一种系留无人机系统的闭环线损补偿装置的制作方法

本实用新型涉及无人机控制设备技术领域，特别一种系留无人机系统的闭环线损补偿装置。

背景技术：

系留无人机因有系留绳的存在，地面设备经线缆为无人机供电，能实现无人机24小时全天时续航，完美解决了普通无人机的续航问题，且具有载荷大、成本低的优点，在抗洪救灾、应急通信、重大活动安全保障、大型集会长时间定点监控等方面应用越来越多。应用中，在gps或其它卫星导航的模式下，系留无人机可以精准控制悬停的水平精度。

系留无人机的供电是由地面基站经导线供电，由于无人机高度较高(一般是50至300米之间)，地面基站和无人机之间连接的导线过长，因此不可避免存在线损，也就是说地面电源输出设备输出的电源电压到达无人机后，无人机处实际电压低于地面基站电源输出设备(对于大型无人机，一般采用可调节电压输出的交流转直流电源模块，输入交流220v或380v、输出200v-1000v直流电源为无人机供电)的输出电压，这样因为电压降低会对无人机的正常使用带来一定影响。还有一点就是，即使使用前操作人员已经将地面基站电源输出设备的输出电源电压调高，进而无人机处、处于需要的电压值时，但是当电源输出设备的输入电源电压发生波动时，那么毫无疑问的是无人机处电压同样会发生变化，这样会造成无人机升力电机因电压变化，输出功率发生变化，同时升力发生变化(或高或低)，并存在偏航的几率，甚至存在因输入电压过高导致无人机本体损坏的几率，(即使采用带稳压输出的电源输出设备为无人机供电，但是电源输出设备长时间连续工作、使用时间久后，内部元件性能发生变化后，以及输入电压低于220v或380v较多，或者超过220v或380v以上较多时，电源输出设备的稳压性能也不能得到保证，同样会造成无人机处电压不稳定)。由于无人机长期系留在空中，管理人员不可能随时检测无人机的输入电源电压，因此供电电压发生异动时，人为调节电源输出设备无法有效保证无人机一直工作在稳定的电压基础上)。基于上述，提供一种能根据无人机处电压变化，自适应调节无人机输入电压，尽可能保证系留无人机本体正常工作的线损补偿装置显得尤为必要。

技术实现要素：

为了克服现有系留无人机因结构所限，无法自动调整输入电源电压，当供电电压发生异动时，会对无人机的正常使用带来影响的弊端，本实用新型提供了具有高压检测电路、低压检测电路、以及电动调节机构，工作时能实时监测无人机处电源电压，当无人机处供电电压发生异常变化时，电动调节机构能实时调节电源输出设备的旋钮，保证无人机处电压处于需要的范围内，且电动调节机构和电源输出设备的旋钮经磁铁吸合，拆装更加方便，不但可以实现电动调节无人机的输入电压，还能根据需要保证管理人员能手动调节无人机的输入电压，由此给管理人员带来了便利，且保证了系留无人机正常工作的一种系留无人机系统的闭环线损补偿装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种系留无人机系统的闭环线损补偿装置，包括电源输出设备，电源输出设备的电源输出端和系留无人机的总电源输入端电性连接；其特征在于还具有高压检测电路、低压检测电路以及电动调节机构；所述电动调节机构包括电机减速机构、上磁铁，电机减速机构套在筒体内，电机减速机构的动力输出轴有异形连接套管，上磁铁位于筒体下；所述电源输出设备的调节手柄有异形连接杆，在调节手柄侧端电源输出设备的壳体前有下磁铁，电动调节机构的连接套管套在连接杆外侧，上下磁铁吸合在一起；所述高压检测电路、低压检测电路安装在无人机的壳体内，无人机处的总电源输入端和高压检测电路、低压检测电路的电源输入端分别电性连接；所述高压检测电路、低压检测电路的电源输出端和电动调节机构的电机减速机构正负两极、负正两极电源输入端分别电性连接。

进一步地，所述电动调节机构的连接套管内径大于连接杆的外径。

进一步地，所述上磁铁、下磁铁结合面极性相反。

进一步地，所述高压检测电路、低压检测电路构造一致，均包括可调电阻、三端固定电压监测器、电阻、npn三极管和继电器，其间经电路板布线连接；可调电阻一端和继电器正极及正极控制电源输入端连接，三端固定电压监测器的电源输出端和电阻一端连接，电阻另一端和npn三极管基极连接，npn三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，npn三极管发射极和继电器负极控制电源输入端、三端固定电压监测器的负极电源输入端连接，可调电阻另一端和三端固定电压监测器的正极电源输入端连接。

