用于飛行器的半導(dǎo)體智能降溫裝置與降溫控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及飛行器的研宄領(lǐng)域，特別是涉及了一種用于飛行器的半導(dǎo)體智能降溫裝置與降溫控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]21世紀(jì)以來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，飛行器技術(shù)越來越完善，飛行器的螺旋槳都是電機(jī)直連的簡單機(jī)構(gòu)，機(jī)身的布局允許飛行器通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速獲得旋轉(zhuǎn)機(jī)身的力，從而調(diào)整自身姿態(tài)。小型的飛行器可以自由地實(shí)現(xiàn)懸停和空間中的自由移動，具有很大的靈活性。此外，因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡單，機(jī)械穩(wěn)定性好，所以成本低廉、性價比很高。最初的主要應(yīng)用領(lǐng)域是玩具、航模，以及航拍。近幾年來，新的應(yīng)用在不斷的拓展之中，例如在政府應(yīng)急指揮領(lǐng)域中，火災(zāi)、地震、洪澇災(zāi)害發(fā)生時的應(yīng)急處置:當(dāng)災(zāi)害發(fā)生時，啟動飛行器可快速、準(zhǔn)確將現(xiàn)場圖像及時傳送至指揮中心，幫助相關(guān)人員有效指揮救援工作；在生產(chǎn)及運(yùn)行安全監(jiān)管領(lǐng)域中，在面積較大地域或現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜地區(qū)導(dǎo)致人員難以到達(dá)情況下，啟動飛行器可有效監(jiān)測環(huán)境狀況，并為相關(guān)人員提供實(shí)時圖像便于監(jiān)管安全；在軍事應(yīng)用領(lǐng)域中，軍事訓(xùn)練或演習(xí)時啟動飛行器，可立體式監(jiān)控演習(xí)雙方對戰(zhàn)進(jìn)行狀況，判斷戰(zhàn)場情況，重要軍事設(shè)施的安全監(jiān)管:營房，油庫，軍火庫等戰(zhàn)術(shù)偵查，監(jiān)控等。
[0003]但是，當(dāng)炎炎夏季來到時，飛行器長時間在高空中進(jìn)行航拍等工作，接受太陽光照射，飛行器內(nèi)部的工作溫度將達(dá)到60?70°C左右，而一般的飛行器的工作溫度是在-20?55°C左右，這將直接導(dǎo)致四旋翼飛行器發(fā)生故障，無法正常工作。在勘測火災(zāi)現(xiàn)場的時候或是監(jiān)控工廠火爐煙囪的時候，周圍環(huán)境溫度更高，現(xiàn)有的飛行器大多數(shù)是無法在溫度過高的環(huán)境中按質(zhì)按量完成工作任務(wù)的，溫度過高會影響飛行器的正常工作，長時間處于溫度過高的環(huán)境下飛行還有可能導(dǎo)致飛行器發(fā)生故障，產(chǎn)生不必要的損壞。市面上一些普通的扇熱器根本無法在這種溫度中產(chǎn)生作用，更因?yàn)轶w積過大等因素而無法應(yīng)用到飛行器當(dāng)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決【背景技術(shù)】中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供了一種用于飛行器的半導(dǎo)體智能降溫裝置與降溫控制方法。
[0005]本發(fā)明是通過以下方案實(shí)現(xiàn)的:
一、一種用于飛行器的半導(dǎo)體智能降溫裝置:
