[发明专利]测量电机螺旋桨系统工作性能及参数的装置和方法

权利要求书

1.一种测量电机螺旋桨系统工作性能及参数的装置，所测量的电机螺旋桨系统包含电子调速器、电池、电机和螺旋桨，电子调速器与电池相连，将电池电压转换成5V输出；电子调速器与电机相连，螺旋桨安装在电机轴心上；其特征在于，所述测量电机螺旋桨系统工作性能及参数的装置包括重物平台、桥型应变片、加速度计、红外对管、AD转换模块、电压比较电路、微处理单元、通讯模块和上位机；电机固定于重物平台上，电子调速器和加速度计置于重物平台上，红外对管安装在重物平台上并朝向电机，桥型应变片置于重物平台底部；电子调速器的5V电源输出为测量装置供电，其控制信号线与微处理单元的PWM输出引脚相连；桥型应变片与AD转换模块相连，红外对管与电压比较电路相连，加速度计、AD转换模块和电压比较电路均与微处理单元相连，微处理单元通过通讯模块与上位机通信。

2.根据权利要求1所述测量电机螺旋桨系统工作性能及参数的装置，其特征在于，所述红外对管由限流电阻R1、封装在壳体内的发射管D1和接收管D2组成，发射管D1正极与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端与5V电源相连，发射管D1负极接地；接收管D2负极接地；电压比较电路包含电阻R2、电阻R3和三极管Q1，三极管Q1的集电极与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端与5V电源相连，三极管Q1的发射极与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端接地；三极管Q1的基极与接收管D2的正极相连；三极管Q1的集电极作为speed信号输出端与微处理单元的脉冲捕捉引脚相连。

3.一种应用权利要求1所述装置测量电机螺旋桨系统工作性能及参数的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）上位机与微处理单元通信，微处理单元输出PWM到电子调速器，启动电机；

（2）电机带动螺旋桨转动，产生升力；桥型应变片测量压力信号，通过AD转换模块，将压力测量值传回微处理单元，经微处理单元处理获得升力值；加速度计测量震动信号并发送到微处理单元，经微处理单元处理获得三轴加速度值；红外对管测量电机的转速，通过电压比较电路传回微处理单元，经微处理单元处理获得转速值；

（3）微处理单元将处理后得到的升力值、加速度值和转速值打包成数据帧通过通讯模块发送到上位机；

（4）上位机将接收到的数据帧解码获得实时的升力值、加速度值、转速值并保存，同时绘制各项数据随时间变化的曲线；根据升力值、转速值与时间的实时曲线图获得电机螺旋桨系统的时间常数、响应时间和稳态值等参数；

（5）改变PWM值，重复步骤1-4，获得不同PWM输入下的升力、转速值曲线，从而获得不同转速下电机螺旋桨系统的时间常数、响应时间和稳态值等参数；分析最大转速下的加速度值变化曲线，通过比较最大转速下的加速度值变化与设定的阈值，实现对电机螺旋桨系统的性能进行评定。