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嵌入式无人机控制系统硬件电路 —电路图天天读(146)

2022-05-14 08:49分类:电路图 阅读:

 

  在无人飞机航行控制技术中,航行控制板是其关键部件,它承担航行自动控制系统数据信号的收集、操纵律的校正、飞机场的姿势和速率,及其与路面设施的通信等工作中。伴随着无人飞机愈来愈普遍的运用,它所进行的目标也更加繁杂,对小型无人机的操控性规定也变得越来越高,这就规定无人飞机的操控关键向高集成度和微型化角度发展趋势。文中以586-Engine 内嵌式集成ic为关键,设计方案了某型无人飞机的航行控制板。根据AMD Elan SC520CPU的微模块,具备可靠性高、结构紧凑及其功耗低等特性,它另外具备强大功能的调节手机软件。586-Engine的基本参数指标值以下:

  (1)CPU为32位AMD Elan SC520,cpu主频为133MHz;(2)具备性能卓越的浮点运算模块,适用正弦函数、正切值、多数等繁杂计算,特别适合必须繁杂计算的运用。(3)配备512KB 的SRAM,512KB的Flash,114字节数內部RAM;(4)适用15个外部中断。一共有7个计时器,包含一个可编程控制器內部计时器,给予3个16位內部计时器和3个16位GP计时器,再再加上一个软件计时器。这种计时器适用外界事情的记时和记数。手机软件计时器给予微秒级的硬件配置時间标准。(5)给予32路可编程控制器I/O,2个UART.一共有19路12位A/D键入,包含11路ADC串行通信键入和8路并行处理ADC,变换頻率为300kHz;6路D/A輸出,包含2个串行通信輸出DAC和4个輸出并行处理12位DAC,变换頻率为200kHz。(6)操作温度为-40℃~80℃,规格为91.4mm×58.4mm×7.6mm。

  航行控制板硬件开发

  该型无人飞机是为南海舰队野战部队给予通信无线中继主要用途的中小型轮试无人飞机,其航行控制板是一个独立装车的中小型航空公司L波段电子产品,由DC/DC直流稳压电源转换板、电子计算机主机板、模拟量输入安全通道板、电源开关量安全通道板和舵机控制器构成,所有模版根据母板上的系统总线方法联接,以减少规格,提升处理速度。

  该航行控制板必须与GPS、磁前进方向计和无线通信高度表等开展通信,共需5个串口通信。而586-Engine电脑主板只给予2个串口通信,各自供路面检验和测控技术广播电台应用,因而必须开展串口通信拓展。串口通信拓展电源电路如图所示3所显示。

  

  串口通信拓展电源电路中选用TL16C754四通道UART并-串变换元器件,将8位并行处理数据交换成4路串行通信輸出,另加MAX202和MAX489脉冲信号变换集成ic,拓展了2个RS232串口通信和2个RS422串口通信,可达到航行控制板的硬件配置要求。

  D/A变换硬件配置电路原理

  此型无人飞机选用仿真模拟舵机,共需6路D/A安全通道造成PWM信号来推动舵机。586-Engine电脑主板一共给予8路D/A,在其中4路12位并行处理 D /A(DA7625)各自操纵升降舵机、上下副翼舵机和方向舵机,2路12位串行通信D/A(LTC1446)操纵前胎舵机和油门踏板舵机。因为DA7625的输出电压范畴为0~2.5V,LTC1446输出电压范畴为0~4.096V,而舵机工作标准电压为-10~10V,因而必须对数据信号实现扩大和脉冲信号移动。D/A 脉冲信号移动电源电路如下图所示。

  

  由图得知,D/A脉冲信号变换基本原理是在运算放大器键入端选用加减法电源电路,将键入数据信号与标准脉冲信号占比求和,获得合适取样的电流范畴。有关A/D收集,586-Engine电脑主板上内置的19路12位的A/D插口彻底达到飞控系统安全通道数和变换精密度的规定,这种A/D插口各自收集标准气压高度表的数据信息,无人飞机L波段工作电压、汽车发动机转速比和溫度、油门踏板开启度等。这种数据信号发往路面测控技术电子计算机,为使用员工对无人飞机运行状态开展监管给予了基本。有关I/O操纵,586- Engine电脑主板上出示了32个16位可编程控制器数据I/O口,用以收集汽车发动机运行数据信号、伞舱开启数据信号等,并輸出开关量数据信号操纵其他机器设备,操纵无人飞机起降与回收利用全过程。

  开关电源硬件配置电路原理

  航行控制板的开关电源电源电路给航行控制板给予整洁平稳的供电系统工作电压,用于确保航行控制板常规工作中。开关电源电源电路的设计方案优劣可以直接影响到航行控制板运作的稳定度和稳定性。该型无人飞机因为对规格有一定的规定,与此同时充分考虑稳定性与成本费,因而在设计方案时采用了完善的规范电源模块,外接小量元器件就可以工作中。航行控制板供电系统控制模块电源电路如图所示5所显示。

  

  在其中,选用24T05D12电源模块做为供电系统电源电路的主集成ic,给予的输出功率为30W,键入电流电压标准为18V~36V,具备三路开关电源輸出: 5V 和±12V,为L波段感应器和舵机开展供电系统。内嵌式集成ic的应用,减少了航行控制板的大小与净重,完成了航行控制板微型化、高集成度的制定总体目标;设计制作的串口通信拓展电源电路、舵机控制器等下降了研发成本费,达到了新项目需求者的规定。能够预料,586-Engine独有的作用及其较高的性价将在无人飞机航行操纵行业获得普遍的运用。

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