所述的半導(dǎo)體智能降溫裝置包括半導(dǎo)體制冷器、降溫控制器、電流調(diào)節(jié)器、溫度傳感器和固定外殼；固定外殼通過固定支架的支架腳固定在飛行器機(jī)架上，并安裝位于飛行器的飛行控制器的正上方，降溫控制器、電流調(diào)節(jié)器、鋰電池、PMU電源管理單元均安裝在固定外殼上，溫度傳感器安裝在固定外殼的外壁上；半導(dǎo)體制冷器安裝在固定外殼中心，半導(dǎo)體制冷器由上到下分為散熱層、半導(dǎo)體制冷片和導(dǎo)冷層，散熱層與固定外殼之間用隔熱片隔離；降溫控制器分別與電流調(diào)節(jié)器和溫度傳感器連接，電流調(diào)節(jié)器與半導(dǎo)體制冷器連接，鋰電池經(jīng)PMU電源管理單元連接半導(dǎo)體制冷器、降溫控制器、電流調(diào)節(jié)器和溫度傳感器進(jìn)行供電；降溫控制器接收溫度傳感器采集到的溫度數(shù)據(jù)，產(chǎn)生PWM信號驅(qū)動電流調(diào)節(jié)器控制電流進(jìn)而改變半導(dǎo)體制冷器的工作功率，實(shí)現(xiàn)智能降溫。
[0006]所述的散熱層由散熱鋁塊和散熱風(fēng)扇組成，散熱鋁塊與半導(dǎo)體制冷片接觸，散熱鋁塊上方裝有散熱風(fēng)扇。
[0007]所述的導(dǎo)冷層由導(dǎo)冷鋁塊和導(dǎo)冷風(fēng)扇組成，導(dǎo)冷鋁塊與半導(dǎo)體制冷片接觸，導(dǎo)冷鋁塊下方裝有導(dǎo)冷風(fēng)扇。
[0008]所述的溫度傳感器采用熱敏電阻，由金屬氧化物陶瓷組成。
[0009]所述的降溫控制器采用STM32作為主控芯片。
[0010]所述的固定支架的支架腳為可伸縮的支桿。
[0011]二、一種用于飛行器的半導(dǎo)體智能降溫控制方法，包括如下步驟:
飛行器的飛行控制器正上方的機(jī)架上裝載權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體智能降溫裝置，飛行器通過其配套的遙控器或GPS定位儀由飛行控制器控制，在飛行過程中:半導(dǎo)體智能降溫裝置表面的溫度傳感器實(shí)時采集周圍環(huán)境溫度值，并傳遞給飛行控制器、降溫控制器和地面PC上位機(jī)，降溫控制器根據(jù)溫度傳感器采集到的周圍環(huán)境溫度值，驅(qū)動電流調(diào)節(jié)器控制電路中的電流，改變半導(dǎo)體制冷器的工作功率，實(shí)現(xiàn)智能降溫。
[0012]所述的降溫控制器根據(jù)溫度傳感器采集到的不同溫度值控制電路中的電流使得半導(dǎo)體制冷器在不同工作狀態(tài)下運(yùn)行。
[0013]所述的飛行控制器將溫度傳感器采集的溫度值與溫度閾值進(jìn)行比較，若溫度傳感器采集的溫度值高于溫度閾值，則飛行控制器能通過GPS定位儀控制飛行器自動返航。
[0014]所述的溫度傳感器采集的溫度值傳送到地面PC上位機(jī)后與溫度閾值進(jìn)行比較，若溫度傳感器采集的溫度值高于溫度閾值，通過遙控器控制飛行器返航。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明的半導(dǎo)體制冷器具有無噪聲、無振動、不需制冷劑、體積小、重量輕等特點(diǎn)，且工作可靠，操作簡便，易于進(jìn)行冷量調(diào)節(jié)，主要用于耗冷量小和占地空間小的場合。
[0016]本發(fā)明利用半導(dǎo)體降溫技術(shù)對飛行器的關(guān)鍵工作部位進(jìn)行降溫處理，并根據(jù)周圍環(huán)境的溫度高低進(jìn)行智能控制，實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體智能降溫，避免了飛行器在高溫環(huán)境中工作發(fā)生故障，產(chǎn)生不必要的損壞。
【附圖說明】
[0017]圖1是裝載有本發(fā)明降溫裝置飛行器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明降溫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明降溫裝置的工作示意圖。
[0020]圖中:1、飛行器機(jī)架，2、半導(dǎo)體智能降溫裝置，3、飛行控制器，4、電調(diào)，5、鋰電池，
