正确判断无人机指向故障 让电子罗盘远离磁干扰-电子技术方案|电路图讲解

电子罗盘作为无人机产品的重要组成部件，承载着为无人机引导绝对方位的功能。对于普通设计者而言，经常会遇到电子罗盘校正困难，校正需求过于频繁，动态、高速运行时突发偏离，以及无论怎么校正电子罗盘都无法正常运行的情况。以上故障的发生，主要原因是电子罗盘受到了磁场干扰，而针对于这一问题，全球领先的磁传感器公司爱盛科技给出了简单而高效的解决方案。

目前，爱盛科技旗下3×3mm LGA封装的地磁传感器IST8310，在无人机市场的市占率超过80%，市场上能够看到的大厂的无人机产品，都采用了爱盛科技的地磁传感器，是现今主流无人机使用地磁传感器的标杆产品，因此下文提及的无人机测试样本，也均为这一型号。众所周知，磁场和距离的多次方成反比，而无人机内部电子罗盘和其余电子元器件距离较近，因此内部系统排布的不合理会导致电子罗盘受到磁场干扰，而这一情况又往往被设计者忽略。为了避免在实际飞行时因电子罗盘故障而出现坠机情况，在无人机完成硬件打样或试作后，无需进行实际飞行，通过测试即可完成对电子罗盘的准确分析。在前期测试中，先用木材、塑料、泡棉、铝材没有磁场的材料将无人机固定，值得注意的是，无人机最好安装外壳和旋翼，这能够最大程度去模拟真实飞行时的情况。考虑到无人机马达和电路可能为磁场干扰源，因此我们需要从I2C接口导出“X轴磁场大小、Y轴磁场大小、Z轴磁场大小、油门大小”这几项数据加以储存并相互对比，作为后续分析的重要依据。

图1：无人机内部系统设计合理 油门开启时磁场感应规律且稳定

测试过程中，只需将油门从关闭调整到开启状态并逐级推进，进行几轮反复测试，最终将几轮测试的数据汇总到同一时间轴上进行展现。由于无人机已经被固定住，并没有出现方位的移动，因此理论上无论油门如何调整，X、Y、Z各轴磁场的数字应变化不大，呈现出区域平稳的态势。但实际上，由于电子罗盘组件本身及系统都会有噪声，因此数据线条会有一定程度的上下抖动，但趋势应是不变的，抖动的幅度越小，意味着移动路线越稳定。同理，在油门开启或关闭时，实际也会产生一个突波影响电路，磁场同样会产生波动，数据线条抖动越小，也代表电子罗盘放置的位置比较好，系统的整体设计比较合理。如图1所示，一个内部系统设计正确的无人机，在测试中经历了四次油门变化，从零加速到100%，但是指向角度、X轴、Y轴、Z轴磁场都没有强烈波动，只有在油门开启或关闭时，数据会有些许的波动。说明在运作时电子罗盘不会受到系统内的磁场干扰影响，无人机将有较好的操控性能。

图2：无人机内部系统设计存在问题 油门开启时磁场出现大幅波动

与图1相反的，如果无人机内部系统设计存在问题，采用同样的测试过程后，得出数据图像会出现明显的偏离和波动。如图2所示，图2中下方图片的蓝线代表着油门力度，橘线代表着无人机的指向角度，由于无人机已经被固定，因此原则上来说指向角度不会因为油门的增大减小而变化，但从图2可以看出，测试中的无人机指向角度发生了明显偏离，这说明电子罗盘的磁场感应出现了变化。在图2中上方图片可以更清晰的看到，蓝线（X轴）、橘线（Y轴）、黄线（Z轴）出现了不同程度的波动，并且Z轴的波动最大，X轴次之。有了这一线索，就可以进一步去分析引起磁场变化的源头到底在哪里。

经过以上的检测过程，如果设计者可以顺利找到无人机内部的磁干扰源，再重复进行一次上述测试，测试得出的数据图像理应与图1一致，说明无人机内部系统的磁干扰问题已经解决，无人机电子罗盘能够在油门变化时稳定运行。通过爱盛科技给出的这一解决方案，无人机无需实际飞行即可在前期进行问题筛查，既降低了测试门槛，也避免了因为电子罗盘无法正常运行导致的无人机失控、坠机风险，为行业提供了全新思路。

-电子元器件采购网（www、oneyac、com）是本土元器件目录分销商，采用“小批量、现货、样品”销售模式，致力于满足客户多型号、高质量、快速交付的采购需求。自建高效智能仓储，拥有自营库存超50,000种，提供一站式正品现货采购、个性化解决方案、选项替代等多元化服务。 （本文来源网络整理，目的是传播有用的信息和知识，如有侵权，可联系管理员删除）

作为电机行业的“新人”， 无刷电机是实至名归的后起之秀，以狂浪之势涌入医疗，工业控制，消费电子和汽车电子等高精度控制行业，“无刷“是不是未来电机行业的发展趋势？本文以案例的形式扒一扒无刷电机那些事！

近年来，无刷电机在医疗，工业控制，消费电子和汽车电子等高精度控制行业广泛应用，无刷电机性能的好坏很大程度上取决于电机驱动器，研发阶段，工程师如何借助示波器快速、便捷、真实的对驱动器信号进行分析？本文主要介绍ZDS4054Plus数椐挖掘型示波器对电机驱动器的典型测试及案例分析。

一、直流无刷电机介绍

随着电力电子的发展和新型永磁材料的出现，无刷直流电机得到了迅速发展，无刷直流电机通过电子器件实现了电机的换相，取代了传统的机械电刷和换相器。其由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。 电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等。无刷电机凭借噪声低、寿命长、转速高、体积小、动态性能好、输出力矩大、设计简便等特点，在医疗、工业控制、消费电子、电动工具、电动车等领域广泛应用。

二、无刷电机的工作原理

首先，看一下无刷电机驱动器的框图，如下：

有上图可知，MCU通过配置寄存器输出六路PWM只是控制信号，其最高电压也只有5V，不能直接驱动电机，而是通过控制功率管的开关来使电机运行，驱动电路一般是由多个MOSFET组成的驱动桥和电机驱动桥功率管构成。无刷电机的换向是换相是依靠转子位置的检测进行的，其中有感驱动方式是利用霍尔传感器检测转子位置的，无感驱动方式是通过检测和计算无刷电机转动过程中的电流、电压等参数变化，推测转子位置，进而进行换相的。

换向原理

无刷电机内部安装有霍尔传感器，其可以根据转子不同位置时的不同磁场方向分布情况，而给出1或0的输出信号，三个传感器均匀安装，在360度的电角度上发生6次翻转电平，每次相差60度电角度，根据三个传感器的信号编码测出转子的位置，这就是常用的有感驱动方式。另外，无感驱动方式是通过检测和计算无刷电机转动过程中的电流、电压等参数变化，推测转子位置，进而进行换相的。

-电子元器件采购网（www、oneyac、com）是本土元器件目录分销商，采用“小批量、现货、样品”销售模式，致力于满足客户多型号、高质量、快速交付的采购需求。自建高效智能仓储，拥有自营库存超50,000种，提供一站式正品现货采购、个性化解决方案、选项替代等多元化服务。 （本文来源网络整理，目的是传播有用的信息和知识，如有侵权，可联系管理员删除）