一种无人直升机用无刷电机绕组故障检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种无人直升机用无刷电机绕组故障检测系统及方法，包括电源模块、主控单元、驱动单元、采集与处理单元和显示单元；所述电源模块用于为系统提供电源；所述采集与处理单元输入端接入无刷电机绕组的电机抽头电缆，输出电机抽头电压值；所述主控单元用于判断电机抽头电压值是否在设定的阈值范围内或故障状态，并输出PWM波至驱动单元；所述驱动单元用于驱动无刷电机的转运；所述显示单元和主控单元连接，用于显示无刷电机绕组的状态。本发明专利技术将直流无刷电机的检测电路糅在直流无刷电机检测回路中，既不影响控制电机正常工作的功能，又可实现无刷电机运行过程中实时检测电机状态的需求。机状态的需求。机状态的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种无人直升机用无刷电机绕组故障检测系统及方法


[0001]本专利技术涉及电机绕组故障检测方法，具体涉及一种无人直升机用无刷电机绕组故障检测系统及方法。

技术介绍

[0002]直流电机在各行各业中有广泛应用，随着使用寿命、转速、大功率等指标要求逐步提高，直流无刷电机的市场占有份额逐年提升。一般直流无刷电机最简单的检测方法为用万用表的“蜂鸣器”档测试电机绕组的通断；用万用表的“欧姆”档测试三相绕组的阻值；用高压表注入测试电机绕组与壳体之间的阻值。但是这些方法只能简单、静态的测试无刷电机绕组，并不能作为动态、实时检测无刷电机可靠运行的有效方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种无人直升机用无刷电机绕组故障检测系统及方法，可对无人直升机上无刷电机运行过程中绕组故障进行实时检测，发生故障时及时停止无刷电机的运转，提高了电机工作过程中的安全性。
[0004]实现本专利技术目的的技术方案为：
[0005]一种无人直升机用无刷电机绕组故障检测系统，包括电源模块、主控单元、驱动单元、采集与处理单元和显示单元；其中：
[0006]所述电源模块用于为系统提供电源；
[0007]所述采集与处理单元输入端接入无刷电机绕组的电机抽头电缆，输出电机抽头电压值；
[0008]所述主控单元用于判断电机抽头电压值是否在设定的阈值范围内或故障状态，并输出PWM波至驱动单元；
[0009]所述驱动单元用于驱动无刷电机的转运；
[0010]所述显示单元和主控单元连接，用于显示无刷电机绕组的状态。
[0011]一种基于所述无人直升机用无刷电机绕组故障检测系统的方法，包括步骤：
[0012]无刷电机绕组的电机抽头电缆接入采集与处理单元；
[0013]驱动单元驱动无刷电机运转；
[0014]采集与处理单元采集电机抽头电压值输出至主控单元；
[0015]主控单元判断电机抽头电压值是否在设定的阈值范围内，若不在阈值范围则判断无刷电机故障状态，并将判断结果发送至驱动单元，同时在显示单元显示无刷电机状态；
[0016]驱动单元根据主控单元判断结果控制无刷电机转运或停止。
[0017]本专利技术与现有技术相比，其显著效果为：本专利技术设计的采集与处理单元电路，无需借助额外的仪器设备，只需将无刷电机三相绕组的中间抽头引线出来，将该电机抽头线缆接入，即可准确采集电机抽头电压值；本专利技术可对无人直升机用无刷电机绕组的故障实时检测，同时该检测电路既可糅合在整系统的检测回路中而不消耗主控单元资源，又可以独
立成一个健康诊断的检测系统，本专利技术电路和原理简单、检测效率高；本专利技术提升了无人直升机系统的测试性能，为余度系统的故障切换指令提供了有效的信息输入。
附图说明
[0018]图1为本专利技术无人直升机用无刷电机绕组故障检测系统框图。
[0019]图2为本专利技术中主控单元判断无刷电机绕组状态的示意图。
[0020]图3为本专利技术中采集与处理单元电路图。
[0021]图4为无刷电机绕组抽头示意图。
具体实施方式
[0022]下面将结合附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]结合图1和图4，本实施例提出的一种无人直升机用无刷电机绕组故障检测系统，主要由电源模块、主控单元、驱动单元、采集与处理单元、上位机界面和电机抽头电缆等组成；将被测无刷电机绕组的中间抽头电缆接入采集与处理单元，当主控单元将输出的PWM波输入进驱动单元，完成功率放大后，此时无刷电机开始转动工作，主控单元通过比较器比较，即可以开始判断无刷电机的状态：无故障、短路故障和断路故障。结合图2，具体判断方式如下：
[0024](1)如果无刷电机能正常工作，则其抽头电压值应在正常阈值范围内，此时主控单元根据采集与处理单元的输出I/O量匹配主控单元程序内的的真值表，在上位机界面上输出无故障信息，实际传输值为1；
[0025](2)如果无刷电机此时发生短路故障，则其抽头电压值超出正常阈值范围，此时主控单元根据采集与处理单元的输出I/O量匹配主控单元程序内的真值表，在上位机界面上输出短路信息，实际传输值为3；
