一種農用無人機自動開傘保護裝置及方法
【專利摘要】一種農用無人機自動開傘保護裝置及方法，屬于無人機自動控制領域。本發明可判斷發動機是否處于正常工作狀態，一旦出現故障，則會啟動所述裝置進行保護，使無人機在降落傘牽引下以緩慢速度降落至地面，有效保證無人機及機上設備安全。傘艙蓋與傘艙上沿后端鉸接，彈簧連接傘艙蓋和無人機機體外殼，電永磁鐵固裝在傘艙內的靠近無人機機頭一側內側壁上，電源、繼電器及開傘控制模塊固裝于傘艙底部下表面，電源和繼電器電連接，開傘控制模塊與繼電器連接，電源、繼電器和電永磁鐵依次電連接。方法要點：繼電器吸合，電源給電永磁鐵通電，致使電永磁鐵磁力消失，彈簧將傘艙蓋拉起開啟傘艙蓋，引導傘拉出主傘，主傘充氣脹滿。本發明用于農用無人機保護。
【專利說明】一種農用無人機自動開傘保護裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種無人機自動開傘保護裝置及方法，屬于無人機自動控制領域。
【背景技術】
[0002]農用無人機具有載重大、航速低的特點，通過搭載多光譜相機等高科技設備對農作物的生長參數進行采樣，進而全面掌握農作物的生長狀況。農用無人機的發動機故障是造成無人機墜毀的主要因素，而目前的農用無人機往往沒有意外保護裝置，因此一旦發動機發生故障，會給無人機以及機上設備造成無法挽回的重大科研和經濟損失。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提出一種農用無人機自動開傘保護裝置及保護方法，可判斷發動機是否處于正常工作狀態，一旦發動機出現故障，則會立即啟動開傘保護裝置進行保護，使無人機在降落傘的牽引下以緩慢的速度降落至地面，有效保證了無人機以及機上設備的安全。
[0004]本發明的一種農用無人機自動開傘保護裝置，包括:開傘控制模塊、電源、繼電器、電永磁鐵、彈簧和傘艙蓋，所述的傘艙蓋一端與傘艙上沿后端鉸接，彈簧兩端分別連接傘艙蓋和所述的無人機機體外殼，電永磁鐵固定安裝在傘艙內的靠近無人機機頭一側的內側壁上，所述的電源、繼電器及開傘控制模塊分別固定安裝于傘艙底部下表面，電源和繼電器電連接，開傘控制模塊的信號輸出端與繼電器的信號輸入端連接，電源、繼電器和電永磁鐵依次電連接。
[0005]進一步的，電永磁鐵在非通電狀態下，傘艙蓋緊貼電永磁鐵，且彈簧處于拉伸狀態；電永磁鐵在通電狀態下喪失磁力，傘艙蓋與電永磁鐵分離。
[0006]進一步的，所述的開傘控制模塊包括:數字氣壓傳感器、轉速傳感器、檢測電路和單片機，所述的轉速傳感器的信號輸出端與檢測電路的信號輸入端相連，檢測電路的信號輸出端和數字氣壓傳感器的信號輸出端分別與單片機的信號輸入端連接，所述的單片機的信號輸出端與繼電器的信號輸入端連接。
[0007]優選的是，單片機采用AT89C51型號，電永磁鐵采用DYSD500型號，電源采用24V電池。
[0008]本發明的一種采用農用無人機自動開傘保護裝置實現農用無人機自動開傘保護的方法，所述的方法通過以下步驟實現:
步驟一:利用數字氣壓傳感器測定氣壓值，得出無人機所處飛行高度數據，并將無人機所處飛行高度數據傳送至單片機；
步驟二:單片機將所接收到的無人機所處高度數據與無人機預定高度進行比較，若此時無人機達到預定高度時，則單片機開始處理轉速傳感器的數據，此時開啟所述的保護裝置，轉速傳感器輸出信號經過檢測電路信號隔離、濾波放大、波形轉換處理后被發送至單片機，而后執行步驟三；若此時無人機未達到預定高度，則返回重新執行步驟一； 步驟三:單片機經過計算得出無人機發動機轉速，所得出的無人機發動機轉速與發動機預設的最小轉速進行比較；
步驟四:若所得出的無人機發動機轉速低于發動機預設的最小轉速，說明發動機發生故障，則由單片機控制繼電器吸合，并執行步驟五；若所得出的無人機發動機轉速高于或等于發動機預設的最小轉速，則返回重復執行步驟三；
