隨著無人機技術(shù)的普及,無人機產(chǎn)業(yè)將由現(xiàn)有的單一測繪航測,轉(zhuǎn)型為應(yīng)用于交通、物流、礦產(chǎn)、電力、水利、農(nóng)業(yè)、娛樂等多個領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè),可以說無人機服務(wù)已經(jīng)進入人們的日常生活。在無人機電池的管理上,卻一直存在著比較大的安全隱患。由于目前無人機電池電量采集技術(shù)的相對落后,一旦因為電池電量不足而引起無人機墜毀,將會造成不可估量的損害。因此,及時有效地監(jiān)測無人機電池的剩余電量,并在故障發(fā)生之前,進行實時報警并自救顯得尤為重要。在對無人機電池管理的調(diào)查基礎(chǔ)上,對無人機電池電量采集技術(shù)進行了研究。設(shè)計了一種通過實時監(jiān)測無人機各個電池芯電壓,判斷無人機電池的使用狀況、無人機電池的放電平衡狀態(tài)及無人機電池的剩余電量的監(jiān)控系統(tǒng)。在故障發(fā)生前,進行實時報警,從而避免由于電池性能問題,造成無人機損壞。系統(tǒng)整體介紹本設(shè)計是一款基于STM32單片機的無人機電池性能實時線上監(jiān)測系統(tǒng),采用AD采集模塊進行無人機電池監(jiān)測,且連接簡單,拆卸方便。在不破壞原有無人機電池結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,提高無人機飛行的安全性。該設(shè)計采用在線測量方式,在無人機飛行過程中實時監(jiān)測無人機電池狀態(tài),能及時準確地掌握無人機電池的性能,快速有效地根據(jù)無人機電池狀態(tài)控制無人機的飛行狀態(tài)。同時無人機電池工作狀況可以實時上報云端,相當(dāng)于飛行器“黑盒子”數(shù)據(jù)實時備份到云端,從而進行無人機電池的線上監(jiān)視,觀察無人機電池電量,并及時報知各芯電壓狀態(tài),保證無人機正常飛行;該裝置也可以對其他多芯鋰電池的各芯電壓狀態(tài)進行監(jiān)測,及時報告無人機電池組的狀態(tài),確保設(shè)備正常運行。因此可以應(yīng)用于缺少電池監(jiān)視的無人機系統(tǒng),以保證無人機的安全。整體功能設(shè)計為了在線有效地對無人機電池電量進行實時線上監(jiān)測,系統(tǒng)功能需要由多個子模塊協(xié)作完成。通過對本系統(tǒng)的整體功能進行分析可以得出,無人機電池性能監(jiān)測系統(tǒng)主要由STM32主控模塊、無人機飛行器、電池采樣模塊、液晶顯示模塊及無人機控制模塊等共同組成。
系統(tǒng)整體原理圖各子模塊功能說明STM32主控模塊STM32主控模塊采用STM32F407VET6單片機芯片,運算速度快、集成度高、擴展性強,負責(zé)對采集模塊的數(shù)據(jù)進行處理,根據(jù)各電池芯電量狀態(tài),實時采取相應(yīng)的控制;本裝置無人機電池采用3芯供電,總電壓標準值11.1 V,滿沖狀態(tài)12.6 V,設(shè)置保護門限電壓為3.6 V,當(dāng)無人機電池有一芯電壓低于3.6 V時,保護裝置就會啟動,提示無人機盡快降落,避免墜機風(fēng)險。液晶顯示模塊液晶顯示模塊是實現(xiàn)人機交互的重要方式,可以彩色顯示各種信息、清晰度高、功耗低,是常用的顯示設(shè)備。另外,此電阻式觸摸屏性能優(yōu)良、價格低廉,可以作為良好的人機交互界面。本系統(tǒng)采用了自行設(shè)計的電阻觸摸屏,利用2.8寸彩色TFTLCD液晶觸摸屏作為系統(tǒng)的人機交互設(shè)備,可用于顯示工作狀態(tài)及各電池芯電壓狀態(tài)以及是否虧電情況,且便于調(diào)試工作,也可以在無人機飛行時去掉該模塊,來減輕無人機自身重量。電池采樣模塊電池采樣模塊用于采集無人機電池各芯的電壓信息,該模塊采用大電阻分壓電路,電路簡單可靠、功耗低、成本低。無人機控制模塊無人機控制模塊采用聲音、光電信號,用于提示無人機電池電壓不足或者單芯出現(xiàn)故障等情況。本系統(tǒng)通過esp8266進行云端連接,實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳云端,方便遠程監(jiān)控工作狀態(tài),控制指令可以通過云端下達,實現(xiàn)遠程控制。系統(tǒng)程序設(shè)計系統(tǒng)在進入工作模式之后,首先程序進行初始化,分別設(shè)置中斷優(yōu)先級與系統(tǒng)時鐘,然后設(shè)置串口1與串口3的波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗、收發(fā)等硬件信息,串口1用來進行調(diào)試信息,串口3發(fā)送無人機電池測試數(shù)據(jù)。