一種無人飛行器上的運輸拋投控制器的制作方法

本發明屬于無人飛行器領域，具體是一種控制運輸物被固定和釋放的機構，可以通過遙控器控制無人機自動拋投。

背景技術：

隨著我國無人航空器的發展不斷加快，無人航空器的應用范圍不斷變大，其功能也變得越來越強大，無人機系統集成程度也越來越高，傳統的空投機構往往包含著復雜的控制機構，冗余的功能，造成了投放機構體積過大，安裝不便，而且由于平臺的差異化，造成了拋投機構間接口無法或者難以實現系統兼容，因此如何研發一種體積小巧，控制簡單，集成方便，兼容性強的拋投控制器成為了解決這一問題的一種新思路和方法。

技術實現要素：

本發明針對現有技術的不足，設計了一種飛行棋運輸拋投控制器以及控制方法。

本發明的技術方案如下：

一種無人飛行器上的運輸拋投控制器，包括接收來自遙控器的信號的接收機，接收機連接有驅動控制器，其特征在于：所述的驅動控制器包括主控制芯片，主控制芯片接收來自接收機發出的反饋信號并發出相應的控制信號；電機驅動芯片，電機驅動芯片與主控制芯片連接，電機驅動芯片控制推力步進電機的工作，還包括電源模塊，電源模塊為主控制芯片和電機驅動芯片供電。

進一步的，在接收機和主控制芯片之間還設置有接口電路，接口電路實現了接收機和主控制芯片之間的隔離，并對接收機發出的反饋信號進行處理。

進一步的，所述的電源模塊包括電源，電源連接有電源轉換模塊，電源轉換模塊與主控制芯片和電機驅動芯片連接，所述的電源也與電機驅動芯片連接。

進一步的，所述的主控制芯片還連接有狀態指示電路。

進一步的，所述的接口電路包括光耦以及限流電阻，接收機接收到遙控器發出的遙控信號，輸出PWM波形，通過光耦進行隔離，當光耦導通時，光耦第4個引腳輸出低電平，當光耦截止時，其第4個引腳輸出高電平。

所述的電機驅動芯片包括電機驅動芯片，限流電阻R5，R6，R7，R8。控制芯片通過EN1，EN2引腳控制電機驅動芯片，4個驅動器的使能與非使能。

用于控制權利要求1-7所述的無人飛行器的運輸拋投控制器的控制方法，其特征在于：

A、接收機根據遙控器的信號，接收機輸出脈寬調制信號，

B、接口電路對接收機的脈寬調制信號進行處理，

C、主控制芯片對接口電路處理后的信號進行監測，監測信號的周期和信號的高電平的持續時間，通過狀態改變算法對信號進行判斷，如果狀態沒有改變，主控制芯片重新采集接口電路處理后的信號，否則，系統進入保護模式，開始狀態匹配，匹配發生在最近一次低電平持續時間和本次電平持續時間之間；

D、如果匹配值相差超過設定閥值，則認定為狀態發生變化，然后電機驅動電機工作，驅動推力步進電機工作，進行拋物，拋物結束后退出保護模式，如果匹配值相差不超過設定閥值，則狀態沒有變化，則退出保護模式。

附圖說明

圖1為本發明的組成結構框圖；

圖2為本發明的工作原理框圖；

圖3為本發明控制芯片的原理圖；

圖4為本發明電機控制電路原理圖；

圖5為本發明接口電路原理圖；

圖6為本發明電源轉換電路原理圖；

圖7為本發明運行狀態指示原理圖；

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進一步說明。

如圖1所示的一種無人飛行器上的運輸拋投控制器，包括接收來自遙控器的信號的接收機，根據遙控器的遙控通道，相應通道輸出脈寬長度變化的方波，接收機連接有驅動控制器，其特征在于：所述的驅動控制器包括主控制芯片，主控制芯片接收來自接收機發出的反饋信號并發出相應的控制信號；電機驅動芯片，電機驅動芯片與主控制芯片連接，電機驅動芯片控制推力步進電機的工作，還包括電源模塊，電源模塊為主控制芯片和電機驅動芯片供電，本發明采用12V，3000mAh鋰電池作為電源模塊供電，12V電源直接驅動大推力步進電機，并且12V電源經過電源轉換電路輸出5V，給主控制器以及電機驅動芯片供電。

進一步的，在接收機和主控制芯片之間還設置有接口電路，接口電路實現了接收機和主控制芯片之間的隔離，并對接收機發出的反饋信號進行處理，進行的處理包括反向，電平轉換，去噪等處理。

