无人机的堵转保护电路及无人机控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及无人机技术领域，尤其是涉及一种无人机的堵转保护电路及无人机控制系统。

背景技术：

2.目前，无人机在使用中常常会碰撞到障碍物，导致电机堵转的情况，进而导致电机或电机驱动电路烧坏。

技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种无人机的堵转保护电路，能够检测无人机的堵转情况，并在无人机发生堵转时控制无人机停止工作。
4.本实用新型还提出一种无人机控制系统。
5.第一方面，本实用新型的一个实施例提供了无人机的堵转保护电路，应用于无人机，所述无人机包括电机和主控模块，所述堵转保护电路包括：
6.电机驱动模块，所述电机驱动模块电连接主控模块，接收所述主控模块输出的控制信号，根据所述控制信号导通，以控制所述电机转动；
7.电压检测模块，所述电压检测模块电连接所述电机驱动模块，对所述电机转动时回路产生的电流进行分压，以得到转动电压信号；
8.电压放大模块，所述电压放大模块电连接所述电压检测模块和所述主控模块，将所述转动电压信号进行放大，得到放大电压信号，并将所述放大电压信号发送至所述主控模块；
9.若所述放大电压信号大于预设的电压信号阈值，所述主控模块拉低所述控制信号，以使所述电机停止转动。
10.本实用新型实施例的无人机的堵转保护电路至少具有如下有益效果：主控模块输出控制电机的控制信号至电机驱动模块，电机驱动模块接收到控制信号后导通，进而使得电机所在的电路导通并形成回路，以控制电机转动，电机转动使回路中产生电流，电压检测模块对产生的电流进行分压，得到转动电压信号，并将转动电压信号输入电压放大模块，电压放大模块将转动电压信号进行放大，得到放大电压信号，并将放大电压信号发送至主控模块，主控模块将放大电压信号与预设的电压信号阈值进行比较，若放大电压信号大于电压信号阈值，主控模块拉低输出至电机驱动模块的控制信号，以使电机停止转动。通过主控模块输出控制信号至电机驱动模块，以使电机驱动模块导通，进而控制电机进行转动，电压检测模块对回路中产生的电流进行分压，得到转动电压信号，电压放大模块将转动电压信号放大后输入主控模块，若放大电压信号大于预设的电压信号阈值，主控模块控制电机停止转动，能够检测无人机的堵转情况，并在无人机发生堵转时控制无人机停止工作。
11.根据本实用新型的另一些实施例的无人机的堵转保护电路，所述电机驱动模块包
括：
12.控制信号接收端口，所述控制信号接收端口电连接所述主控模块；
13.限流电阻，所述限流电阻电连接所述控制信号接收端口；
14.保护电阻，所述保护电阻电连接所述限流电阻；
15.控制开关，所述控制开关电连接所述限流电阻和所述保护电阻。
16.根据本实用新型的另一些实施例的无人机的堵转保护电路，所述控制开关为nmos管。
17.根据本实用新型的另一些实施例的无人机的堵转保护电路，所述电压检测模块包括：
18.分压电阻，所述分压电阻电连接所述nmos管的源极；
19.检测滤波电容，所述检测滤波电容电连接所述分压电阻。
20.根据本实用新型的另一些实施例的无人机的堵转保护电路，所述电压放大模块包括：
21.放大器，所述放大器包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚和第五引脚，所述第一引脚电连接所述检测滤波电容的一端，所述检测滤波电容另一端接地，所述第二引脚接地；
22.反馈单元，所述反馈单元一端电连接所述第三引脚，另一端电连接所述第四引脚；
23.限流单元，所述限流单元一端电连接所述第四引脚，另一端电连接所述主控模块；
24.电源单元，所述电源单元包括电源和储能电容，所述第五引脚电连接所述电源和所述储能电容，所述储能电容对所述电源传输的电源信号进行滤波，得到工作电压，所述放大器根据所述工作电压进行工作。
25.根据本实用新型的另一些实施例的无人机的堵转保护电路，所述反馈单元包括：
26.第一反馈电阻，所述第一反馈电阻一端电连接所述第三引脚，另一端接地；
