一種基于i2c總線的電機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及飛行器領(lǐng)域，尤其涉及一種基于I2C總線的電機(jī)控制系統(tǒng)。采用I2C總線，飛行控制器通過I2C總線與電子調(diào)速器通信，實(shí)現(xiàn)飛行控制器與電子調(diào)速器之間的雙向交互，由于只需要SDA、CLK和GND三線接口，因此可以大大簡化原有的復(fù)雜接線方式；通過飛行控制器對(duì)電子調(diào)速器進(jìn)行參數(shù)配置，使得每個(gè)電子調(diào)速器擁有唯一的設(shè)備地址和配置類型，配置成功后飛行控制器發(fā)送操作指令給電子調(diào)速器即可控制電機(jī)運(yùn)行。通過自檢裝置，電子調(diào)速器可以實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，通過告警裝置告知飛行控制器進(jìn)行處理，使得飛行控制器能夠?qū)崟r(shí)知悉電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，確保電機(jī)正常工作。
【專利說明】
一種基于12C總線的電機(jī)控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及飛行器領(lǐng)域，尤其涉及一種基于I2C總線的電機(jī)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，多旋翼飛行器已經(jīng)作為一種比較親民的替代傳統(tǒng)航拍昂貴方案的不二之選。在多旋翼飛行器中電子調(diào)速器作為動(dòng)力執(zhí)行機(jī)構(gòu)最重要的部分，目前的電子調(diào)速器的功能非常單一，每個(gè)電子調(diào)速器需要單獨(dú)的一路接口控制，只能響應(yīng)PWM波的控制實(shí)現(xiàn)單向的通信，達(dá)到電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)整，不能控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)、以及電機(jī)的停止檢測(cè)和附屬的功能控制，如燈光控制等。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種基于I2C總線的電機(jī)控制系統(tǒng)，能夠通過一條總線實(shí)現(xiàn)飛行控制器與電子調(diào)速器之間的雙向交互。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0005]—種基于I2C總線的電機(jī)控制系統(tǒng)，包括:飛行控制器、一個(gè)以上的電子調(diào)速器、I2C總線和電機(jī);
[0006]所述飛行控制器和一個(gè)以上的電子調(diào)速器分別與I2C總線連接，所述電子調(diào)速器與電機(jī)連接；
[0007]所述飛行控制器，用于通過I2C總線發(fā)送操作指令給電子調(diào)速器；
[0008]所述電子調(diào)速器，用于接收飛行控制器發(fā)送來的操作指令，根據(jù)所述操作指令控制電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；
[0009]所述電子調(diào)速器包括自檢裝置和告警裝置；
[0010]所述自檢裝置包括設(shè)置在通路中串聯(lián)的負(fù)載和用于對(duì)所述負(fù)載的兩端電壓進(jìn)行檢測(cè)的AD米樣電路；
[0011]所述告警裝置包括依次連接的接收端、處理單元和發(fā)送端；
[0012]所述接收端與AD采樣電路連接，用于接收AD采樣電路采樣到的電壓值；
[0013]所述處理單元，用于判斷采樣到的電壓值是否超過預(yù)設(shè)的閾值范圍，若超過預(yù)設(shè)的閾值范圍，則發(fā)送告警信息給發(fā)送端；
[0014]所述發(fā)送端，用于將接收到的告警信息發(fā)送給飛行控制器。
[0015]進(jìn)一步的，還包括電機(jī)控制器，所述電機(jī)控制器包括外殼和安裝于外殼內(nèi)的控制器件，所述控制器件包括接觸器、電流互感器和控制電路板，所述控制電路板包括CHJ電路、信號(hào)輸入處理電路、控制輸出電路，所述電流互感器的輸出信號(hào)經(jīng)控制電路板的信號(hào)輸入處理電路送至CPU電路，CPU處理后將控制信號(hào)輸出至控制輸出電路，控制輸出電路的輸出端與接觸器連接。