進一步的，所述的電源模塊包括電源，電源連接有電源轉換模塊，電源轉換模塊與主控制芯片和電機驅動芯片連接，所述的電源也與電機驅動芯片連接，如圖6所示，電源轉換電路主要由開關型穩壓集成模塊25組成，該模塊采用德州儀器(TI)的LM2596。把直流12V轉換為直流5V，給主控制器以及電機驅動芯片供電。

進一步的，所述的主控制芯片還連接有狀態指示電路；如圖7所示，整個控制電路還包括一個狀態指示電路，LED1指示電源接通轉態，LED1燈亮，表示控制板已上電。LED2，LED3，指示主控制器工作狀態，LED2燈亮，表示控制器已上電完成自檢，接收機有輸出。LED3燈亮，表示遙控器有動作，接收機狀態改變。

進一步的，如圖5所示，所述的接口電路包括光耦以及限流電阻，接收機接收到遙控器發出的遙控信號，輸出PWM波形，通過光耦進行隔離，當光耦導通時，光耦第4個引腳輸出低電平，當光耦截止時，其第4個引腳輸出高電平，接口電路由光耦30構成光電隔離電路，負責無人機接收機輸出信號的采集處理，接收機由無人機供電，輸出信號頻率高，幅值低。接收機J3接口1引腳輸出高電平時，光耦30輸出導通，引腳4輸出低電平，反之，接收機J3接口1引腳輸出低電平時，光耦30輸出截止，引腳4輸出高電平。引腳4電平的變化將由主控制器芯片輸入捕捉引腳獲取。

所述的電機驅動芯片包括電機驅動芯片，限流電阻R5，R6，R7，R8。控制芯片通過EN1，EN2引腳控制電機驅動芯片，4個驅動器的使能與非使能。

如圖2所示，用于控制權利要求1-7所述的無人飛行器的運輸拋投控制器的控制方法，其特征在于：

A、接收機根據遙控器的信號，接收機輸出脈寬調制信號，

B、接口電路對接收機的脈寬調制信號進行處理，

C、主控制芯片對接口電路處理后的信號進行監測，監測信號的周期和信號的高電平的持續時間，通過狀態改變算法對信號進行判斷，如果狀態沒有改變，主控制芯片重新采集接口電路處理后的信號，否則，系統進入保護模式，開始狀態匹配，匹配發生在最近一次低電平持續時間和本次電平持續時間之間；

D、如果匹配值相差超過設定閥值，則認定為狀態發生變化，然后電機驅動電機工作，驅動推力步進電機工作，進行拋物，拋物結束后退出保護模式，如果匹配值相差不超過設定閥值，則狀態沒有變化，則退出保護模式。

本發明采用內部定時器的輸入捕捉功能，獲取方波信號的周期，以及高電平持續時間，兩者之差為低電平持續時間，在通過狀態改變算法，判斷接收機狀態是否發生改變。如果沒有變化，系統會重新采集方波信號，否則系統將進入保護模式，在此模式下，定時器關閉，開始狀態匹配，匹配發生在最近一次低電平持續時間和本次電平持續時間之間，如果匹配值相差超過設定閾值，就可以認為狀態發生變化，能夠驅動電機動作，如果不超過設定閾值，判定狀態沒有變化。匹配完成以后，將退出保護模式，重新打開定時器，進入下一輪低電平持續時間的獲取。在整個主控板工作過程中，定時器并不是一直處于開啟狀態，為了確保定時器計數的準確性和提高程序運行效率，低電平的時間獲取每隔1S進行一次。

如圖3所示，主控制器芯片32采用意法半導體有限公司生產的STM8S103F3P微控制器，該芯片具有2.95～5.5V寬供電電壓，靈活的時鐘控制，具有4個主時鐘源，由用戶按實際情況選擇；高級STM8內核，具有3級流水線的哈佛結構，具有電源管理功能：外設時鐘可單獨關閉，低功耗模式。豐富的功能模塊，可以滿足本控制系統對微控制器外設接口的需求。其外圍電路包括上電復位以及按鍵復位電路33，在線編程和非侵入式調試接口34。

如圖4所示，控制器芯片通過引腳EN1，EN2，使能電機驅動芯片31的4個驅動通道，通過IN1，IN2，IN3，IN4，驅動大推力歩進電機。電機驅動芯片31的輸出引腳OUT1，OUT2，OUT3，OUT4，與大推力歩進電機接口相連。

本發明與現有技術相比所具有的優點在于：現有無人機拋投器，高度依賴于飛行控器，由飛行控制器控制，雖然系統集成度高，但是其實時性，兼容性差，本發明與飛行控制器脫離，采用可充電鋰電池獨立供電，由地面遙控器直接控制，提升了無人機系統的可靠性，兼容性，實時性。該拋投器控制器體型小巧，結構簡單，可以很方便的應用于操控簡單，安裝方便，對重量，尺寸有要求的飛行器上。