一种具有空地两用功能的负载装置的制作方法

1.本实用新型属于飞行器技术领域，更具体地，涉及一种具有空地两用功能的负载装置。


背景技术：

2.电气分系统为飞行器的重要分系统，其工作可靠性与否是决定飞行器飞行安全的重要条件。为掌握飞行器在不同飞行条件下电气系统的可靠性，需要一种与飞行器相互匹配的设备作为负载以完成不同飞行条件、不同负载功率条件下的电气分系统的可靠性测试与工作包线的掌握。
3.因此，期待发明一种负载装置，能够完成不同飞行条件下和不同负载功率条件下的电气分系统的可靠性测试。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提出一种负载装置，以完成不同飞行条件下和不同负载功率条件下的电气分系统的可靠性测试。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供一种具有空地两用功能的负载装置，包括：功率电源输入接口、电源变换模块、数据采集模块、数据解算与控制模块、功率模块和多个可拆卸外部散热风扇模组；
6.所述功率电源输入接口用于与飞行器的电气分系统功率输出端口相连接以将28v电能输入至所述负载装置；
7.所述电源变换模块与所述功率电源输入接口相连接，用于接收输入的所述28v电能，并将所述28v电能转换成5v电能；
8.所述数据采集模块分别与所述电源变换模块和功率模块相连接，用于获得所述5v电能以采集所述电源变换模块的输出电压和电流，并将所述输出电压和电流转换成第一预设电压，以及采集所述功率模块的功率电压与电流，并将所述功率电压与电流转换成第二预设电压；
9.所述数据解算与控制模块分别与所述电源变换模块、所述数据采集模块、计算机显示与控制接口、可卸载外部触摸屏控制模块和所述功率模块相连接，用于获得所述5v电能以接收所述数据采集模块传输的所述第一预设电压和所述第二预设电压，以及通过所述计算机显示与控制接口或所述可卸载外部触摸屏控制模块接收负载上电指令，并基于所述第一预设电压、所述第二预设电压和所述负载上电指令，得到电压控制信号，且将所述电压控制信号传输至所述功率模块，其中，所述电压控制信号用以调整所述功率模块的功率负载大小、时间和稳态功率大小；
10.所述功率模块包括多个功率器件，通过所述数据采集模块与所述功率电源输入接口相连接，且与所述数据解算与控制模块相连接，所述功率模块接收所述电压控制信号；
11.多个所述可拆卸外部散热风扇模组之间相并联，且分别与所述电源变换模块相连
接，用于获得所述电源变换模块转换的24v电能。
12.可选地，还包括：
13.程序下载与预留通讯接口，与所述数据解算与控制模块相连接，用于将不同负载上电曲线下载到所述数据解算与控制模块中。
14.可选地，所述可卸载外部触摸屏控制模块与所述电源变换模块相连接相连接，用于获得所述电源变换模块转换12v电能以获取所述负载上电指令以及显示所述负载装置的工作状态。
15.可选地，所述电源变换模块包括第一电源模块、第二电源模块和第三电源模块，所述第一电源模块用于将所述28v电能转换成所述5v电能，第二电源模块用于将所述28v电能转换成24v电能，第三电源模块用于将所述28v电能转换成12v电能。
16.可选地，所述功率模块的数量为多个，多个所述功率模块之间相并联，且多个所述功率模块分别与所述数据采集模块和所述数据解算与控制模块相连接。
17.可选地，所述功率电源输入接口通过急停开关分别与所述数据采集模块和所述电源变换模块相连接。
18.可选地，所述计算机显示与控制接口与飞行器的控制端相连接，用于接收通过所述飞行器的控制端传输的所述负载上电指令，以及将所述负载装置的工作状态传输至所述飞行器的控制端。
19.可选地，所述第一预设电压和所述第二预设电压的电压范围为0～3v。
20.可选地，还包括：无线通讯模块；
21.数据解算与控制模块通过无线通讯模块与上位机相连接用以实现上位机与负载装置之间的相互通讯。
22.本实用新型的有益效果在于：
