[实用新型]舵机控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种舵机控制器，主要应用于超小型无人机飞控系统，属于无人机技术领域。

背景技术

在无人机系统中，采用PWM波信号控制的舵机是重要的执行机构，它是无人机的动力来源。而且，舵机控制器一般都被分离出来作为独立模块，主要目的是避免遥控信号对主控系统的干扰；然后舵机控制器通过数字端口与主控制系统通讯，根据主控系统发送的控制信号进行舵机控制，从而实现各种飞行动作。

目前的舵机控制器存在一些问题，例如往往采用光电耦合器对每路PWM信号进行信号隔离，这种设计方式给控制器系统增加了过多的功耗和体积；另外，遥控和自主切换电路都仅利用单片机采集飞行模式切换信号来控制舵机工作模式，而没有可靠的冗余设计，这种设计方式在单片机出现程序跑飞等情况下会发生坠机等危险事件。

实用新型内容

本实用新型目的在于对舵机控制器在信号隔离和工作模式切换等技术上存在的问题加以解决，提供一种高可靠、高冗余、功耗低、体积小的舵机控制器。

为达到上述目的，本实用新型的构思为：所提供的舵机控制器包含输入隔离模块、单片机、控制模式切换单元和输出隔离模块，而控制模式切换单元又包含硬件模式切换模块、与门阵列模块和模拟开关阵列模块；其中，输入隔离模块输出所有信号与单片机的PWM采集端口相联接，输入隔离模块输出的遥控舵机信号与硬件模式切换模块相联接，输入隔离模块输出的遥控切换信号与模拟开关阵列的常闭端口相连接，单片机PWM输出端口与模拟开关阵列的常开端口相连接，单片机输出的软件切换信号和与门阵列相联接，而与门阵列的输出与模拟开关阵列的控制端相联接，模拟开关阵列的公共端与输出隔离模块相联接。工作时接收机和舵机分别连接到输入隔离模块和输出隔离模块，即舵机控制器串连与直升机的接收机和舵机之间，然后根据飞控算法实现舵机控制功能。输入隔离模块和输出隔离模块均采用具有四路隔离单元的数字隔离器。

根据上述的实用新型构思，本实用新型采用下述技术方案：

一种舵机控制器，包括一个连接主控系统的舵机控制模块，舵机控制模块的信号输入口连接接收机而信号输出口连接舵机，其特征在于舵机控制模块由一块输入隔离模块、一个单片机、一个控制模式切换单元和一个输出隔离模块构成；从接收机来的遥控舵机信号和遥控切换信号经输入隔离模块连接至单片机和控制模块切换单元的信号输入口；单片机连接主控系统，而其软件切换信号输出和自主舵机信号输出均连接至控制模式切换单元的对应输入口；控制模式切换单元的舵机信号输出经输出隔离模块连接至舵机；所述的输入隔离模块和输出隔离模块均采用具有四路隔离单元的数字隔离器。

上述的控制模式切换单元由一个模拟开关阵列模块、一个硬件模式切换模块和一个与门阵列模块构成；所述的从输入隔离模块来的遥控舵机信号连接至模拟开关阵列模块的常闭端，从输入隔离模块来的遥控切换信号连接至硬件模式切换模块的一个输入口，从单片机来的软件切换信号和从硬件模式切换模块输出的硬切换信号分别过接至与门阵列模块的两个输入口，与门阵列模块输出的切换信号连接至模拟开关阵列模块的控制端，从单片机输出的自主舵机信号连接至模拟开关阵列模块的常开端，模拟开关阵列模块的公共端输出舵机信号连接至舵机。

本实用新型与现有技术相比较，具有如下显而易见的实质性特点和优点：

本实用新型采用数字隔离器进行输入和输出信号隔离，数字隔离器较光电耦合器的封装小，并且每个数字隔离器具有四路隔离单元，所以较以往产品采用光电耦合器进行信号隔离在功耗和成本上都有较大的优势；在试飞调试过程中，由于各种因素，例如外界风的干扰、控制算法等问题，很多时候都需要把飞机由自主飞行状态切换为遥控状态，修改参数之后再进行自主飞行，另外，调参过程中，往往需要某一个舵机通道处于自主飞行状态，而其他舵机通道处于遥控状态，所以，舵机控制器需要具有各个舵机通道独立的遥控飞行模式和自主飞行模式的切换功能，而且该功能必须具有非常高的可靠性，否则将会出现坠机等严重的后果；本实用新型的切换单元除了像以往产品由单片机采集模式切换信号的软件实现方式外，还采用了由硬件模式切换电路、与门阵列和模拟开关阵列组成的硬件单元，采用该冗余设计方法后，在遥控飞行状态下，切换信号通过硬件模式切换电路和与门阵列，令模拟开关处于公共端与常闭端相连的状态，即舵机控制信号与遥控舵机信号相连，从而使无人机直接受控于遥控器，所以，即使出现单片机程序跑飞等现象，也可以安全可靠的控制无人机飞行。总之，采用上述设计方案的产品具有功耗低、体积小、可靠性高、冗余性能好等特点。

附图说明