LED初始化,LED用來指示程序運行狀態(tài);LCD初始化,LCD是界面顯示電芯測試信息,為了顯示漢字設(shè)置W25Q存放漢字庫;W25Q初始化,完成漢字庫讀寫測試;按鍵初始化,ADC初始化,ADC輸入端連接電芯采樣電路,采集電芯電壓變化信息;機智云物聯(lián)網(wǎng)平臺初始化,監(jiān)測裝置通過ESP8266連接機智云平臺,設(shè)置機智云對無人機電芯監(jiān)測裝置的采集數(shù)據(jù)點,數(shù)據(jù)傳輸方式、數(shù)值類型、讀寫控制等,獲取該設(shè)備的Product Key和Product Secret秘鑰。初始化工作準備就緒后,本裝置連接到機智云物聯(lián)網(wǎng)平臺,可以實時上傳監(jiān)測數(shù)據(jù),如果硬件存在問題,則輸出錯誤信息,等待故障排除與復(fù)位。正常飛行時為了減輕重量可以不接LCD屏,LCD屏用于程序調(diào)試方便信息顯示,液晶屏輸出電池信息。采樣電路獲取電池電壓,該模擬量輸入到ADC電路,轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息,可以上傳到機智云,方便查詢與記錄,用戶可以通過電腦端分析電芯數(shù)據(jù),也可以通過手機APP實時獲取電芯狀態(tài)。通過將測得的數(shù)據(jù)與設(shè)定值進行對比,如果電壓低于設(shè)定值,就報警,提示用戶電池處于虧電狀態(tài),及時降落無人機;如果電芯電壓正常就進入循環(huán)狀態(tài),繼續(xù)監(jiān)測。
系統(tǒng)主程序流程圖
系統(tǒng)主程序重要代碼如下:
關(guān)鍵性能指標本設(shè)計有以下四個關(guān)鍵性能指標:① 無人機電池測量裝置連接無人機電池充電接口,對每一個電池芯狀態(tài)進行采樣,得到無人機電池的數(shù)據(jù),計算無人機電池的剩余電量和剩余使用時間。② 各個無人機電池的電芯電壓經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換,與設(shè)置閾值電壓進行比較,根據(jù)電壓狀態(tài)確定無人機飛行狀態(tài),確保電量降低到一定程度或電芯電壓低于閾值時采取安全措施,確保無人機安全降落。③ 無人機電池在線監(jiān)控系統(tǒng),將無人機電池信息通過無線收發(fā)模塊,發(fā)送至地面監(jiān)控裝置,無人機操作人員可以及時有效地掌握電池工作狀態(tài)。④ 機載顯示模塊顯示電池狀態(tài),便于直觀查看電芯信息,為了減輕飛行重量,顯示模塊采用擴展掛載方式,可以去掉顯示模塊。整機完成結(jié)構(gòu)整機完成結(jié)構(gòu)如下圖所示,其中包含當(dāng)前無人機電池的電量等相關(guān)采集數(shù)據(jù)。 整機完成結(jié)構(gòu)圖主要創(chuàng)新點本設(shè)計有以下四個主要創(chuàng)新點:①本系統(tǒng)對各電芯分別取樣測量,實時監(jiān)測電池各個電芯,無人機飛行控制器自帶的電池電壓是測量各個電芯串聯(lián)的總電壓,單獨測量各個電芯電壓更能準確反映電池性能狀態(tài),如有一個電芯性能降低或者失效,電池保護系統(tǒng)就會啟動,確保無人機飛行安全。② 無人機電池充電接口作為采樣點,連接簡單,不破壞電池原有結(jié)構(gòu)。③ 機載顯示模塊做成可拆卸結(jié)構(gòu),方便使用,便于減輕無人機的飛行重量。④ 加入了機智云管理系統(tǒng),可以線上監(jiān)控電池電量,保證在無人機安全電量不足時會發(fā)出警告。結(jié)論本裝置設(shè)計了一款基于STM32單片機的無人機電池性能實時線上監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以通過實時監(jiān)測無人機各個電池芯電壓情況,來判斷電池使用狀況及電池放電平衡狀態(tài),且能實時監(jiān)測電池的剩余電量,在故障發(fā)生之前,進行實時報警,從而避免由于電池性能問題造成的無人機損壞。該裝置通過進行多次實驗?zāi)M,能夠?qū)崟r采集無人機電池的電量信息,并根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)置相應(yīng)的閾值,采取相應(yīng)的措施。故本系統(tǒng)可以做到及時有效地預(yù)防無人機由于電池電量不足而導(dǎo)致的墜機問題,具有一定的市場前景和實際應(yīng)用價值。adcx1=Get_Adc_Average(ADC_Channel_3,20);
LCD_ShowxNum(134,130,adcx1,4,16,0);
if(adcx1<4096/3.3*3.8/6.17)
LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"voltage1isbad");
Else
LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"voltage1isgood");
temp1=(float)adcx1*(3.3/4096)*6.17;
adcx1e=temp1;
LCD_ShowxNum(142,150,adcx1e,1,16,0);
adcx1e; =