[0016]進(jìn)一步的，還包括零序電流互感器，所述零序電流互感器的輸出端與信號(hào)輸入處理電路的輸入端連接。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果在于:采用I2C總線，飛行控制器通過I2C總線與電子調(diào)速器通信，實(shí)現(xiàn)飛行控制器與電子調(diào)速器之間的雙向交互，由于只需要SDA、CLK和GND三線接口，因此可以大大簡化原有的復(fù)雜接線方式;通過飛行控制器對(duì)電子調(diào)速器進(jìn)行參數(shù)配置，使得每個(gè)電子調(diào)速器擁有唯一的設(shè)備地址和配置類型，配置成功后飛行控制器發(fā)送操作指令給電子調(diào)速器即可控制電機(jī)運(yùn)行。通過自檢裝置，電子調(diào)速器可以實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，通過告警裝置告知飛行控制器進(jìn)行處理，使得飛行控制器能夠?qū)崟r(shí)知悉電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，確保電機(jī)正常工作。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的基于I2C總線的電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]標(biāo)號(hào)說明:
[0020]1、飛行控制器;2、電子調(diào)速器;3、I2C總線;4、電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為詳細(xì)說明本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖予以說明。
[0022]本實(shí)用新型最關(guān)鍵的構(gòu)思在于:采用I2C總線，飛行控制器通過I2C總線與電子調(diào)速器通信，實(shí)現(xiàn)飛行控制器與電子調(diào)速器之間的雙向交互。
[0023]請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型提供的一種基于I2C總線的電機(jī)控制系統(tǒng)，包括:飛行控制器、一個(gè)以上的電子調(diào)速器、I2C總線和電機(jī)；
[0024]所述飛行控制器I和一個(gè)以上的電子調(diào)速器2分別與I2C總線3連接，所述電子調(diào)速器2與電機(jī)4連接；
[0025]所述飛行控制器I，用于通過I2C總線發(fā)送操作指令給電子調(diào)速器；
[0026]所述電子調(diào)速器2，用于接收飛行控制器發(fā)送來的操作指令，根據(jù)所述操作指令控制電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；
[0027]所述電子調(diào)速器包括自檢裝置和告警裝置；
[0028]所述自檢裝置包括設(shè)置在通路中串聯(lián)的負(fù)載和用于對(duì)所述負(fù)載的兩端電壓進(jìn)行檢測(cè)的AD米樣電路；
[0029]所述告警裝置包括依次連接的接收端、處理單元和發(fā)送端；
[0030]所述接收端與AD采樣電路連接，用于接收AD采樣電路采樣到的電壓值；
[0031]所述處理單元，用于判斷采樣到的電壓值是否超過預(yù)設(shè)的閾值范圍，若超過預(yù)設(shè)的閾值范圍，則發(fā)送告警信息給發(fā)送端；
[0032]所述發(fā)送端，用于將接收到的告警信息發(fā)送給飛行控制器。
[0033]本實(shí)用新型的有益效果在于:采用I2C總線，飛行控制器通過I2C總線與電子調(diào)速器通信，實(shí)現(xiàn)飛行控制器與電子調(diào)速器之間的雙向交互，由于只需要SDA、CLK和GND三線接口，因此可以大大簡化原有的復(fù)雜接線方式;通過飛行控制器對(duì)電子調(diào)速器進(jìn)行參數(shù)配置，使得每個(gè)電子調(diào)速器擁有唯一的設(shè)備地址和配置類型，配置成功后飛行控制器發(fā)送操作指令給電子調(diào)速器即可控制電機(jī)運(yùn)行。通過自檢裝置，電子調(diào)速器可以實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，通過告警裝置告知飛行控制器進(jìn)行處理，使得飛行控制器能夠?qū)崟r(shí)知悉電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，確保電機(jī)正常工作。
[0034]通過判斷通路中串聯(lián)的負(fù)載兩端的電壓值，因此該電壓值大小反映了電機(jī)轉(zhuǎn)阻的大小，若電壓值過大，則電機(jī)轉(zhuǎn)阻過大，這屬于異常情況，通過告警的方式告知飛行控制器，由飛行控制器綜合分析決定是否要暫停該電子調(diào)速器的運(yùn)行，從而確保電機(jī)正常工作。
[0035]進(jìn)一步的，還包括電機(jī)控制器，所述電機(jī)控制器包括外殼和安裝于外殼內(nèi)的控制器件，所述控制器件包括接觸器、電流互感器和控制電路板，所述控制電路板包括CHJ電路、信號(hào)輸入處理電路、控制輸出電路，所述電流互感器的輸出信號(hào)經(jīng)控制電路板的信號(hào)輸入處理電路送至CPU電路，CPU處理后將控制信號(hào)輸出至控制輸出電路，控制輸出電路的輸出端與接觸器連接。