步驟五:繼電器吸合后，電源給電永磁鐵通電，致使電永磁鐵磁力消失，彈簧迅速將傘艙蓋拉起開啟傘艙蓋，引導傘直接拉出主傘，主傘一次充氣脹滿。
[0009]本發明相對于現有技術的有益效果是:
本發明采用小型化、高效化的設計方法，形成具備在飛機發動機失效條件下快速完成自動開傘的保護裝置，其體積小、重量輕、功耗低、便于安裝，可廣泛適用于輕型機、農用無人機等無人機平臺，為科研數據收集以及無人機飛行測試提供有效、可靠的飛行安全保障，達到無人機和機上設備的全面保護，滿足無人機安全保護的發展需求。
[0010]本發明的方法的效果:本發明通過對飛行高度與發動機轉速的檢測，進而將所測數據與單片機中預設的數據進行比較，來判斷無人機是否決定開傘，方法簡單實用、步驟簡化，從而使得本發明大大避免了運行過程中錯誤發生的概率，盡可能地為飛行的安全提供了保障。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明的一種農用無人機自動開傘保護裝置及保護方法的主視結構圖；
圖2是圖1的虛框放大圖；
圖3是本發明的采用農用無人機自動開傘保護裝置實現農用無人機自動開傘保護方法的結構示意框圖；
圖4是圖3的虛框放大圖；
圖5是本發明的采用農用無人機自動開傘保護裝置實現農用無人機自動開傘保護方法的檢測電路的功能框圖；
圖6是本發明的采用農用無人機自動開傘保護裝置實現農用無人機自動開傘保護方法的檢測電路中的信號隔離電路圖；
圖7是本發明的采用農用無人機自動開傘保護裝置實現農用無人機自動開傘保護方法的檢測電路中的濾波放大電路圖；
圖8是本發明的采用農用無人機自動開傘保護裝置實現農用無人機自動開傘保護方法的檢測電路中的波形轉換電路圖；
圖9是本發明的采用農用無人機自動開傘保護裝置實現農用無人機自動開傘保護方法的流程框圖。
【具體實施方式】
[0012]下面將結合附圖對本發明做進一步的詳細說明:
如圖1~圖2所示，一種農用無人機自動開傘保護裝置，包括:開傘控制模塊1、電源2、繼電器3、電永磁鐵4、彈簧5和傘艙蓋6，所述的傘艙蓋6 —端與傘艙上沿后端通過銷軸鉸接，彈簧5兩端分別連接傘艙蓋6和所述的無人機機體外殼，電永磁鐵4固定安裝在傘艙內的靠近無人機機頭一側的內側壁上，所述的電源2、繼電器3及開傘控制模塊I分別固定安裝于傘艙底部下表面，電源2和繼電器3電連接,開傘控制模塊I的信號輸出端與繼電器3的信號輸入端連接，以控制繼電器3開合，電源2、繼電器3和電永磁鐵4依次電連接。
[0013]進一步的，電永磁鐵4在非通電狀態下，傘艙蓋6緊貼電永磁鐵4，且彈簧5處于拉伸狀態，且電永磁鐵4的磁力大于彈簧5的拉力；電永磁鐵4在通電狀態下喪失磁力，傘艙蓋6與電永磁鐵4分離。
[0014]優選的是,單片機米用AT89C51型號，電永磁鐵米用DYSD500型號,此款磁鐵體積小，外徑50mm，高度30mm，重量輕，只有300克，吸引力40公斤，完全滿足在正常飛行狀態下使傘艙蓋6處于關閉狀態，穩定性極好。
[0015]優選的是，電源采用24V電池。
[0016]如圖3~圖8所示，進一步的，所述的開傘控制模塊I包括:數字氣壓傳感器1.1、轉速傳感器1.2、檢測電路1.3和單片機1.4，所述的轉速傳感器1.2的信號輸出端與檢測電路1.3的信號輸入端相連，檢測電路1.3的信號輸出端和數字氣壓傳感器1.1的信號輸出端分別與單片機1.4的信號輸入端連接，所述的單片機1.4的信號輸出端與繼電器3的信號輸入端連接。
[0017]如圖9所示，一種采用農用無人機自動開傘保護裝置實現農用無人機自動開傘保護的方法，所述的方法通過以下步驟實現:
步驟一:利用數字氣壓傳感器1.1測定氣壓值，得出無人機所處飛行高度數據，并將無人機所處飛行高度數據傳送至單片機1.4 ；
