文档介绍:实验任务
利用LM2596可调稳压电源,输出电压在3—,可调最大电流3A,控制小四轴飞行器升降。
实验目的
1、掌握整流,稳压的电路结构及其原理;
2、掌握LM2596可调稳压电源的原理和应用;
3、理解四轴飞行器飞行原理以及直流电机的工作;
4、锻炼焊接工艺。
实验基本原理
LM2596可调电压电路,可获得+、+5V输出电压。
(1) LM2596系列是德州仪器(TI)生产的3A电流输出降压开关型集成稳压芯片,它内含固定频率振荡器(150KHZ)和基准稳压器(),并具有完善的保护电路、电流限制、热关断电路等。利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。提供的有:、5V、12V及可调(-ADJ)等多个电压档次产品。
此外,该芯片还提供了工作状态的外部控制引脚。
(2)LM2596系列开关稳压集成电路的主要特性如下:
①输出电压:、5V、12V及(ADJ)等,最大输出电压37V
②工作模式:低功耗/正常两种模式。可外部控制
③工作模式控制:TTL电平相容
④所需外部组件:仅四个(不可调);六个(可调)
⑤器件保护:热关断及电流限制
⑥封装形式:5脚(TO-220(T); TO-263(S))
(3)利用以下的公式来选择适当的电阻值:
这里的VREF= R1选择1KΩ。低阻值使敏感的反馈脚的噪声容限降到最小(选用精度为1%金属膜电阻,可以使温度系数降低,随时间的稳定度最好)。—,且变位器阻值10KΩ,带入公式计算可知, 。
四轴飞行原理
(1)垂直运动
图(a)中,因有两对电机转向相反,可以平衡其对机身的反扭矩,当同时增加四个电机的输出功率,旋翼转速增加使得总的拉力增大,当总拉力足以克服整机的重量时,四旋翼飞行器便离地垂直上升;反之,同时减小四个电机的输出功率,四旋翼飞行器则垂直下降,直至平衡落地,实现了沿z轴的垂直运动。当外界扰动量为零时,在旋翼产生的升力等于飞行器的自重时,飞行器便保持悬停状态。保证四个旋翼转速同步增加或减小是垂直运动的关键。
(2)俯仰运动
图(b)中,电机1的转速上升,电机3的转速下降,电机2、电机4的转速保持不变。为了不因为旋翼转速的改变引起四旋翼飞行器整体扭矩及总拉力改变,旋翼1与旋翼3转速改变量的大小应相等。由于旋翼1的升力上升,旋翼3的升力下降,产生的不平衡力矩使机身绕y轴旋转(方向如图所示),同理,当电机1的转速下降,电机3的转速上升,机身便绕y轴向另一个方向旋转,实现飞行器的俯仰运动。
(3)偏航运动
四旋翼飞行器偏航运动可以借助旋翼产生的反扭矩来实现。旋翼转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭矩,为了克服反扭矩影响,可使四个旋翼中的两个正转,两个反转,且对角线上的各个旋翼转动方向相同。反扭矩的大小与旋翼转速有关,当四个电机转速相同时,四个旋翼产生的反扭矩相互平衡,四旋翼飞行器不发生转动;当四个电机转速不完全相同时,不平衡的反扭矩会引起四旋翼飞行器转动。在图(d)中,当电机1和电机3的转速上升,电机2和电机4的转速下降时,旋翼1和旋翼3对机身的反扭矩大于旋翼2和旋翼4对机身的反扭矩,机身便在富余反扭