[0036]由上述描述可知，采用模塊化設(shè)計(jì)，將傳統(tǒng)的接觸器、電流互感器集成在一個(gè)殼體內(nèi)，易于安裝和更換。配備顯示屏，能夠顯示故障及報(bào)警信號(hào)。本控制器具有體積小、可靠性尚、易維護(hù)、裝配功效尚等優(yōu)點(diǎn)。
[0037]進(jìn)一步的，還包括零序電流互感器，所述零序電流互感器的輸出端與信號(hào)輸入處理電路的輸入端連接。
[0038]本實(shí)用新型還提供的一種基于I2C總線的電機(jī)控制系統(tǒng)的使用方法，包括:
[0039]配置I2C總線；
[0040]將飛行控制器和一個(gè)以上的電子調(diào)速器分別與I2C總線連接，將電子調(diào)速器與電機(jī)連接；
[0041 ] 配置電子調(diào)速器的設(shè)備地址；
[0042]飛行控制器通過I2C總線根據(jù)電子調(diào)速器的設(shè)備地址分發(fā)參數(shù)配置指令給電子調(diào)速器；
[0043]電子調(diào)速器接收到參數(shù)配置指令后進(jìn)行參數(shù)配置；
[0044]電子調(diào)速器參數(shù)配置成功后，飛行控制器通過I2C總線發(fā)送操作指令給電子調(diào)速器；
[0045]電子調(diào)速器根據(jù)接收到的操作指令控制電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。
[0046]例如電子調(diào)速器A是打算用來控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)，飛行控制器將能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)的配置參數(shù)發(fā)給電子調(diào)速器A，對(duì)電子調(diào)速器A進(jìn)行配置，配置成功后，飛行控制器發(fā)送操作指令給電子調(diào)速器A，電子調(diào)速器A即可對(duì)電機(jī)執(zhí)行正轉(zhuǎn)的控制。
[0047]進(jìn)一步的，所述電子調(diào)速器配置成功后，對(duì)通路中串聯(lián)的負(fù)載進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，若檢測(cè)到異常情況，所述電子調(diào)速器發(fā)送告警信息給飛行控制器。
[0048]進(jìn)一步的，所述異常情況為所述負(fù)載兩端電壓增大。
[0049]由上述描述可知，設(shè)置AD采樣電路對(duì)所述負(fù)載進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，采樣其兩端的電壓值，若電壓值增大，說明電機(jī)轉(zhuǎn)阻增大，即為異常情況，需要及時(shí)反饋飛行控制器，由飛行控制器決定是否停止該路電子調(diào)速器的運(yùn)行，從而確保電機(jī)正常運(yùn)行。
[0050]進(jìn)一步的，所述參數(shù)配置指令包括電機(jī)正轉(zhuǎn)參數(shù)配置指令、電機(jī)反轉(zhuǎn)參數(shù)配置指令、電機(jī)速度調(diào)節(jié)參數(shù)配置指令、燈光調(diào)節(jié)參數(shù)配置指令、狀態(tài)查詢參數(shù)配置指令、異常告警參數(shù)配置指令和異常處理參數(shù)配置指令。
[0051 ]由上述描述可知，電機(jī)正轉(zhuǎn)參數(shù)配置指令是用來控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)模式；電機(jī)反轉(zhuǎn)參數(shù)配置指令是用來控制電機(jī)的反轉(zhuǎn)模式;電機(jī)速度調(diào)節(jié)參數(shù)配置指令是用來控制電機(jī)的速度調(diào)節(jié);燈光調(diào)節(jié)參數(shù)配置指令是用來對(duì)燈光的亮度的控制；其中電機(jī)速度和燈光的控制，該指令屬于控制指令，因此無需等待電子調(diào)速器的回復(fù)；
[0052]狀態(tài)查詢參數(shù)配置指令是用來查詢電子調(diào)速器的工作模式或是通過電子調(diào)速器查詢當(dāng)前電機(jī)的電流大小等參數(shù)信息；其中該指令屬于查詢指令，因此需要等待電子調(diào)速器的回復(fù)，但是在電子調(diào)速器回復(fù)之前可以對(duì)其余電子調(diào)速器進(jìn)行操作；
[0053]異常告警參數(shù)配置指令和異常處理參數(shù)配置指令，用于異常情況時(shí)，告警及處理。
[0054]進(jìn)一步的，所述“配置電子調(diào)速器的設(shè)備地址”具體為:
[0055]對(duì)所有的電子調(diào)速器進(jìn)行依次編號(hào)；
[0056]根據(jù)所述編碼的順序依次配置電子調(diào)速器的設(shè)備地址。
[0057]由上述描述可知，所述編號(hào)為I到n，n為大于或等于I的整數(shù);根據(jù)編號(hào)的順序?qū)﹄娮诱{(diào)速器進(jìn)行配置。
