一种巡检无人机搭载设备的温控装置
技术领域
本实用新型属于无人机任务设备温控装置，具体涉及一种巡检无人机搭载设备的温控装置。
背景技术
在无人机领域，使用无人机搭载任务设备执行相应任务是一种无人机常见应用。无人机在高空时环境温度较低，部分任务设备无法适应环境温度，需要配置可以提供适宜环境温度的装置来确保任务设备正常工作。
目前，对于任务设备的温度控制，多采用加装暖宝宝之类的化学方法，或使用物理方法如加热膜类的物体固定于任务设备上。若使用暖宝宝，暖宝宝的工作时间无法保证，安装不便，加装后飞机重量不易控制，且在低温环境下，暖宝宝的工作效果也无法满足需求；而加热膜类的物理方法，受限于任务设备的外形不规则，安装非常不便，且任务设备受热不均匀，极易影响任务设备的正常工作。上述方法都只能加热任务设备表面，造成任务设备内外温差大，无法达到均匀加热的效果；
再者，通过暖宝宝进行低温保护的方法只能在起飞前令其开始工作，无人机在空中时不能根据需要进行控制；通过加热膜进行控制的方法虽然可以通过电路进行控制，但是也无法与外部进行数据交互，根据外部要求进行实时调整，更无法将相关数据传输出去，另地面站操作者了解实时情况。
另外，上述的加热方法通常只能进行加热不能降温。
发明内容
本实用新型的主要目的是解决现有无人机搭载任务设备执行任务时，在高空低温环境下，部分任务设备需要配置温度调节装置确保设备正常工作，而加装暖宝宝或加热膜的方法，存在加热均匀性差、无法远程交互的技术问题，提供一种巡检无人机搭载设备的温控装置。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种巡检无人机搭载设备的温控装置，其特殊之处在于，包括壳体、电源、安装于壳体上的制冷半导体和风扇，以及安装于壳体内的控制电路和至少一个温度传感器；
所述壳体套设于巡检无人机搭载设备外部；
所述电源为整个温控装置供电；
所述控制电路包括处理器、温度采集单元、第一MOS开关、第二MOS开关和第三MOS开关；
所述制冷半导体通过第一MOS开关与电源正接，对应于加热功能，并通过第二MOS开关与电源反接，对应于制冷功能；所述风扇通过第三MOS开关与电源相连，用于配合制冷半导体实现加热/制冷功能；第一MOS开关、第二MOS开关和第三MOS开关的栅极均与处理器相连；
所述处理器通过温度采集单元获取温度传感器所采集的温度数据，并将所述温度数据与预设的温度阈值进行比较，所述温度阈值包括最高温度阈值和最低温度阈值；处理器输出控制信号通过相应的MOS开关组合实现加热/制冷功能。
一种巡检无人机搭载设备的温控装置，其特殊之处在于，包括壳体、电源、安装于壳体内的PTC发热元件、风扇、控制电路和至少一个温度传感器；
所述壳体套设于巡检无人机搭载设备外部；
所述电源为整个温控装置供电；
所述控制电路包括处理器、温度采集单元、第三MOS开关和第四MOS开关；
所述PTC发热元件通过第四MOS开关与电源相连，所述风扇通过第三MOS开关与电源相连；第三MOS开关和第四MOS开关的栅极均与处理器相连；
所述处理器通过温度采集单元获取温度传感器所采集的温度数据，并将所述温度数据与预设的温度阈值进行比较；若温度数据低于温度阈值，则处理器同时向第三MOS开关和第四MOS开关发出指令，启动PTC发热元件和风扇工作，进行加热；否则，处理器同时向第三MOS开关和第四MOS开关发出指令，PTC发热元件和风扇停止工作。
进一步地，所述控制电路还包括风扇电流采集单元；所述风扇电流采集单元串联于风扇与电源之间，风扇电流采集单元的输出端与处理器相连，处理器根据风扇电流采集单元采集的电流数据，判断风扇是否处于正常工作状态。
进一步地，所述控制电路还包括与处理器相连的RS232接口转换单元，所述RS232接口转换单元用于处理器与外部接口进行数据交互。
进一步地，还包括电源转换单元，所述电源通过电源转换单元为控制电路、风扇和PTC发热元件供电。
进一步地，还包括电源转换单元，所述电源通过电源转换单元为控制电路、风扇和制冷半导体供电。
进一步地，所述电源为无人机的机载电源；所述制冷半导体镶嵌于壳体的外壁上，制冷半导体的一面朝向壳体内，另一面朝向壳体外侧，所述风扇的风向朝向制冷半导体。
