航模用2S、3S鋰電池進行“空中低壓告警器”的設計

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

航模用2S、3S鋰電池進行“空中低壓告警器”的設計

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

現代航模技術水平迅速發展，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，只能憑經驗來進行操控。但是，航模的飛行時間受到當地溫度、濕度風速等諸多因素的影響，單憑經驗往往不能對電池剩余時時行掌控，從而在比賽中時而發生由于電池過量放電出現動作完成質量差，電池鼓漲的問題，影響了航模性能的發揮。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”的設計思路。

放電特性；電路；程序；設計

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。航模比賽內容呈現出了科目多樣化，復雜化的特點，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，結合目前技術現狀，我們提出了用2S、3S鋰電池來設計航模“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的圓滿完成。

1 系統總體電路設計

在設計電路前，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。。

在電路的設計中，控制舵機應用到了伺服控制技術。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范圍內的角度控制脈沖部分。對應的關系是這樣的:

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、采樣調理電路和驅動電路四部分組成。

1.1 供電電路的設計

供電電路主要是為單片機提供電源，其主要部件是集成穩壓器7805。這是一個輸出正5V直流的穩壓電源電路。IC采用集成穩壓器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。當輸出電流較大是，780應配上散熱板。穩壓二極管D1串接在7805穩壓器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穩壓器輸出電壓與穩壓二極管D1穩壓值之和。圖中RV1是一個可調電阻，它的輸出端REF為單片機AD變換提供基準電壓。

1.2 控制系統電路的設計

控制系統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設的電壓值時行比較而輸出信號使驅動電路進行及時的告警與顯示。最主要的部件就是單片機，在這個設計中，我們使用的是AVR單片機。

1.3 采樣調理電路設計

采樣調理電路是整個電路的關鍵，選擇用兩個減法運算器來實現對電池的采集過程。

1.4 驅動電路設計

驅動電路分為兩部分: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 軟件部分設計

2.1 設備初始化部分

本設計所涉及的端口有三個模數轉換輸入端口和一個報警輸出端口。該程序段如下:

1）模數轉換模塊初始化

這部分程序是直接利用avrlib庫函數來編寫，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.北京：清華大學出版社，2005，3：25-41.

[2]曹巖. Visio 2007應用教程.化學工業出版社，2009，07.

[3]李天松，敖發良.一種PIC單片機實現的PPM調制器.桂林電子工業學院學報，2002，3：6-8.

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1674-6708（2013）107-0167-02