23.本实用新型的负载装置包括功率电源输入接口、电源变换模块、数据采集模块、数据解算与控制模块和功率模块，功率电源输入接口用于与飞行器的电气分系统功率输出端口相连接，电源变换模块与功率电源输入接口相连接，数据采集模块分别与电源变换模块和功率模块相连接，数据解算与控制模块分别与电源变换模块、数据采集模块、计算机显示与控制接口、可卸载外部触摸屏控制模块和功率模块相连接，功率模块包括多个功率器件，通过数据采集模块与功率电源输入接口相连接，且与数据解算与控制模块相连接，功率模块接收电压控制信号；本实用新型的负载装置的各个功能模块采用模块化设计，每个功能模块相互独立，单个模块损坏后可以在不影响其他功能模块的情况下进行替换，因此本实用新型的负载装置能够完成不同飞行条件下和不同负载功率条件下的电气分系统的可靠性测试。
24.本实用新型的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
25.通过结合附图对本实用新型示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本实用新型示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
26.图1示出了根据本实用新型的一个实施例的一种具有空地两用功能的负载装置的
结构示意图。
27.附图标记说明：
28.1、功率电源输入接口；2、急停开关；3、电源变换模块；4、数据采集模块；5、数据解算与控制模块；6、功率模块；7、可拆卸外部散热风扇模组；8、可卸载外部触摸屏控制模块；9、计算机显示与控制接口；10、程序下载与预留通讯接口。
具体实施方式
29.下面将更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然以下描述了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。
30.根据本实用新型的一种具有空地两用功能的负载装置，包括：功率电源输入接口、电源变换模块、数据采集模块、数据解算与控制模块、功率模块和多个可拆卸外部散热风扇模组；
31.功率电源输入接口用于与飞行器的电气分系统功率输出端口相连接以将28v电能输入至负载装置；
32.电源变换模块与功率电源输入接口相连接，用于接收输入的28v电能，并将28v电能转换成5v电能；
33.数据采集模块分别与电源变换模块和功率模块相连接，用于获得5v电能以采集电源变换模块的输出电压和电流，并将输出电压和电流转换成第一预设电压，以及采集功率模块的功率电压与电流，并将功率电压与电流转换成第二预设电压；
34.数据解算与控制模块分别与电源变换模块、数据采集模块、计算机显示与控制接口、可卸载外部触摸屏控制模块和功率模块相连接，用于获得5v电能以接收数据采集模块传输的第一预设电压和第二预设电压，以及通过计算机显示与控制接口或可卸载外部触摸屏控制模块接收负载上电指令，并基于第一预设电压、第二预设电压和负载上电指令，得到电压控制信号，且将电压控制信号传输至功率模块，其中，电压控制信号用以调整功率模块的功率负载大小、时间和稳态功率大小；
35.功率模块包括多个功率器件，通过数据采集模块与功率电源输入接口相连接，且与数据解算与控制模块相连接，功率模块接收电压控制信号；
36.多个可拆卸外部散热风扇模组之间相并联，且分别与电源变换模块相连接，用于获得电源变换模块转换的24v电能。
37.具体地，本实用新型的负载装置包括功率电源输入接口、电源变换模块、数据采集模块、数据解算与控制模块和功率模块，功率电源输入接口用于与飞行器的电气分系统功率输出端口相连接，电源变换模块与功率电源输入接口相连接，数据采集模块分别与电源变换模块和功率模块相连接，数据解算与控制模块分别与电源变换模块、数据采集模块、计算机显示与控制接口、可卸载外部触摸屏控制模块和功率模块相连接，功率模块包括多个功率器件，通过数据采集模块与功率电源输入接口相连接，且与数据解算与控制模块相连接，功率模块接收电压控制信号；本实用新型的负载装置的各个功能模块采用模块化设计，每个功能模块相互独立，单个模块损坏后可以在不影响其他功能模块的情况下进行替换，
因此本实用新型的负载装置能够完成不同飞行条件下和不同负载功率条件下的电气分系统的可靠性测试。
38.进一步地，电源变换模块，其供电电压范围为9～36vdc，额定工作电压为 28vdc，其可将输入28v电能转换成功率足够的 24vdc、 12vdc以及 5vdc电能， 24vdc电能为散热风扇提供电能， 12vdc电能为可卸载外部触摸屏控制模块供电， 5vdc电能为数据解算与控制模块供电。