27.第二反馈电阻，所述第二反馈电阻一端电连接于所述第一反馈电阻和所述第三引脚之间，另一端电连接所述第四引脚。
28.根据本实用新型的另一些实施例的无人机的堵转保护电路，所述限流单元包括：
29.输出限流电阻，所述输出限流电阻电连接所述第四引脚；
30.输出滤波电容，所述输出滤波电容一端电连接于所述输出限流电阻和所述主控模块之间，另一端接地。
31.根据本实用新型的另一些实施例的无人机的堵转保护电路，所述堵转保护电路还包括：
32.电机保护模块，所述电机保护模块与所述电机并联，用于消耗所述电机所处电路中产生电动势。
33.根据本实用新型的另一些实施例的无人机的堵转保护电路，所述电机保护模块包括：
34.保护电容，所述保护电容与所述电机并联；
35.续流二极管，所述续流二极管与所述保护电容并联。
36.第二方面，本实用新型的一个实施例提供了无人机控制系统，应用于无人机，包括：
37.电机；
38.主控模块，用于控制所述电机转动；
39.堵转保护电路，所述堵转保护电路如第一方面所述的堵转保护电路。
40.本技术的其它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，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
41.图1是本实用新型实施例中无人机的堵转保护电路的一具体实施例模块框图；
42.图2是本实用新型实施例中无人机的堵转保护电路的另一具体实施例模块框图；
43.图3是本实用新型实施例中无人机的堵转保护电路的一具体实施例电路原理图。
44.附图标记说明：
45.主控模块101、电机驱动模块102、电压检测模块103、电压放大模块104、电机105；
46.电机保护模块201。
具体实施方式
47.以下将结合实施例对本实用新型的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。
48.在本实用新型的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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。如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。
49.在本实用新型实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
50.随着科技的发展，无人机行业的崛起，无人机的价格不断平民化，功能多样化，慢慢成为青少年手中的常规玩具，成年人工作中使用的必需品。无人机在使用中常常会碰撞到障碍物，导致电机堵转的情况，进而导致电机或电机驱动电路烧坏，给用户带来不好的体验感。
51.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种无人机的堵转保护电路，能够检测无人机的堵转情况，并在无人机发生堵转时控制电机停止转动。
52.参照图1，本实用新型的一个实施例公开了无人机的堵转保护电路的模块框图。无
人机的堵转保护电路应用于无人机，无人机包括电机和主控模块，无人机的堵转保护电路：主控模块101、电机驱动模块102、电压检测模块103、电压放大模块104和电机105，主控模块101、电机驱动模块102、电压检测模块103、电压放大模块104和电机105均为电连接。
53.电机驱动模块102电连接主控模块101，接收主控模块101输出的控制信号，根据控制信号导通，以控制电机105转动。电压检测模块103电连接电机驱动模块102，对电机105转动时回路产生的电流进行分压，以得到转动电压信号。电压放大模块104电连接电压检测模块103和主控模块101，将转动电压信号进行放大，得到放大电压信号，并将放大电压信号发送至主控模块101。若放大电压信号大于预设的电压信号阈值，主控模块101拉低控制信号，以使电机105停止转动。
