一种无人机用重油发动机缸温控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种无人机用重油发动机缸温控制系统及控制方法，以解决现有技术中存在的无人机用重油发动机在非合理温度范围内工作时，存在极大安全隐患的问题。该系统包括缸温控制电路、至少一个缸温控制装置以及至少一个温度采集与处理装置。缸温控制装置包括冷却风管道、风门以及伺服电机，冷却风管道设置在缸体外表面上，并与缸体外表面贴合，其进风口与无人机飞行方向一致，风门设置在冷却风管道的进风口处，伺服电机与风门连接，用于控制风门的开合度。温度采集与处理装置用于采集缸体温度并对采集的温度信号进行处理，再将处理后的温度信号传输给缸温控制电路。缸温控制电路用于根据接收的温度信号控制伺服电机工作，从而控制风门的开合度。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机用重油发动机缸温控制系统及控制方法
本专利技术涉及一种无人机用重油发动机缸温控制系统及控制方法。
技术介绍
随着无人机应用领域的不断拓展，无人机的发动机燃料需求变得多样化。目前，常用的无人机发动机燃料以汽油或其混合油为主，但是越来越多的场合要求使用重油作为发动机燃料。由于重油较汽油具有密度大、闪点高等特点，使得以重油作为发动机燃料的无人机在船舶舰载等领域得到广泛应用。但是，以重油为燃料的无人机发动机在低温环境下工作性能较差，当发动机正在运行时，如果环境温度过低，则存在发动机熄火的风险；相反如果环境温度过高，发动机缸体散热不利，则会造成发动机内部构件损坏。综上，以重油发动机作为动力的无人机在不同的海拔飞行时，发动机缸体所处环境温度不同；无人机在飞行时发动机转速不同则缸体产生的温度也不相同。如果发动机在非合理温度范围内长时间工作，则有熄火或者内部构件损坏的风险，由此给无人机的飞行带来极大的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决以重油发动机作为动力的无人机，其发动机在非合理温度范围内长时间工作有熄火或者内部构件损坏的风险，存在极大安全隐患的问题，而提供了一种无人机用重油发动机缸温控制系统及控制方法。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种无人机用重油发动机缸温控制系统，所述无人机用重油发动机包括至少一个缸体，其特殊之处在于：所述缸温控制系统包括缸温控制电路、至少一个缸温控制装置以及至少一个温度采集与处理装置；所述缸温控制装置包括冷却风管道、风门以及伺服电机；所述冷却风管道设置在缸体外表面上，并与缸体外表面贴合，其进风口与无人机飞行方向一致；所述风门位于冷却风管道的进风口处，并通过转轴与冷却风管道可旋转连接；所述伺服电机的输出端与风门的转轴连接，用于控制风门的开合度；所述温度采集与处理装置用于采集缸体温度并对采集的温度信号进行处理，再将处理后的温度信号传输给缸温控制电路；所述缸温控制电路用于根据接收的温度信号产生伺服电机控制信号，从而控制伺服电机工作。进一步地，所述温度采集与处理装置包括温度传感器和温度信号处理单元；所述温度传感器设置在缸体外表面上，用于采集缸体温度，并将采集的温度模拟信号传输给温度信号处理单元；所述温度信号处理单元将接收的温度模拟信号转换为温度数字信号，并传输给缸温控制电路。进一步地，所述缸温控制电路包括微控制器单元和电源电路单元；所述微控制器单元分别与温度信号处理单元和伺服电机连接，根据接收的温度数字信号计算风门的开合度，并向伺服电机发送相应的控制信号；所述电源电路单元用于向温度传感器、温度信号处理单元、微控制器单元以及伺服电机供电。进一步地，所述温度信号处理单元包括温度转换芯片，选型为MAX31865；所述温度转换芯片通过传感器接插件与温度传感器连接。进一步地，所述微控制器单元包括微控制器芯片以及向微控制器芯片提供时钟信号的有源晶振；所述微控制器芯片选型为STM32F103，采用SPI的方式与温度转换芯片进行数据交互，并通过伺服电机接插件与伺服电机连接。进一步地，所述电源电路单元为降压电路，包括依次连接的电压基准芯片、电压跟随器、三极管；所述电压基准芯片选型为ADR3433，电压跟随器选型为OPA365，三极管选型为S8050；所述电源电路单元通过电源接插件与外部电源连接。进一步地，所述温度传感器选型为PT100。进一步地，所述伺服电机选型为S3102SV。一种无人机用重油发动机缸温控制方法，采用上述缸温控制系统，其特殊之处在于，按照以下步骤实施：1)系统上电后，进行硬件初始化；2)通过温度采集与处理装置采集缸体温度并对采集的温度信号进行处理，再将处理后的温度信号传输给缸温控制电路；3)通过缸温控制电路对接收的温度信号进行解析得到温度数据，并对温度数据进行判断：a.若温度数据不在合理区间内，则进行一次计数，同时判断当前计数是否已累计达到设定的计数阈值；如果未达到，则返回步骤1)，重新对硬件进行初始化操作；如果达到，则进入步骤6)；b.若温度数据在合理区间内，则进行步骤4)，同时计数清零；否则累计计数；4)通过缸温控制电路根据温度数据计算风门的开合度，并向伺服电机发送相应的控制信号；5)通过伺服电机控制风门开合至相应大小，并返回步骤2)，进行下一次温度采集与处理。6)通过缸温控制电路按照预设程序控制伺服电机工作，从而使风门进行持续开合，同时向飞行控制计算机发送故障报警指令。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术提供的无人机用重油发动机缸温控制系统，通过温度采集与处理装置实时采集发动机缸体温度，缸温控制电路根据缸体温度控制伺服电机工作，伺服电机控制风门的开合度以改变冷却风管道的进风量，从而达到控制缸体温度的目的，使无人机在不同温度环境下飞行时，其重油发动机缸温均能控制在设定范围内，该系统的缸温控制装置结构简单，温度控制效果好，能够有效扩大使用重油发动机的无人机飞行作业范围；(2)本专利技术提供的无人机用重油发动机缸温控制方法，采用上述缸温控制系统，对发动机缸体进行温度采集、判断、计算，并控制改变风门开合度，从而实现控制缸体温度的目的，该方法简单易实现，且准确度高。附图说明图1是本专利技术无人机用重油发动机缸温控制系统一个实施例的缸温控制装置结构示意图；图2是图1的侧视图；图3是图1的俯视图；图4是本专利技术实施例的工作原理图；图5是本专利技术实施例中微控制器单元及两个温度信号处理单元的电路图；图6是本专利技术实施例中一个传感器接插件的示意图；图7是本专利技术实施例中另一个传感器接插件的示意图；图8是本专利技术实施例中一个伺服电机接插件的示意图；图9是本专利技术实施例中另一个伺服电机接插件的示意图；图10是本专利技术实施例中电源电路单元的电路图；图11是本专利技术实施例中电源接插件的示意图；图12是本专利技术无人机用重油发动机缸温控制方法的流程图。图中，1-冷却风管道，2-风门，3-伺服电机。具体实施方式为使本专利技术的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种无人机用重油发动机缸温控制系统及控制方法作进一步详细说明。该缸温控制系统包括缸温控制电路、至少一个缸温控制装置以及至少一个温度采集与处理装置。该系统通过温度采集与处理装置实时采集发动机缸体温度并对采集的温度信号进行处理，再将处理后的温度信号传输给缸温控制电路，缸温控制电路根据接收的温度信号控制缸温控制装置工作，从而实现缸体温度的控制。因此，温度采集与处理装置以及缸温控制装置的数量应根据发动机缸体数量设置，每个缸体至少对应一个温度采集与处理装置和一个缸温控制装置。本实施例以双缸重油发动机的缸温控制系统为例，该系统包括缸温控制电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机用重油发动机缸温控制系统，所述无人机用重油发动机包括至少一个缸体，其特征在于：/n所述缸温控制系统包括缸温控制电路、至少一个缸温控制装置以及至少一个温度采集与处理装置；/n所述缸温控制装置包括冷却风管道(1)、风门(2)以及伺服电机(3)；/n所述冷却风管道(1)设置在缸体外表面上，并与缸体外表面贴合，其进风口与无人机飞行方向一致；/n所述风门(2)位于冷却风管道(1)的进风口处，并通过转轴与冷却风管道(1)可旋转连接；/n所述伺服电机(3)的输出端与风门(2)的转轴连接，用于控制风门(2)的开合度；/n所述温度采集与处理装置用于采集缸体温度并对采集的温度信号进行处理，再将处理后的温度信号传输给缸温控制电路；/n所述缸温控制电路用于根据接收的温度信号产生伺服电机控制信号，从而控制伺服电机(3)工作。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人机用重油发动机缸温控制系统，所述无人机用重油发动机包括至少一个缸体，其特征在于：
所述缸温控制系统包括缸温控制电路、至少一个缸温控制装置以及至少一个温度采集与处理装置；
所述缸温控制装置包括冷却风管道(1)、风门(2)以及伺服电机(3)；
所述冷却风管道(1)设置在缸体外表面上，并与缸体外表面贴合，其进风口与无人机飞行方向一致；
所述风门(2)位于冷却风管道(1)的进风口处，并通过转轴与冷却风管道(1)可旋转连接；
所述伺服电机(3)的输出端与风门(2)的转轴连接，用于控制风门(2)的开合度；
所述温度采集与处理装置用于采集缸体温度并对采集的温度信号进行处理，再将处理后的温度信号传输给缸温控制电路；
所述缸温控制电路用于根据接收的温度信号产生伺服电机控制信号，从而控制伺服电机(3)工作。