1000; =
LCD_ShowxNum(158,150,temp1,3,16,0X80);
delay_ms(250);
adcx2=Get_Adc_Average(ADC_Channel_4,20);
LCD_ShowxNum(142,170,adcx2,4,16,0);
if(adcx2<4096/3.3*7.6/6.17)
LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"voltage2isbad");
Else
LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"voltage3isgood");
temp3=(float)adcx3*(3.3/4096)*6.11;adcx3e=temp3;
LCD_ShowxNum(134,230,adcx3e,2,16,0);
adcx3e; =
1000; =
LCD_ShowxNum(158,230,temp3,3,16,0X80);
delay_ms(250);
聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。
舉報投訴
-
監(jiān)測系統(tǒng)
+關(guān)注
關(guān)注
8文章
2639瀏覽量
81174
發(fā)布評論請先 登錄
相關(guān)推薦
無人機電力動力系統(tǒng)組成包括
無人機電力動力系統(tǒng)是無人機實現(xiàn)飛行任務(wù)的核心組成部分,為無人機提供所需的飛行動力和能源。一個完整的無人機電力動力
無人機智能巡檢系統(tǒng):光伏電站維護的新紀元
無人機智能巡檢系統(tǒng):光伏電站維護的新紀元 隨著全球?qū)η鍧嵞茉葱枨蟮脑鲩L,光伏電站作為重要的綠色能源基礎(chǔ)設(shè)施,其建設(shè)和運營規(guī)模不斷擴大。為了保障電站的高效運行,對光伏設(shè)備的定期巡檢變得尤為重要。傳統(tǒng)
無人機智能巡檢系統(tǒng)與傳統(tǒng)巡檢方式的對比
無人機智能巡檢系統(tǒng)與傳統(tǒng)巡檢方式的對比 在當(dāng)今科技飛速發(fā)展的時代,無人機智能巡檢系統(tǒng)已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域的一大創(chuàng)新。相較于傳統(tǒng)巡檢方式,無人機智
光伏電站無人機智能巡檢系統(tǒng)
?????? 光伏電站無人機智能巡檢系統(tǒng) ?????? 光伏電站無人機智能巡檢系統(tǒng)基于可搭載熱紅外成像相機和可見光成像相機的無人機,采集光伏
無人機智能巡檢系統(tǒng)
能巡檢系統(tǒng)可以迅速飛越廣大區(qū)域,通過高分辨率的傳感器實時采集大量數(shù)據(jù)。這包括電力線路、建筑物、自然環(huán)境等方面的信息。相較于傳統(tǒng)巡檢方式,無人機智能巡檢極大提高了數(shù)據(jù)采集的效率,有助于更全面、迅速地了解目標區(qū)域的情況
無人機智能巡檢系統(tǒng)
?????? 無人機智能巡檢系統(tǒng)功能模塊 ?????? 隨著科技的不斷發(fā)展,無人機已經(jīng)在光伏、風(fēng)電、農(nóng)業(yè)、城市管理、地質(zhì)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,無人機在飛行過程中,如何在沒有人干預(yù)的情況下,完
無人機智能巡檢系統(tǒng)現(xiàn)代巡檢的革新
?????? 無人機智能巡檢系統(tǒng)現(xiàn)代巡檢的革新 ?????? 無人機智能巡檢系統(tǒng)是利用無人機技術(shù)結(jié)合先進的傳感器、數(shù)據(jù)傳輸、分析和處理技術(shù),
無人機智能巡檢系統(tǒng)的原理與優(yōu)勢
工具。光伏電站作為無人機巡檢的重要應(yīng)用場景,得到了廣泛關(guān)注和快速發(fā)展。 無人機智能巡檢系統(tǒng)的原理 無人機智能巡檢系統(tǒng)主要由
無人機電池充不進電的原因 無人機電池充不進電怎么辦
無人機全景監(jiān)測:空域管理的新革命
、交通管理、城市規(guī)劃等多個領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。同時,隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的融合應(yīng)用,無人機全景監(jiān)測技術(shù)也將迎來更多的創(chuàng)新和發(fā)展機遇。
結(jié)語
無人機
發(fā)表于 02-20 15:23
【開源項目】使用 Blues Swan 3.0 制作的的 DIY 無人機
在 notehub.io 上獲取事件
關(guān)于如何將傳入消息從 notehub 轉(zhuǎn)發(fā)到其他云平臺,有很好的文檔。
按照 Datacake 集成說明可視化您的無人機數(shù)據(jù)。
https://docs.datacake.de
發(fā)表于 12-20 13:59
評論