54.主控模块101输出控制电机105的控制信号至电机驱动模块102，电机驱动模块102接收到控制信号后导通，进而使得电机105所在的电路导通并形成回路，以控制电机105转动。电机105转动使回路中产生电流，电压检测模块103对产生的电流进行分压，得到转动电压信号，并将转动电压信号输入电压放大模块104。电压放大模块104将转动电压信号进行放大，得到放大电压信号，并将放大电压信号发送至主控模块101。主控模块101将放大电压信号与预设的电压信号阈值进行比较，若放大电压信号大于电压信号阈值，主控模块101拉低输出至电机驱动模块102的控制信号，以使电机105停止转动。通过主控模块101输出控制信号至电机驱动模块102，以使电机驱动模块102导通，进而控制电机105进行转动，电压检测模块103对回路中产生的电流进行分压，得到转动电压信号，电压放大模块104将转动电压信号放大后输入主控模块101，若放大电压信号大于预设的电压信号阈值，主控模块101控制电机105停止转动，能够检测无人机的堵转情况，并在无人机发生堵转时控制无人机停止工作。
55.需要说明的是，当无人机的电机堵转时，电路中会产生大于电机105正常转动时的电流，主控模块101通过把输出的控制信号直接拉低，使电机驱动模块截止，以使电机105停止转动，达到保护电机105与电路的效果。其中，主控模块101通过实时获取放大电压信号以实时监测电机105转动的情况。
56.主控模块101在接收到放大电压信号后，调用存储的检测程序，并将放大电压信号作为输入数据输入检测程序中进行检测，检测程序完成检测后输出对应的指令，主控模块101根据指令执行对应的操作。其中，检测程序为现有的程序。
57.参照图3，本实用新型的一个实施例公开了无人机的堵转保护电路的电路原理图。在本实用新型一实施例中，电机驱动模块102包括：控制信号接收端口、限流电阻和保护电阻；控制信号接收端口电连接主控模块。限流电阻电连接控制信号接收端口。保护电阻电连接限流电阻。控制开关电连接限流电阻和保护电阻。
58.需要说明的是，控制信号接收端口为图3中的pwm端口，限流电阻为图3中的电阻r2，保护电阻为图3中的电阻r3，电机为图3中的电机m1。
59.参照图3，在本实用新型一实施例中，控制开关为nmos管。
60.需要说明的是，控制开关为图3中的nmos管q1。
61.主控模块将控制信号从pwm端口输入电机驱动模块102，控制信号经过电阻r2和电阻r3后传输至nmos管q1，使nmos管q1导通，进而使电机m1转动。其中，通过调节控制信号的占空比可以调节电机m1转动的速率。
62.参照图3，在本实用新型一实施例中，电压检测模块103包括：分压电阻和检测滤波电容；分压电阻电连接nmos管的源极。检测滤波电容电连接分压电阻。
63.需要说明的是，分压电阻为图3中的电阻r1，检测滤波电容为图3中的电容c3。
64.当电机m1转动时，回路中会产生电流，电流经过电阻r1后产生转动电压信号，转动电压信号经过电容c3滤波后输入电压放大模块102。
65.参照图3，在本实用新型一实施例中，电压放大模块104包括：放大器、反馈单元、限流单元和电源单元；放大器包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚和第五引脚，第一引脚电连接检测滤波电容的一端，检测滤波电容另一端接地，第二引脚接地。反馈单元一端电连接第三引脚，另一端电连接第四引脚。限流单元一端电连接第四引脚，另一端电连接主控模块。电源单元包括电源和储能电容，第五引脚电连接电源和储能电容，储能电容对电源传输的电源信号进行滤波，得到工作电压，放大器根据工作电压进行工作。
66.需要说明的是，放大器为图3中的放大器u1，电源为图3中的+3.3v电源，储能电容为图3中的电容c2。
67.参照图3，在本实用新型一实施例中，反馈单元包括：第一反馈电阻和第二反馈电阻；第一反馈电阻一端电连接第三引脚，另一端接地。第二反馈电阻一端电连接于第一反馈电阻和第三引脚之间，另一端电连接第四引脚。
68.需要说明的是，第一反馈电阻为图3中的电阻r5，第二反馈电阻为图3中的电阻r4。