本实用新型有益效果是：本实用新型工作时，高压检测电路、低压检测电路能实时监测无人机处电源电压，当无人机处供电电压发生异常变化时，电动调节机构能实时调节电源输出设备的旋钮，电压高时电动调节机构的旋钮向左转动，其输出电压降低，电压低时电动调节机构的旋钮向右转动，其输出电压变高，这样，保证了无人机处电压处于需要的范围内。本实用新型中，电动调节机构和电源输出设备的旋钮经磁铁吸合，拆装更加方便，不但可以实现电动调节无人机的输入电压，还能根据需要保证管理人员能手动调节无人机的输入电压。本实用新型给管理人员带来了便利，且保证了系留无人机正常工作。基于上述，所以本实用新型具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型电动调节机构和电源输出设备的局部放大结构示意图。

图3是本实用新型电路图。

具体实施方式

图1、2中所示，一种系留无人机系统的闭环线损补偿装置，包括电源输出设备2(交流220v或380v转直流200v或1000v的开关电源模块，本实施例为了叙述方便采用交流220v转200v直流开关电源模块做代表性说明)，电源输出设备2电源输入两端和220v交流电源两极分别电性连接，电源输出设备2的电源输出端和系留无人机的电源输入端电性连接；还具有高压检测电路4、低压检测电路5以及电动调节机构6；所述电动调节机构6包括电机减速机构61、环形中空上永久磁铁62，电机减速机构61上端套在一个上端密封下端为开放式结构的筒体63内，电机减速机构61的动力输出轴下焊接有一个下端具有矩形开口的连接套管64，磁铁62用胶粘接在筒体63下端；所述电源输出设备的调节手柄前有一只一体成型的矩形连接杆21，在电源输出设备的调节手柄22侧部、电源输出设备的壳体前端用胶粘接有另一只中空环形下永久磁铁23，电动调节机构的连接套管21套在连接杆21外侧，上下磁铁62及23吸合在一起；电源输出设备2位于地面电气控制箱内；高压检测电路4、低压检测电路5安装在无人机的壳体内，

图1、2、3中所示，电动调节机构的连接套管64内径略大于连接杆21的外径1mm，连接套管64的高度少于连接杆21的高度1mm。上磁铁62、下磁铁23结合面极性相反。高压检测电路包括可调电阻rp、三端固定电压监测器a2(型号an051a)、电阻r、npn三极管q和继电器k，其间经电路板布线连接；可调电阻rp一端和继电器k正极及正极控制电源输入端连接，三端固定电压监测器a2的电源输出端1脚和电阻r一端连接，电阻r另一端和npn三极管q基极连接，npn三极管q集电极和继电器k负极电源输入端连接，npn三极管q发射极和继电器k负极控制电源输入端、三端固定电压监测器a2的负极电源输入端2脚连接，可调电阻rp另一端和三端固定电压监测器a2的正极电源输入端2脚连接。低压检测电路包括可调电阻rp1、三端固定电压监测器a3、电阻r1、npn三极管q1和继电器k1，其间经电路板布线连接；可调电阻r1p一端和继电器k1正极及正极控制电源输入端连接，三端固定电压监测器a3的电源输出端1脚和电阻r1一端连接，电阻r1另一端和npn三极管q1基极连接，npn三极管q1集电极和继电器k1负极电源输入端连接，npn三极管q1发射极和继电器k1负极控制电源输入端、三端固定电压监测器a3的负极电源输入端2脚连接，可调电阻rp1另一端和三端固定电压监测器a3的正极电源输入端2脚连接。

图3中所示，a1是电源输出设备，无人机处的总电源输入端g和高压检测电路电源输入端可调电阻rp一端及npn三极管q发射极、低压检测电路的电源输入端可调电阻rp1一端及npn三极管q1发射极分别经导线连接；所述高压检测电路的电源输出端继电器k两个常开触点端、低压检测电路的电源输出端继电器k1两个常闭触点端和电动调节机构的电机减速机构m正负两极、负正两极电源输入端分别经导线连接。