[0026](3)如果无刷电机此时发生断路故障，则其抽头电压值低于正常阈值范围，此时主控单元根据采集与处理单元的输出I/O量匹配主控单元程序内的真值表，在上位机界面上输出断路信息，实际传输值为0。
[0027]至此就可以实现无刷电机任一相绕组线圈在正常模式、短路故障模式和断路故障模式等三种模式下的实时检测功能。
[0028]结合图3，所述采集与处理单元的电路拓扑设计为：电机绕组抽头信号接入第一电阻R183的一端，第一电阻R183的另一端与第一电容C206的一端连接，同时接入两组运算放大器的同相输入端，第一电容C206的另一端接地。第一运算放大器N1A的反相输入端接入经第二电阻R59和第三电阻R78的分压信号，第二电阻R59的另一端接入28V电压，电阻第三电阻R78的另一端接地；同理，第二运算放大器N1B的反相输入端接入经第四电阻R189和第五电阻R60的分压信号，第四电阻R189的另一端接入28V电压，第五电阻R60的另一端接地。运算放大器的两路输出，分别接入高速光电耦合器的两个阴极，其中第一组的运算放大器输出接入高速光电耦合器D18的第一组发光二极管的阴极(管脚2)；第二组的运算放大器输出
接入高速光电耦合器D18的第二组发光二极管的阴极(管脚3)。高速光电耦合器D18的2个正极管脚(管脚1和管脚4)分别接入流经限流第六电阻R35和第七电阻R36的28V电压信号。光电耦合器的2个输出管脚(管脚7和管脚6)分别经第八电阻R47和第九电阻R48的5V上拉后经限流第十电阻R195和第十一电阻R196进入主控单元。另外，第二电容C220为运算放大器的去耦电容，第三电容C221为高速光电耦合器的去耦电容。
[0029]所述无人直升机用无刷电机绕组故障检测方法中电源模块可根据实际应用场合需求，可以选择为AC/DC或者DC/DC。
[0030]所述无人直升机用无刷电机绕组故障检测方法中主控单元可根据开发者能力选取普通单片机、ARM、DSP、FPGA等均可。
[0031]所述无人直升机用无刷电机绕组故障检测方法中驱动单元根据所用环境要求，可以选择用通用的MOS管搭接电路也可选择用现成无刷电机驱动模块。
[0032]所述无人直升机用无刷电机绕组故障检测方法中采集与处理单元中电压比较阈值的设定，根据实际运行工况进行阻值匹配。
[0033]所述无人直升机用无刷电机绕组故障检测方法中无刷电机绕组的故障状态信息根据开发者实际经验，可以在上位机界面中显示、可以用数码管显示也可以用LED指示灯显示。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人直升机用无刷电机绕组故障检测系统，其特征在于，包括电源模块、主控单元、驱动单元、采集与处理单元和显示单元；其中：所述电源模块用于为系统提供电源；所述采集与处理单元输入端接入无刷电机绕组的电机抽头电缆，输出电机抽头电压值；所述主控单元用于判断电机抽头电压值是否在设定的阈值范围内或故障状态，并输出PWM波至驱动单元；所述驱动单元用于驱动无刷电机的转运；所述显示单元和主控单元连接，用于显示无刷电机绕组的状态。2.根据权利要求1所述的无人直升机用无刷电机绕组故障检测系统，其特征在于，所述采集与处理单元包括第一运算放大器(N1A)、第二运算放大器(N1B)和光电耦合器(D18)，所述第一运算放大器(N1A)的同相输入端和第一电阻(R183)一端、第一电容(C206)一端和第二运算放大器(N1B)的同相输入端连接，所述第一电阻(R183)另一端和电机抽头电缆连接，所述第一电容(C206)和第一运算放大器(N1A)一输出端接地，所述第二运算放大器(N1B)的反相输入端和第四电阻(R189)、第五电阻(R60)的一端连接，第四电阻(R189)的另一端接入28V电压，第五电阻(R60)的另一端接地，所述第一运算放大器(N1A)的反相输入端和第二电阻(R59)和第三电阻(R78)的一端连接，第二电阻(R59)的另一端接入28V电压，电阻第三电阻(R78)的另一端接地，所述第一运算放大器(N1A)连接第二电容(C220)一端去耦，同时第二电容(C220)该端接入28V电压，第二电容(C220)另一端接地，所述第一运算放大器(N1A)和第二运算放大器(N1B)的输出端分别对应连接光电耦合器(D18)的2个阴极管脚，所述光电耦合器(D18)的2个阳极管脚分别对应连接第六电阻(R35)和第七电阻(R36)的一端进行限流，第六电阻(R35)和第七电阻(R36)的另一端接入28V电压，所述光电耦合器(D18)的2个输出管脚分别经第八电阻(R47)和第九电阻(R48)的5V上拉后经第十电阻(R195)和第十一电阻(R196)限流进入主控单元，同时光电耦合器(D18)输出端连接第三电容(C221)去偶。3.根据权利要求2所述的无人直升机用无刷电机绕组故障检测系统，其特征在于，所述光电耦合器(D18)采用HCPL0631光电耦合器，光电耦合器(D18)的第一管脚(A1)和第六电阻(R35)的一端连接，光电耦合器(D18...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宾，应浩，
申请(专利权)人：中国人民解放军总参谋部第六十研究所，
类型：发明
国别省市：