进一步地，所述电源为无人机的机载电源；所述风扇的风向朝向PTC发热元件。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1.本实用巡检无人机搭载设备的温控装置，将巡检无人机搭载设备设置于壳体内部，对搭载设备进行控温。处理器通过温度采集单元获取温度传感器采集的温度数据，处理器比对温度数据和预设的温度阈值，通过两种温控方式对搭载设备的温度进行调整。利用制冷半导体进行温控的方式，既能对搭载设备内部进行加热也能进行制冷，其次，温控可根据温度传感器实时采集的温度数据进行准确调整，保证搭载设备实时处于合适的温度环境下工作，确保搭载设备正常执行任务，再者，由于风扇与制冷半导体同时工作，使搭载设备受热或受冷更加均匀。
另一种是通过PTC发热元件进行加热，风扇同时启动工作，将热量吹向搭载设备内部，使搭载设备被均匀制热，直至温度数据处于温度阈值范围内，PTC发热元件和风扇停止工作。温控可根据温度传感器实时采集的温度数据进行准确调整，保证搭载设备实时处于合适的温度环境下工作，确保搭载设备正常执行任务。
2.本实用新型的控制电路上还设置有风扇电流采集单元，使处理器能够实时获取通过风扇的电流是否正常，进而能够判断风扇是否处于正常工作状态，增强了温控装置的整体安全性。
3.本实用新型的控制电路还设置有RS232接口转换单元，使温控装置能够与外部接口进行交互，可根据外部指令进行相应的控制，并对外传输数据，增强了控制电路的实时性和灵活性。
4.本实用新型通过电源转换单元为控制电路、风扇、制冷半导体或PTC发热元件提供适合其正常工作的电压，保证各单元稳定工作。
5.本实用新型的电源直接采用无人机的机载电源，更加便捷，无需为温控装置再单独外设电源。
附图说明
图1为本实用新型实施例一的结构示意图；
图2为本实用新型实施例二的结构示意图；
图3为本实用新型实施例一的逻辑框图；
图4为本实用新型实施例二的逻辑框图；
图5为本实用新型实施例一控制电路的示意图；
图6为本实用新型实施例二控制电路的示意图。
其中，1-壳体、2-制冷半导体、3-风扇、4-控制电路、401-处理器、402-第一MOS开关、403-温度采集单元、404-第二MOS开关、405-RS232接口、406-第三MOS开关、407-第四MOS开关、408-风扇电流采集单元、5-电源、6-温度传感器、7-PTC发热元件、8-数据链、9-外部接口、10-搭载设备。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例和附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例并非对本发明的限制。
本实用新型提供了两种温控方式，一种是通过制冷半导体2进行调整，制冷半导体2通过第一MOS开关402与电源5正接，通过第二MOS开关404与电源5反接，处理器401根据温度数据是否超出温度阈值，向第一MOS开关402和第三MOS开关406发出指令，或向第二MOS开关404和第三MOS开关406发出指令，控制制冷半导体2和风扇3同时启动工作或同时停止工作，由于第一MOS开关402和第二MOS开关404一个正接一个反接，处理器401控制第一MOS开关402和第二MOS开关404接通，根据电流方向，可控制制冷半导体2进行加热或制冷，风扇3同时启动工作，将热量吹向搭载设备内部，使搭载设备被均匀制热或制冷，直至温度数据处于温度阈值范围内，制冷半导体2和风扇3停止工作。另一种是通过PTC发热元件7进行调整，PTC发热元件7通过第四MOS开关407与电源5连接，处理器401根据温度数据是否超出温度阈值，向第四MOS开关407发出指令，控制PTC发热元件7和风扇3同时启动工作或同时停止工作，通过PTC发热元件7进行加热，风扇3同时启动工作，将热量吹向搭载设备内部，使搭载设备被均匀制热，直至温度数据处于温度阈值范围内，PTC发热元件7和风扇3停止工作。
实施例一