步驟二:單片機1.4將所接收到的無人機所處高度數據與無人機預定高度進行比較，若此時無人機達到預定高度時，則單片機1.4開始處理轉速傳感器1.2的數據，此時開啟所述的保護裝置，轉速傳感器1.2輸出信號經過檢測電路1.3信號隔離、濾波放大、波形轉換處理后被發送至單片機1.4，而后執行步驟三；若此時無人機未達到預定高度，則返回重新執行步驟一；
步驟三:單片機1.4經過計算得出無人機發動機轉速，所得出的無人機發動機轉速與發動機預設的最小轉速進行比較；
步驟四:若所得出的無人機發動機轉速低于發動機預設的最小轉速，說明發動機發生故障，則由單片機1.4控制繼電器3吸合，并執行步驟五；若所得出的無人機發動機轉速高于或等于發動機預設的最小轉速，則返回重復執行步驟三；
步驟五:繼電器3吸合后，電源2給電永磁鐵4通電，致使電永磁鐵4磁力消失，彈簧5迅速將傘艙蓋6拉起開啟傘艙蓋6，引導傘直接拉出主傘，主傘一次充氣脹滿。
【權利要求】
1.一種農用無人機自動開傘保護裝置，包括:開傘控制模塊(I)、電源(2 )、繼電器(3 )、電永磁鐵(4)、彈簧(5)和傘艙蓋(6)，其特征是:所述的傘艙蓋(6) —端與傘艙上沿后端鉸接，彈簧(5)兩端分別連接傘艙蓋(6)和所述的無人機機體外殼，電永磁鐵(4)固定安裝在傘艙內的靠近無人機機頭一側的內側壁上，所述的電源(2)、繼電器(3)及開傘控制模塊(I)分別固定安裝于傘艙底部下表面，電源(2)和繼電器(3)電連接，開傘控制模塊(I)的信號輸出端與繼電器(3 )的信號輸入端連接，電源(2 )、繼電器(3 )和電永磁鐵(4)依次電連接。
2.根據權利要求1所述的一種農用無人機自動開傘保護裝置，其特征是:電永磁鐵(4)在非通電狀態下，傘艙蓋(6 )緊貼電永磁鐵(4 )，且彈簧(5 )處于拉伸狀態；電永磁鐵(4 )在通電狀態下喪失磁力，傘艙蓋(6)與電永磁鐵(4)分離。
3.根據權利要求1或2所述的一種農用無人機自動開傘保護裝置，其特征是:所述的開傘控制模塊(I)包括:數字氣壓傳感器(1.1)、轉速傳感器(1.2)、檢測電路(1.3)和單片機(1.4)，所述的轉速傳感器(1.2)的信號輸出端與檢測電路(1.3)的信號輸入端相連，檢測電路(1.3)的信號輸出端和數字氣壓傳感器(1.1)的信號輸出端分別與單片機(1.4)的信號輸入端連接，所述的單片機(1.4)的信號輸出端與繼電器(3)的信號輸入端連接。
4.一種采用權利要求3所述的保護裝置實現農用無人機自動開傘保護的方法，其特征是:所述的方法通過以下步驟實現: 步驟一:利用數字氣壓傳感器(1.1)測定氣壓值，得出無人機所處飛行高度數據，并將無人機所處飛行高度數據傳送至單片機(1.4)； 步驟二:單片機(1.4)將所接收到的無人機所處高度數據與無人機預定高度進行比較，若此時無人機達到預定高度時，則單片機(1.4)開始處理轉速傳感器(1.2)的數據，此時開啟所述的保護裝置，轉速傳感器(1.2)輸出信號經過檢測電路(1.3)信號隔離、濾波放大、波形轉換處理后被發送至單片機(1.4)，而后執行步驟三；若此時無人機未達到預定高度，則返回重新執行步驟一； 步驟三:單片機(1.4)經過計算得出無人機發動機轉速，所得出的無人機發動機轉速與發動機預設的最小轉速進行比較； 步驟四:若所得出的無人機發動機轉速低于發動機預設的最小轉速，說明發動機發生故障，則由單片機(1.4)控制繼電器(3)吸合，并執行步驟五；若所得出的無人機發動機轉速高于或等于發動機預設的最小轉速，則返回重復執行步驟三； 步驟五:繼電器(3)吸合后，電源(2)給電永磁鐵(4)通電，致使電永磁鐵(4)磁力消失，彈簧(5 )迅速將傘艙蓋(6 )拉起開啟傘艙蓋(6 )，引導傘直接拉出主傘，主傘一次充氣脹滿。
【文檔編號】B64D17/80GK104443398SQ201410662553
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月19日 優先權日:2014年11月19日
【發明者】王樹文, 王潤濤, 劉超, 張長利, 馮江, 鄭博元, 常宇恒 申請人:東北農業大學