69.参照图3，在本实用新型一实施例中，限流单元包括：输出限流电阻和输出滤波电容；输出限流电阻电连接第四引脚。输出滤波电容一端电连接于输出限流电阻和主控模块之间，另一端接地。
70.需要说明的是，输出限流电阻为图3中的电阻r6，输出滤波电容为图3中的电容c4。
71.限流单元还包括输出端口，输出端口电连接于输出限流电阻和输出滤波电容之间，输出端口连接主控模块，并通过输出端口将放大电压信号输出至主控模块。其中，输出端口为图3中的current-detection端口。
72.由于电阻r1的阻值较小，主控模块无法准确识别，因此，产生的转动电压信号的信号值也相对较小，将转动电压信号从第一引脚输入放大器u1后，转动电压信号经过放大得到放大电压信号，放大电压信号由第四引脚输出。其中，转动电压信号的放大倍数根据以下公式(1)求得：
73.vout＝vin*(r4/r5+1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
74.vout为输出的电压信号，即放大电压信号；vin为输入的电压信号，即转动电压信号；r4在公式中表示电阻r4的阻值；r5在公式中表示电阻r5的阻值。
75.在本实用新型一实施例中，电阻r4的阻值在本技术优选为20kω，电阻r5的阻值在本技术优选为1kω，因此，转动电压信号的放大倍数为21倍。其中，电阻r4的阻值和电阻r5的阻值可以根据实际情况选取，在本技术不对电阻r4的阻值和电阻r5的阻值进行具体限定。
76.参照图2，在本实用新型一实施例中，堵转保护电路还包括：电机保护模块201，电机保护模块201与电机105并联，用于消耗电机所处电路中产生电动势，能够保护电机105的正常运行。
77.参照图3，在本实用新型一实施例中，电机保护模块201包括：保护电容和续流二极
管；保护电容与电机并联。续流二极管与保护电容并联。
78.需要说明的是，保护电容为图3中的电容c1，续流二极管为图3中的二极管d1。
79.二极管d1用于消耗电路中产生的感生电动势，以减少感生电动势对元器件的损伤，电容c1用于滤波和抗干扰。
80.参照图2和图3，在本实用新型一实施例中，无人机在工作时，主控模块101输出控制信号至pwm端口，nmos管根据控制信号导通，并使得电机m1转动。电机转动在回路中产生电流，电流经过电阻r1后产生转动电压信号。转动电压信号经过滤波后从第一引脚输入放大器u1，转动电压信号经过放大后得到放大电压信号，放大电压信号从第四引脚输出。放大电压信号经过滤波后由current-detection端口输出至主控模块，主控模块将放大电压信号与预设的电压信号阈值比较，若放大电压信号小于电压信号阈值，则主控模块101保持正常输出控制信号；若放大电压信号大于电压信号阈值，则表示电机m1发生堵转，主控模块101拉低输出的控制信号，以使nmos管截止，进而使电机m1停止转动，能够检测无人机的堵转情况，并在无人机发生堵转时控制无人机停止工作。
81.另外，本实用新型的一个实施例公开了无人机控制系统，应用于无人机，无人机控制系统包括：电机、主控模块和堵转保护电路。主控模块用于控制电机转动。堵转保护电路如上述任一实施例中的堵转保护电路。无人机控制系统通过主控模块控制电机转动，以使无人机飞行，当无人机飞行过程中电机发生堵转时，堵转保护电路检测堵转情况，并反馈至主控模块，以使主控模块控制电机停止转动，能够检测无人机的堵转情况，并在无人机发生堵转时控制无人机停止工作。
82.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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，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模块来实现本实施例方案的目的。
83.本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