如图1、图3和图6所示，一种巡检无人机搭载设备的温控装置，包括壳体1、电源5、镶嵌于壳体1上的制冷半导体2和风扇3，以及安装于壳体1内的控制电路4和至少一个温度传感器6。其中，壳体1包覆在巡检无人机搭载设备10外，对搭载设备10在壳体1内进行温控。
其中，电源5为整个温控装置供电，电源5为各部件供电时，通过电源转换单元为各部件供电，电源转换单元包括DC-DC和LDO，用以产生适合控制电路、制冷半导体2和风扇3工作的合适电压。
控制电路4包括处理器401、风扇电流采集单元408、RS232接口转换单元405、温度采集单元403、第一MOS开关402、第二MOS开关404和第三MOS开关406。制冷半导体2通过第一MOS开关402与电源5正接，并通过第二MOS开关404与电源5反接，风扇3通过第三MOS开关406与电源相连，第一MOS开关402和第二MOS开关404用以控制制冷半导体2加热或制冷，第三MOS开关406用以控制风扇3，第一MOS开关402、第二MOS开关404和第三MOS开关406的栅极均与处理器401相连。
处理器401采用STM32F103，通过温度采集单元403获取温度传感器6所采集的温度数据，并将温度数据与预设的温度阈值进行比较，温度阈值包括最高温度阈值和最低温度阈值；若温度数据高于最高温度阈值，则处理器401同时向第二MOS开关404和第三MOS开关406发出指令，启动制冷半导体2和风扇3工作，进行制冷；若温度数据低于最低温度阈值，则处理器401同时向第一MOS开关402和第三MOS开关406发出指令，启动制冷半导体2和风扇3工作，进行加热；若温度数据在最高温度阈值和最低温度阈值之间，则处理器401同时向第一MOS开关402和第三MOS开关406发出指令，或同时向第二MOS开关404和第三MOS开关406发出指令，制冷半导体2和风扇3停止工作。
风扇电流采集单元408串联于风扇3与电源5之间，输出端与处理器401相连，用于采集流过风扇3的电流，处理器401判断风扇是否处于正常状态。RS232接口转换单元405将接口转换成RS232标准，连接至外部接口9，用于处理器401与外部接口9进行数据交互，可与外部的数据链8相连，可以根据外部指令进行相应的控制并对外传输数据，增强了控制电路4的灵活性和实时性。
实施例二
如图2、图4和图5所示，一种巡检无人机搭载设备的温控装置，包括壳体1、电源5、安装于壳体1内的温度传感器6、PTC发热元件7和控制电路4，以及镶嵌于壳体1上的风扇3。
其中，电源5为整个温控装置供电，电源5为各部件供电时，通过电源转换单元为各部件供电，电源转换单元包括DC-DC和LDO，用以产生适合控制电路、PTC发热元件7和风扇3工作的合适电压。
控制电路4包括处理器401、风扇电流采集单元408、RS232接口转换单元405、温度采集单元403、第三MOS开关406和第四MOS开关407，PTC发热元件7通过第四MOS开关407与电源5相连，所述风扇3通过第三MOS开关406与电源相连；第三MOS开关406和第四MOS开关407的栅极均与处理器401相连。
处理器401采用STM32F103，通过温度采集单元403获取温度传感器6所采集的温度数据，并将温度数据与预设的温度阈值进行比较；若温度数据低于温度阈值，则处理器401同时向第三MOS开关406和第四MOS开关407发出指令，启动PTC发热元件7和风扇3工作，进行加热；否则，处理器401同时向第三MOS开关406和第四MOS开关407发出指令，PTC发热元件7和风扇3停止工作。
风扇电流采集单元408串联于风扇3与电源5之间，输出端与处理器401相连，用于采集流过风扇3的电流，处理器401判断风扇是否处于正常状态。RS232接口转换单元405将接口转换成RS232标准，连接至外部接口9，用于处理器401与外部接口9进行数据交互，可与外部的数据链8相连，可以根据外部指令进行相应的控制并对外传输数据，增强了控制电路4的灵活性和实时性。