图1、2、3所示，本实用新型工作时，经地面电源输出设备a1为系留无人机提供工作电源(比如直流200v)，于是无人机处于正常工作状态。高压检测电路中：当输入至无人机处的电源电压在200v时，经可调电阻rp降压限流后电源电压低于三端固定电压监测器a2的内部4.75v阈值电压，于是，三端固定电压监测器a2的1脚不会输出高电平，那么继电器k及电机减速机构m均不会得电工作，无人机本体处于正常电压下工作。当输入至无人机的电源电压在200v以上时，经可调电阻rp降压限流后电源电压高于三端固定电压监测器a2的内部4.75v阈值电压，于是，三端固定电压监测器a2的1脚输出高电平经电阻r降压限流进入npn三极管q的基极，npn三极管q导通集电极输出低电平进入继电器k的负极电源输入端，继电器k得电吸合其两个控制电源输入端和两个常开触点端分别闭合；由于，继电器k两个常开触点端和电动调节机构的电机减速机构m正负两极电源输入端分别连接，所以此刻电机减速机构m会得电工作，同时其动力输出轴经连接套管64、连接杆21带动电源输出设备的手柄22慢慢向左转动，这样，电源输出设备m的输出电压就会慢慢降低，当电压降到200v时，三端固定电压监测器a2的1脚停止输出高电平，那么继电器k和电机减速机构m就会相继停止工作。通过上述电路作用，本实用新型高压检测电路就能有效保证无人机工作在200v电压，防止电压过高导致工作异常、甚至损坏无人机。

图1、2、3所示，低压检测电路中：当输入至无人机的电源电压在200v时，经可调电阻rp1降压限流后电源电压高于三端固定电压监测器a3的内部4.75v阈值电压，于是，三端固定电压监测器a3的1脚会输出高电平经电阻r1降压限流进入npn三极管q1的基极，于是，npn三极管q1导通集电极输出低电平进入继电器k1的负极电源输入端，继电器k1得电吸合其两个控制电源输入端和两个常闭触点端分别开路；由于，继电器k1两个常闭触点端和电动调节机构的电机减速机构m负正两极电源输入端分别连接，所以此刻电机减速机构m不会得电工作，那么无人机本体处于正常电压下工作。当输入至无人机的电源电压在200v以下时，经可调电阻rp1降压限流后电源电压低于三端固定电压监测器a3的内部4.75v阈值电压，于是，三端固定电压监测器a3的1脚会停止输出高电平进入npn三极管q1的基极，于是，npn三极管q1截止，继电器k1失电不再吸合其两个控制电源输入端和两个常闭触点端分别闭合；由于，继电器k1两个常闭触点端和电动调节机构的电机减速机构m负正两极电源输入端分别连接，所以此刻电机减速机构m会得电工作，同时其动力输出轴经连接套管64、连接杆21带动电源输出设备的手柄22慢慢向右转动，这样，电源输出设备m的输出电压就会慢慢变高，当电压升到200v时，三端固定电压监测器a3的1脚再次输出高电平，那么继电器k1再次得电吸合，进而电机减速机构m停止工作。通过上述电路作用，本实用新型低压检测电路就能有效保证无人机工作在200v电压，防止电压过低导致工作异常、甚至损坏无人机。

图1、2、3所示，通过上述所有电路及机构共同作用，本实用新型工作时高压检测电路、低压检测电路能实时监测无人机处电源电压，当无人机处供电发生异常变化时，电动调节机构能实时调节电源输出设备的旋钮，电压高时电动调节机构的旋钮向左转动，其输出电压降低，电压低时电动调节机构的旋钮向右转动，其输出电压变高，这样，保证了无人机处电压处于需要的范围内。本实用新型中，电动调节机构和电源输出设备的旋钮经磁铁62和23吸合，拆装更加方便，不但可以实现电动调节无人机的输入电压，还能保证管理人员能根据需要手动调节无人机的输入电压。本实用新型给管理人员带来了便利，且保证了系留无人机正常工作。本实用新型初次生产时需要确定可调电阻rp、rp1的阻值，确定前，高压检测电路、低压检测电路电源输入端接可调节输出电压的电压调节器电源输出端，先调节电压调节器输出电源电压在200v以上，然后由大到小慢慢调节可调电阻rp的阻值，刚好调节到继电器k得电时，可调电阻rp的电阻值就调节到需要，后续实际应用中，电源电压刚好高于200v时，电动调节机构的电机减速机构m就会得电工作调低电压。然后调节电压调节器输出电源为200v以下，接着由大到小慢慢调节可调电阻rp1的阻值，刚好调节到继电器k1失电时，可调电阻rp1的电阻值就调节到需要，后续实际应用中，电源电压刚好低于200v时，电动调节机构的电机减速机构m就会得电工作调高电压。调节好后断开电源，并将可调电阻rp、rp1从电路拆下用电阻表测量阻值(测量后恢复可调电阻rp、rp1和电路的连接)，后续生产就可用相同阻值固定电阻代替(或直接将可调电阻rp、rp1阻值调节到位)，不需要再确定可调电阻rp、rp1的电阻值。需要说明的是，本实用新型基于无人机200v电压的探测只是为了方便叙述，并不是一个定值，具体电压调节，生产者可根据无人机供电电压需要进行适宜的调节。电阻r、r1阻值是4.3k；npn三极管q、q1型号是9013；继电器k、k1是dc200v继电器；可调电阻rp、rp1规格是10m。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。