2.根据权利要求1所述的无人机用重油发动机缸温控制系统，其特征在于：
所述温度采集与处理装置包括温度传感器和温度信号处理单元；
所述温度传感器设置在缸体外表面上，用于采集缸体温度，并将采集的温度模拟信号传输给温度信号处理单元；
所述温度信号处理单元将接收的温度模拟信号转换为温度数字信号，并传输给缸温控制电路。


3.根据权利要求2所述的无人机用重油发动机缸温控制系统，其特征在于：
所述缸温控制电路包括微控制器单元和电源电路单元；
所述微控制器单元分别与温度信号处理单元和伺服电机(3)连接，根据接收的温度数字信号计算风门的开合度，并向伺服电机(3)发送相应的控制信号；
所述电源电路单元用于向温度传感器、温度信号处理单元、微控制器单元以及伺服电机(3)供电。


4.根据权利要求3所述的无人机用重油发动机缸温控制系统，其特征在于：
所述温度信号处理单元包括温度转换芯片，选型为MAX31865；
所述温度转换芯片通过传感器接插件与温度传感器连接。


5.根据权利要求4所述的无人机用重油发动机缸温控制系...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾伟，张立雄，王国飞，汪强，马远超，郭志永，王实恩，兰小鹏，宋宜凡，李德庚，李大健，吴建军，周明，安斌，樊立明，
申请(专利权)人：西安爱生技术集团公司，西安爱生无人机技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61