高登全，宋 龍，陶杭兵，鄭強玲

空軍航空大學飛訓基地，遼寧阜新 123100

航模用2S、3S鋰電池進行“空中低壓告警器”的設(shè)計

高登全，宋 龍，陶杭兵，鄭強玲

空軍航空大學飛訓基地，遼寧阜新 123100

現(xiàn)代航模技術(shù)水平迅速發(fā)展，需要操作員時刻直觀的了解航模電池的剩余量，以保證能夠完成復(fù)各種雜的動作，并保證飛行安全。操作員在操縱航模飛行時，由于受飛行高度、速度、距離等因素的限制，無法用肉眼辨別航模電流的剩余量，只能憑經(jīng)驗來進行操控。但是，航模的飛行時間受到當?shù)販囟?、濕度風速等諸多因素的影響，單憑經(jīng)驗往往不能對電池剩余時時行掌控，從而在比賽中時而發(fā)生由于電池過量放電出現(xiàn)動作完成質(zhì)量差，電池鼓漲的問題，影響了航模性能的發(fā)揮。針對上述情況，本文提出了航模用2S、3S鋰電池來進行“空中低電壓告警器”的設(shè)計思路。

放電特性；電路；程序；設(shè)計

通過對世界航模競賽的情況研究來看，近些年來國際航模運動技術(shù)水平有了較大的提高 ，各國的差距在逐漸縮小，競爭十分激烈。航模比賽內(nèi)容呈現(xiàn)出了科目多樣化，復(fù)雜化的特點，這就要解決航模供電問題，其中主要的問題是操作員如何直觀了解航模電池剩余量。針對這一特點，結(jié)合目前技術(shù)現(xiàn)狀，我們提出了用2S、3S鋰電池來設(shè)計航模“空中低壓告警器”，以解決航模電池低電壓告警的問題，來滿足航模飛行的安全和任務(wù)的圓滿完成。

1 系統(tǒng)總體電路設(shè)計

在設(shè)計電路前，讓我們了解一下鋰電池的放電特性。鋰電池有一個對測量電量很有用的特性，就是在放電的時候，電池電壓會隨著電量的流失而逐漸降低，并且有相當大的斜率，這就為我們測量電池電壓提供了一種很好的方法。。

在電路的設(shè)計中，控制舵機應(yīng)用到了伺服控制技術(shù)。舵機的控制一般需要一個20 ms左右的時基脈沖，該脈沖的高電平部分一般為1-21ms范圍內(nèi)的角度控制脈沖部分。對應(yīng)的關(guān)系是這樣的:

1.0 ms-----------45度;

2.5 ms-----------90度;

2.0 ms-----------135度;

空中低壓告警器的總體電路包括供電電路、控制電路、采樣調(diào)理電路和驅(qū)動電路四部分組成。

1.1 供電電路的設(shè)計

供電電路主要是為單片機提供電源，其主要部件是集成穩(wěn)壓器7805。這是一個輸出正5V直流的穩(wěn)壓電源電路。IC采用集成穩(wěn)壓器7805，C1、C2分別為輸入和輸出端濾波電容，C3為磁片電容。可以同時濾除電源中的低頻和高頻成分，提高輸出電壓的品質(zhì)。當輸出電流較大是，780應(yīng)配上散熱板。穩(wěn)壓二極管D1串接在7805穩(wěn)壓器2腳與地之間，可使輸出電壓U0得到一定的提高，輸出電壓U0為7805穩(wěn)壓器輸出電壓與穩(wěn)壓二極管D1穩(wěn)壓值之和。圖中RV1是一個可調(diào)電阻，它的輸出端REF為單片機AD變換提供基準電壓。

1.2 控制系統(tǒng)電路的設(shè)計

控制系統(tǒng)主要完成對采樣電路采集的電壓進行運算、分析、判斷，將得到的電壓與實際預(yù)設(shè)的電壓值時行比較而輸出信號使驅(qū)動電路進行及時的告警與顯示。最主要的部件就是單片機，在這個設(shè)計中，我們使用的是AVR單片機。

1.3 采樣調(diào)理電路設(shè)計

采樣調(diào)理電路是整個電路的關(guān)鍵，選擇用兩個減法運算器來實現(xiàn)對電池的采集過程。

1.4 驅(qū)動電路設(shè)計

驅(qū)動電路分為兩部分:一是蜂鳴器，二是舵機。兩者的功能是通過音響和動作實現(xiàn)了整個電路的最終告警，提醒操作人員及時的了解并更換航模電池。

2 軟件部分設(shè)計

2.1 設(shè)備初始化部分

本設(shè)計所涉及的端口有三個模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端口和一個報警輸出端口。該程序段如下:

1）模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊初始化

這部分程序是直接利用avrlib庫函數(shù)來編寫，該程序段如下:

2）定時器初始化

定時器初始化的目的，是為系統(tǒng)提供合適的舵機控制信號。對舵機進行控制，需要提供特定格式的控制信號。該信號的格式是周期為20ms，高電平寬度在1～2ms間變化的脈沖信號。

定時器初始化程序段如下:

2.2 電池電壓測量部分

由于測量值可能由于偶然性外部條件的影響(如電磁干擾、濕度突變、電源擾動等)，會有較大的誤差而導致報警器誤動作，所以要采用軟件濾波來處理采樣值。濾波函數(shù)的具體代碼如下:

2.3 報警事件處理部分

電池報警事件處理程序如下:

[1]周建新，馬潮，耿德根.AVR單片機C語言編程及開發(fā).北京：清華大學出版社，2005，3：25-41.

[2]曹巖. Visio 2007應(yīng)用教程.化學工業(yè)出版社，2009，07.

[3]李天松，敖發(fā)良.一種PIC單片機實現(xiàn)的PPM調(diào)制器.桂林電子工業(yè)學院學報，2002，3：6-8.

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