6,PMU電源管理單元，7、氣壓計，8、陀螺儀，9、GPS定位儀，10、無刷電機(jī)，IUPCMS收發(fā)模組，12、起落架，13、螺旋槳，2.1、半導(dǎo)體制冷器，2.2、降溫控制器，2.3、電流調(diào)節(jié)器，2.4、溫度傳感器，2.5、固定外殼，2.6、固定支架，2.7、支架腳，2.8鋰電池，2.9、PMU電源管理單元。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0022]如圖2所示，本發(fā)明半導(dǎo)體智能降溫裝置2包括半導(dǎo)體制冷器2.1、降溫控制器2.2、電流調(diào)節(jié)器2.3、溫度傳感器2.4和固定外殼2.5 ;固定外殼2.5通過固定支架2.6的支架腳2.7固定在飛行器機(jī)架I上，如圖1所示，并安裝位于飛行器的飛行控制器3的正上方，降溫控制器2.2、電流調(diào)節(jié)器2.3、鋰電池2.8,PMU電源管理單元2.9均安裝在固定外殼
2.5上，溫度傳感器2.4安裝在固定外殼2.5的外壁上；
半導(dǎo)體制冷器2.1安裝在固定外殼2.5中心，半導(dǎo)體制冷器2.1由上到下分為散熱層、半導(dǎo)體制冷片和導(dǎo)冷層，散熱層與固定外殼2.5之間用隔熱片隔離以避免散熱層散發(fā)的熱量對溫度傳感器2.4產(chǎn)生干擾；降溫控制器2.2分別與電流調(diào)節(jié)器2.3和溫度傳感器2.4連接，電流調(diào)節(jié)器2.3與半導(dǎo)體制冷器2.1連接，鋰電池2.8經(jīng)PMU電源管理單元2.9連接半導(dǎo)體制冷器2.1、降溫控制器2.2、電流調(diào)節(jié)器2.3和溫度傳感器2.4進(jìn)行供電；降溫控制器2.2接收溫度傳感器2.4采集到的溫度數(shù)據(jù)，產(chǎn)生PWM信號驅(qū)動電流調(diào)節(jié)器2.3控制電流進(jìn)而改變半導(dǎo)體制冷器2.1的工作功率，實(shí)現(xiàn)智能降溫。
[0023]本發(fā)明的散熱層由散熱鋁塊和散熱風(fēng)扇組成，散熱鋁塊與半導(dǎo)體制冷片接觸，散熱鋁塊上方裝有用于將散熱鋁塊上的熱量加速排向周圍環(huán)境的散熱風(fēng)扇。導(dǎo)冷層由導(dǎo)冷鋁塊和導(dǎo)冷風(fēng)扇組成，導(dǎo)冷鋁塊與半導(dǎo)體制冷片接觸，導(dǎo)冷鋁塊下方裝有用于將導(dǎo)冷鋁塊上的冷量加速吸進(jìn)所需降溫空間中的導(dǎo)冷風(fēng)扇。散熱鋁塊和導(dǎo)冷鋁塊均涂上硅脂，增加鋁塊和半導(dǎo)體制冷片之間的導(dǎo)熱和導(dǎo)冷效果。
[0024]半導(dǎo)體制冷器2.1采用先進(jìn)的半導(dǎo)體降溫技術(shù)，核心器件是半導(dǎo)體制冷片，并配有散熱層和導(dǎo)冷層，半導(dǎo)體制冷器在通電工作后，導(dǎo)冷層能及時將半導(dǎo)體制冷器工作中制冷端產(chǎn)生的冷量傳導(dǎo)給飛行器，散熱層能及時將半導(dǎo)體制冷器工作中制熱端產(chǎn)生的熱量散發(fā)到周圍環(huán)境中。
[0025]溫度傳感器2.4采用熱敏電阻，由金屬氧化物陶瓷組成，是低成本、靈敏度最高的溫度傳感器，測溫范圍在-50° C到200° C左右，體積小，響應(yīng)時間快，在電器行業(yè)應(yīng)用廣泛。
[0026]降溫控制器2.2采用STM32作為主控芯片。
[0027]固定支架2.6的支架腳2.7為可伸縮的支桿，固定外殼2.5的四個面裝有四個可伸縮的支架腳2.7，可以根據(jù)不同飛行器的飛行控制器大小調(diào)整安裝高度和角度。
[0028]飛行器的飛行控制器3正上方的機(jī)架上裝載權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體智能降溫裝置，飛行器通過其配套的遙控器或GPS定位儀9由飛行控制器3控制，在飛行過程中:半導(dǎo)體智能降溫裝置2表面的溫度傳感器2.4實(shí)時采集周圍環(huán)境溫度值，并傳遞給飛行控制器
3、降溫控制器2.2和地面PC上位機(jī)，降溫控制器2.2根據(jù)溫度傳感器2.4采集到的周圍環(huán)境溫度值，驅(qū)動電流調(diào)節(jié)器2.3控制電路中的電流，改變半導(dǎo)體制冷器2.1的工作功率，實(shí)現(xiàn)智能降溫。