上述两个实施例的控制过程略有差异，实施例一中制冷半导体2既能够加热也可以制冷，加热或制冷的同时，处理器401向第三MOS开关406发送指令，第三MOS开关406连通，风扇3和制冷半导体2同步工作，将热量吹散开，使搭载设备10均匀受热，制冷半导体2的工作，是处理器401通过温度采集单元403获取温度传感器6采集的搭载设备10内部的实时温度数据，处理器401通过将温度数据与预设的温度阈值，包括最高温度阈值和最低温度阈值进行比较，判断搭载设备10需要加热、制冷或不需加热和制冷，若需要加热，向第一MOS开关402发送指令；若需要制冷，向第二MOS开关发送指令；若不需要加热和制冷，或不再需要加热或制冷，向第一MOS开关402或第二MOS开关404发送指令，使其不再导通，利用制冷半导体2的基本原理，根据电流方向转换进行加热或降温。而实施例二中，需要加热时，通过处理器401向第四MOS开关407发送指令，使其连通即可通过PTC发热元件7进行加热。制冷半导体2进行加热或制冷、或PTC发热元件7进行加热的同时，处理器401向第三MOS开关406发送指令，使其连通，风扇3同步开始工作，将热量吹散开，使其均匀的分布于搭载设备10内部。
本实用新型的电源5可直接采用无人机的机载28V电源，采用MP2467为DC-DC电源为温控装置的各部分进行电源转化，使温控装置具有较宽的电压输入范围。
在实施例一中，电源转换单元采用MP2467和LM1117组合产生28V、5V和3.3V电压，实施例一中，28V和5V连接至三个MOS开关，3.3V连接至处理器401、RS232接口转换单元405和风扇电流采集单元408。MOS开关以BSS138和FDS6675组合驱动制冷半导体2和风扇3；两个28V的MOS开关连接至制冷半导体2，5V的MOS开关连接至风扇3。风扇电流采集单元408通过电流放大器将风扇3的电流转换成电压送至处理器401的AD转换单元。温度采集单元408连接至处理器401的IO，用以转换处理温度。RS232接口转换单元连接至处理器401的UART接口，将数据转换成RS232协议与外部通信。
在实施例二中，电源转换单元采用MP2467和LM1117组合产生28V、5V和3.3V电压，28V和5V连接至两路MOS开关，3.3V连接至处理器401、RS232接口转换单元405和风扇电流采集单元408。MOS开关以BSS138和FDS6675组合驱动PTC发热元件7和风扇3；28V的MOS开关连接至PTC发热元件7，5V的MOS开关连接至风扇3。风扇电流采集单元408通过电流放大器将风扇3的电流转换成电压送至处理器401的AD转换单元。温度采集单元403连接至处理器401的IO，用以转换处理温度。RS232接口转换单元405连接至处理器401的UART接口，将数据转换成RS232协议与外部通信。
温度传感器6可设置一个，也可设置两个或多个，若为多个，处理器401得到温度数据后，取平均值与预设的温度阈值进行比较即可，温度传感器6的分布位置，可根据搭载设备10的形状和温控需求进行适当调整，可采用如DS18B20数字温度传感器进行温度测量，重量小、精度高、测量更加准确，能够适用于此种环境。各MOS开关可采用BSS138和FDS6675。外壳1可采用塑料材质。
实施例一中的制冷半导体2镶嵌于壳体1的外壁，四周可通过不导热硅胶固定，风扇3可通过螺丝固定，风扇3的风向朝向制冷半导体2，温度传感器6使用不导热硅胶固定在壳体1的内壁上，通过三条线焊接至控制电路4，三条线分别为电源线、地线和数据线。控制电路4通过螺丝固定于壳体1内。实施例二中PTC发热元件7的下方通过不导热硅胶贴在外壳1上，上方通过导热硅胶与铝制散热片粘在一起，正负两端焊接至控制电路。
本实用新型控制电路4中处理器401所执行的判断程序为现有常规的比较程序，仅涉及温度数据与温度阈值的比较、判断以及根据判断结果对相应MOS开关发送指令，为简单的执行程序，且处理器401功能单一，可在市场上直接购买，不涉及复杂的运算过程。同时，本实用新型的创新之处在于装置本身和电路连接结构，不涉及计算机程序相关的改进。
以上所述仅为本发明的实施例，并非对本发明保护范围的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。