[0058]進(jìn)一步的，所述“所述電子調(diào)速器根據(jù)接收到的操作指令控制電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)”步驟之后還包括:
[0059]所述電子調(diào)速器檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)并反饋操作結(jié)果給飛行控制器。
[0060]由上述描述可知，電子調(diào)速器在控制電機(jī)執(zhí)行操作后會(huì)反饋操作結(jié)果給飛行控制器，從而飛行控制器可根據(jù)反饋的操作結(jié)果分析，智能發(fā)送下一步的操作指令，在應(yīng)用過程中是相當(dāng)重要的步驟。
[0061]請(qǐng)參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型的實(shí)施例一為:
[0062]本實(shí)用新型提供的一種基于I2C總線的電機(jī)控制系統(tǒng)，包括:飛行控制器、一個(gè)以上的電子調(diào)速器、I2C總線和電機(jī)；
[0063]所述飛行控制器和一個(gè)以上的電子調(diào)速器分別與I2C總線連接，所述電子調(diào)速器分別與電機(jī)連接；
[0064]所述飛行控制器，用于通過I2C總線發(fā)送操作指令給電子調(diào)速器；
[0065]所述電子調(diào)速器，用于接收飛行控制器發(fā)送來的操作指令，根據(jù)所述操作指令控制電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。
[0066]其中所述電子調(diào)速器包括自檢裝置和告警裝置；
[0067]所述自檢裝置包括設(shè)置在通路中串聯(lián)的負(fù)載和用于對(duì)所述負(fù)載的兩端電壓進(jìn)行檢測(cè)的AD米樣電路；
[0068]所述告警裝置包括依次連接的接收端、處理單元和發(fā)送端；
[0069]所述接收端與AD采樣電路連接，用于接收AD采樣電路采樣到的電壓值；
[0070]所述處理單元，用于判斷采樣到的電壓值是否超過預(yù)設(shè)的閾值范圍，若超過預(yù)設(shè)的閾值范圍，則發(fā)送告警信息給發(fā)送端；
[0071]所述發(fā)送端，用于將接收到的告警信息發(fā)送給飛行控制器。
[0072]通過判斷通路中串聯(lián)的負(fù)載兩端的電壓值，因此該電壓值大小反映了電機(jī)轉(zhuǎn)阻的大小，若電壓值過大，則電機(jī)轉(zhuǎn)阻過大，這屬于異常情況，通過告警的方式告知飛行控制器，由飛行控制器綜合分析決定是否要暫停該電子調(diào)速器的運(yùn)行，從而確保電機(jī)正常工作。
[0073]所述電子調(diào)速器由轉(zhuǎn)速調(diào)整電位器、轉(zhuǎn)速傳感器、控制器、執(zhí)行器和保險(xiǎn)電路等組成。
[0074]1、轉(zhuǎn)速傳感器
[0075]它應(yīng)采集盡可能高的信號(hào)頻率。設(shè)計(jì)采用最高的信號(hào)頻率為12000Hz發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率關(guān)系的計(jì)算公式如下:￡ = 1^/60。式中￡—頻率Hz ;η—發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速r/min; ζ—傳感齒輪齒致(或飛輪外圈齒數(shù))。傳感器最好是從飛輪處測(cè)量轉(zhuǎn)速，安裝時(shí)傳感器與飛輪齒圈齒頂?shù)拈g隙為0.4-0.8mm。
[0076]2、控制器
[0077]它的作用是根據(jù)傳感器測(cè)出的轉(zhuǎn)速實(shí)際值與其中設(shè)定值，進(jìn)行比較、并驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器執(zhí)行。
[0078]3、轉(zhuǎn)速調(diào)整電位器
[0079]它用來根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)使用的最高允許轉(zhuǎn)速來調(diào)定頻率。在訂購時(shí)若寫明發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行頻率，工廠根據(jù)要求調(diào)定好頻率。若訂單上未注明機(jī)組運(yùn)行頻率，則出廠時(shí)頻率調(diào)定為2000Hz。如果此調(diào)定的頻率在發(fā)動(dòng)機(jī)的空轉(zhuǎn)和最高轉(zhuǎn)之間，則可起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并調(diào)節(jié)〃speedmax 〃(最高轉(zhuǎn)速)電位器使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得最高運(yùn)轉(zhuǎn)頻率。