84.上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

技术特征：

1.一种无人机的堵转保护电路，其特征在于，应用于无人机，所述无人机包括电机和主控模块，所述堵转保护电路包括：电机驱动模块，所述电机驱动模块电连接主控模块，接收所述主控模块输出的控制信号，根据所述控制信号导通，以控制所述电机转动；电压检测模块，所述电压检测模块电连接所述电机驱动模块，对所述电机转动时回路产生的电流进行分压，以得到转动电压信号；电压放大模块，所述电压放大模块电连接所述电压检测模块和所述主控模块，将所述转动电压信号进行放大，得到放大电压信号，并将所述放大电压信号发送至所述主控模块；若所述放大电压信号大于预设的电压信号阈值，所述主控模块拉低所述控制信号，以使所述电机停止转动。2.根据权利要求1所述的无人机的堵转保护电路，其特征在于，所述电机驱动模块包括：控制信号接收端口，所述控制信号接收端口电连接所述主控模块；限流电阻，所述限流电阻电连接所述控制信号接收端口；保护电阻，所述保护电阻电连接所述限流电阻；控制开关，所述控制开关电连接所述限流电阻和所述保护电阻。3.根据权利要求2所述的无人机的堵转保护电路，其特征在于，所述控制开关为nmos管。4.根据权利要求3所述的无人机的堵转保护电路，其特征在于，所述电压检测模块包括：分压电阻，所述分压电阻电连接所述nmos管的源极；检测滤波电容，所述检测滤波电容电连接所述分压电阻。5.根据权利要求4所述的无人机的堵转保护电路，其特征在于，所述电压放大模块包括：放大器，所述放大器包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚和第五引脚，所述第一引脚电连接所述检测滤波电容的一端，所述检测滤波电容另一端接地，所述第二引脚接地；反馈单元，所述反馈单元一端电连接所述第三引脚，另一端电连接所述第四引脚；限流单元，所述限流单元一端电连接所述第四引脚，另一端电连接所述主控模块；电源单元，所述电源单元包括电源和储能电容，所述第五引脚电连接所述电源和所述储能电容，所述储能电容对所述电源传输的电源信号进行存储，得到工作电压，所述放大器根据所述工作电压进行工作。6.根据权利要求5所述的无人机的堵转保护电路，其特征在于，所述反馈单元包括：第一反馈电阻，所述第一反馈电阻一端电连接所述第三引脚，另一端接地；第二反馈电阻，所述第二反馈电阻一端电连接于所述第一反馈电阻和所述第三引脚之间，另一端电连接所述第四引脚。7.根据权利要求6所述的无人机的堵转保护电路，其特征在于，所述限流单元包括：输出限流电阻，所述输出限流电阻电连接所述第四引脚；输出滤波电容，所述输出滤波电容一端电连接于所述输出限流电阻和所述主控模块之
间，另一端接地。8.根据权利要求7所述的无人机的堵转保护电路，其特征在于，所述堵转保护电路还包括：电机保护模块，所述电机保护模块与所述电机并联，用于消耗所述电机所处电路中产生电动势。9.根据权利要求8所述的无人机的堵转保护电路，其特征在于，所述电机保护模块包括：保护电容，所述保护电容与所述电机并联；续流二极管，所述续流二极管与所述保护电容并联。10.一种无人机的控制系统，其特征在于，应用于无人机，包括：电机；主控模块，用于控制所述电机转动；堵转保护电路，所述堵转保护电路如权利要求1至9任意一项所述的堵转保护电路。

技术总结

本实用新型公开了一种无人机的堵转保护电路及无人机控制系统，无人机的堵转保护电路应用于无人机，无人机包括电机和主控模块，堵转保护电路包括：电机驱动模块电连接主控模块，接收主控模块输出的控制信号，根据控制信号导通，以控制电机转动，电压检测模块电连接电机驱动模块，对电机转动时回路产生的电流进行分压，以得到转动电压信号，电压放大模块电连接电压检测模块和主控模块，将转动电压信号进行放大，得到放大电压信号，并将放大电压信号发送至主控模块，若放大电压信号大于预设的电压信号阈值，主控模块拉低控制信号，以使电机停止转动。本实用新型能够检测无人机的堵转情况，并在无人机发生堵转时控制无人机停止工作。作。作。