发送至信号调理模块11。

信号调理模块11用于将电机14的当前转速转换为反馈信号，并将反馈信号发送至与驱动电路装置相关联的上位机，以使上位机根据反馈信号对电机14进行实时监控。

上位机可以是设置于植保无人机中与驱动电路装置相关联的控制芯片，也可以是外设于植保无人机，与驱动电路装置远程通信的诸如电脑、平板和手机等控制终端。

本实用新型实施例提供了一种驱动电路装置，包括：信号调理模块、驱动模块、转速监测模块和电机；其中，信号调理模块、驱动模块和电机两两顺次连接；转速监测模块分别与驱动模块和信号调理模块连接；驱动模块用于在信号调理模块的控制下驱动电机进行转动；转速监测模块用于通过驱动模块获取电机的当前转速，并将电机的当前转速发送至信号调理模块；信号调理模块用于将电机的当前转速转换为反馈信号，并将反馈信号发送至与驱动电路装置相关联的上位机，以使上位机根据反馈信号对电机进行实时监控。本实用新型实施例提供的上述驱动电路装置通过内置的转速监测模块监测电机的当前转速，并将经信号调理模块将电机的当前转速转为反馈信号发送至上位机，以使上位机对电机的运转状态进行实时监控，相较于现有技术中的电机驱动电路，能够有效的提升驱动电路的可靠性。此外，相较于相关技术中通过外置传感器诸如霍尔元器件接收反馈信号再上传给控制端分析的方式，本实用新型实施例通过内置转速监测模块即可实现对电机转速的监测，结构更为简单，便于安装。

优选的，前述电机为无刷电机，无刷电机相较于有刷电机去除电刷，能够极大的减少由于有刷电机运转时产生的电火花对于遥控无线设备，诸如无人机的干扰；且无刷电机寿命较长，维护成本低，适用于对电机转速控制严格的植保无人机中。

进一步，为便于实施，本实用新型实施例还提供了另一种驱动电路装置，参见图2，在图1的基础上，该装置还包括信号输入接口21；

信号调理模块11用于通过信号输入接口21接收上位机发送的控制信号；

信号调理模块11还用于将控制信号转换为电机驱动信号，并将电机驱动信号发送至驱动模块12以使驱动模块12驱动电机14进行转动。

进一步，上述装置还包括信号输出接口22，也在图2中示出。

基于此，信号调理模块11还用于将反馈信号通过信号输出接口22发送至上位机，以使上位机在检测到反馈信号异常时，发出警报，并向信号调理模块11发送异常指令。

信号调理模块11还用于在接收到上位机发送的异常指令时，控制驱动模块12停止驱动电机14转动。

进一步，上述装置还包括电源模块23和电源接口24，也在图2中示出；电源模块23用于为信号调理模块11、驱动模块12、转速监测模块13和电机14提供工作电压。

电源模块23还用于通过电源接口24与外部电源进行连接，并将外部电源的电源电压分别转换为信号调理模块11、驱动模块12、转速监测模块13和电机14的工作电压。

其中，外部电源可以采用聚合物锂电池供电，电源电压的设置可依据实际情况设置，诸如不超过50V或者处于36V～50V之间等。实际应用时，电源模块主要由直流开关电源(DC-DC电源)和线性电源(如三端稳压或者低压差输出电源(LDO)组成，能够将的外部电源的电压，诸如36V～50V，转换成信号调理模块需要的工作电压，诸如+5V以及转速监测模块需要的工作电压，诸如+3.3V。

本实用新型实施例提供的上述另一种驱动电路装置具体的示出了信号调理模块与上位机之间的交互过程。在具体设计电路结构时，为节省空间，且使电路结构清晰，优选的可以将上述信号输入接口、信号输出接口以及电源接口集成为一个模块进行安装，如图2所示的接口模块25；该接口模块25内设置有前述信号输入接口21、信号输出接口22以及电源接口24。

具体实施时，上述信号调理模块包括MCU单片机、晶振电路和复位电路。上述驱动模块包括三相半桥驱动电路或者全桥电路。

为便于理解，本实用新型实施例还提供了三种电路原理图，对上述接口模块、信号调理模块、驱动模块、电机以及转速监测模块的电路结构分别进行详细说明，具体的如下：

参见图3所示的第一种电路原理图，在图3中具体示出了接口模块与信号调理模块的电路结构。其中，接口模块中引脚1表示电源接口，接入外部电源的电压为+48V；引脚3表示信号输入接口，上位机通过该信号输入接口将控制信号PWM-IN发送至信号处理模块，该PWM-IN为一种周期是20msPWM信号，其高电平时间在1ms～2ms之间变化；引脚4表示信号输出接口，信号调理模块将反馈信号VF-OUT通过信号输出接口发送至上位机，该VF-OUT为一种标准的50％占空比的方波信号，上位机通过计数方波周期，即可得出其对应的电机的转速信号，如果发现该转速信号异常，则再次通过信号输入接口向信号调理模块发生异常指令，令其控制驱动模块停止驱动电机转动。

信号处理模块包括单片机STM32F103(48),也即前述MCU单片机、由电容C58、电容C59以及外部晶振X1组成的晶振电路以及复位电路BOOT0，信号处理模块用于将前述控制信号PWM-IN转换为6路电平转换驱动信号：PWM1～PWM6，并将PWM1～PWM6发送至驱动模块；信号处理模块还用于将转速监测模块发送的FBU,FBV,FBW转换为反馈信号VF-OUT。

参见图4所示的第二种电路原理图，在图4中具体示出了驱动模块与电机的电路连接结构。其中，驱动模块包括单片机FD6288和全桥电路，单片机FD6288将信号处理模块发送来的PWM1～PWM6转化为3组换相驱动信号，如图4所示，分别为HO1、LO1、VS1，HO2、LO2、VS2以及HO3、LO3、VS3。并将3组换相驱动信号中的HO1、LO1、HO2、LO2、HO3和LO3传输至全桥电路中的6个功率场效应管，如图4所示Q1～Q6。Q1～Q6用于控制电机上的三相定子绕组，该三相定子绕组在图4中表示为U、V和W，实际应用时，按照U->V->W-U顺序循环导通。

参见图5所示的第三种电路原理图，在图5中具体示出了转速监测模块的电路结构，转速监测模块获取上述3组换相驱动信号中的VS1、VS2和VS3，将前述VS1、VS2和VS3分压后分别得到UFB、VFB和WFB，再将UFB、VFB和WFB分别经过比较电路处理对应得到FBU,FBV,FBW，并将FBU,FBV,FBW发送至信号调理模块。

综上所述，本实用新型实施例提供的上述驱动电路装置具备转速闭环控制，故障监测功能，可以直接安装在植保无人机的离心喷洒系统中，集成度高，控制简单，可靠性较强。实际应用时，还可以根据需要增设通讯接口，以与诸如手机、电脑等外部通讯设备连接，直接将电机的故障情况，功率，温度，转速等信息上报给相关管理人员。

对应上述装置，本实用新型实施例提供了一种植保无人机，具体的，参见图6所示的一种植保无人机600，该植保无人机600包括：无人机本体602和离心喷头604；

离心喷头604安装于无人机本体602上；离心喷头604内设置有上述驱动电路装置606。

应当理解，图6仅仅是植保无人机的一种结构示意图，而不是植保无人机的唯一结构，在实际使用时，除图6所示的结构外，还可以包括其他功能结构，具体以实际使用情况为依据所确定，本实用新型实施例对此不进行限制。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。