[0080]4、執(zhí)行器
[0081]執(zhí)行器主要由直流電機(jī)、傳動(dòng)齒輪、輸出軸及反饋部件組成。執(zhí)行器由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其扭矩通過一個(gè)中間齒輪傳至輸出軸。反饋部件將執(zhí)行器的工作狀態(tài)傳入控制器以形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。執(zhí)行器的輸出軸搖臂通過調(diào)節(jié)連桿與噴油栗齒桿相連。
[0082]5、保險(xiǎn)電路
[0083]在電子調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)有保險(xiǎn)電路，當(dāng)傳感信號(hào)中斷，如因電纜斷裂發(fā)動(dòng)機(jī)停止遠(yuǎn)行時(shí)，它可以使執(zhí)行器停止工作，并使輸出軸搖臂恢復(fù)至"O"位置。
[0084]綜上所述，本實(shí)用新型提供的一種基于I2C總線的電機(jī)控制系統(tǒng)，采用I2C總線，飛行控制器通過I2C總線與電子調(diào)速器通信，實(shí)現(xiàn)飛行控制器與電子調(diào)速器之間的雙向交互，由于只需要SDA、CLK和GND三線接口，因此可以大大簡化原有的復(fù)雜接線方式;通過飛行控制器對(duì)電子調(diào)速器進(jìn)行參數(shù)配置，使得每個(gè)電子調(diào)速器擁有唯一的設(shè)備地址和配置類型，配置成功后飛行控制器發(fā)送操作指令給電子調(diào)速器即可控制電機(jī)運(yùn)行。通過自檢裝置，電子調(diào)速器可以實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，通過告警裝置告知飛行控制器進(jìn)行處理，使得飛行控制器能夠?qū)崟r(shí)知悉電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，確保電機(jī)正常工作。
[0085]以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等同變換，或直接或間接運(yùn)用在相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于I2C總線的電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:飛行控制器、一個(gè)以上的電子調(diào)速器、I2C總線和電機(jī)； 所述飛行控制器和一個(gè)以上的電子調(diào)速器分別與I2C總線連接，所述電子調(diào)速器與電機(jī)連接； 所述飛行控制器，用于通過I2C總線發(fā)送操作指令給電子調(diào)速器； 所述電子調(diào)速器，用于接收飛行控制器發(fā)送來的操作指令，根據(jù)所述操作指令控制電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)； 所述電子調(diào)速器包括自檢裝置和告警裝置； 所述自檢裝置包括設(shè)置在通路中串聯(lián)的負(fù)載和用于對(duì)所述負(fù)載的兩端電壓進(jìn)行檢測(cè)的AD米樣電路； 所述告警裝置包括依次連接的接收端、處理單元和發(fā)送端； 所述接收端與AD采樣電路連接，用于接收AD采樣電路采樣到的電壓值； 所述處理單元，用于判斷采樣到的電壓值是否超過預(yù)設(shè)的閾值范圍，若超過預(yù)設(shè)的閾值范圍，則發(fā)送告警信息給發(fā)送端； 所述發(fā)送端，用于將接收到的告警信息發(fā)送給飛行控制器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于I2C總線的電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括電機(jī)控制器，所述電機(jī)控制器包括外殼和安裝于外殼內(nèi)的控制器件，所述控制器件包括接觸器、電流互感器和控制電路板，所述控制電路板包括CPU電路、信號(hào)輸入處理電路、控制輸出電路，所述電流互感器的輸出信號(hào)經(jīng)控制電路板的信號(hào)輸入處理電路送至CPU電路，CPU處理后將控制信號(hào)輸出至控制輸出電路，控制輸出電路的輸出端與接觸器連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于I2C總線的電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括零序電流互感器，所述零序電流互感器的輸出端與信號(hào)輸入處理電路的輸入端連接。
【文檔編號(hào)】H02P29/00GK205545054SQ201620328492
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月19日
【發(fā)明人】高建民
【申請(qǐng)人】深圳市高巨創(chuàng)新科技開發(fā)有限公司