39.进一步地，负载装置内部的功率模块设计具有良好的散热结构，可在空中飞行时依靠外部引流进行有效散热。
40.进一步地，可卸载外部触摸屏控制模块为可拆卸单元，其工作电压为12vdc，采用隔离rs422通讯接口与数据解算与控制模块进行通讯，用于地面工作模式下的工作模式以及工作参数的设定并显示当前负载的工作状态。
41.进一步地，负载装置还包括多个可拆卸外部散热风扇模组，多个可拆卸外部散热风扇模组之间相并联；数据解算与控制模块采集数据采集模块所传输的采集信息，并根据控制指令中稳态功率的大小完成稳态功率的控制闭环；其可采集功率模块反馈的温度信息并据此完成对可拆卸外部散热风扇模组的控制，在实际应用中，可根据实际需求选择可拆卸外部散热风扇模组的安装个数。
42.在一个示例中，负载装置还包括：
43.程序下载与预留通讯接口，与数据解算与控制模块相连接，用于将不同负载上电曲线下载到数据解算与控制模块中。
44.具体地，负载装置还包括程序下载与预留通讯接口，通过程序下载与预留通讯接口可以使负载装置的控制程序的在线升级、负载曲线的设定与选择以及稳态功率的设定，并实现负载装置的状态监测与回报。
45.进一步地，数据解算与控制模块作为设备的控制核心，其可接收程序下载与通讯预留模块发送的程序代码，用于更新不同负载上电曲线与控制程序；其接收计算机显示与控制接口或可卸载外部触摸屏控制模块发送的控制指令并对其进行解算，并据此完成上电曲线的选择以及稳态功率大小的控制；其通过rs422串口将数据传送到与计算机显示与控制接口相连接的上位机或可卸载外部触摸屏控制模块进行信息交互；其通过预留的rs422以及can总线为其他上位机提供额外的有线或无线的信息交互通道
46.在一个示例中，可卸载外部触摸屏控制模块与电源变换模块相连接相连接，用于获得电源变换模块转换的12v电能以获取负载上电指令以及显示负载装置的工作状态。
47.具体地，在实际应用中，负载装置中的可卸载外部触摸屏控制模块可根据负载装置的具体使用方式进行安装或拆卸。
48.进一步地，多个可拆卸外部散热风扇模组为可拆卸单元，每个可拆卸外部散热风扇模组的工作电压为24vdc，其只在地面工作模式下工作，在空中飞行时，需要将其拆除；数据解算与控制模块可采集功率模块反馈的温度参数并据此控制散热风扇模组的工作状态；散热风扇模组的散热能力根据功率模块的数量以及负载实际的最大使用功率而确定。
49.在一个示例中，电源变换模块包括第一电源模块、第二电源模块和第三电源模块，第一电源模块用于将28v电能转换成5v电能，第二电源模块用于将28v电能转换成24v电能，第三电源模块用于将28v电能转换成12v电能。
50.在一个示例中，功率模块的数量为多个，多个功率模块之间相并联，且多个功率模块分别与数据采集模块和数据解算与控制模块相连接。
51.具体地，功率模块的数量为多个，多个功率模块之间相互独立，可以实现负载装置功率的扩展。
52.进一步地，单个功率模块的额定功率为1kw，每个功率模块由多个mos管并联设计而成，采用电压控制信号控制每个功率模块中的mos管工作在线性区并将电能转换成热能；同时，功率模块具有良好的散热结构，在飞行工作时，可通过外部引流对其进行散热；在地面工作时，可由多个可拆卸外部散热风扇模组吹风散热；功率模块内部含有pt1000传感器用于测量功率模块的工作温度。
53.在一个示例中，功率电源输入接口通过急停开关分别与数据采集模块和电源变换模块相连接。
54.具体地，负载装置内部含有一个急停开关，在负载装置失控后可提供急停功能，保护负载上一级的安全。
55.在一个示例中，计算机显示与控制接口与飞行器的控制端相连接，用于接收通过飞行器的控制端传输的负载上电指令，以及将负载装置的工作状态传输至飞行器的控制端。
56.在一个示例中，基于第一预设电压、第二预设电压和负载上电指令，得到电压控制信号，且将电压控制信号传输至功率模块包括：
57.基于第一预设电压和第二预设电压，计算第一电源模块的电压值和电流值；
58.基于第一电源模块的电压值和电流值，计算功率模块消耗28v电能的电压值和电流值；
59.基于功率模块消耗28v电能的电压值和电流值，计算功率模块消耗的总功率；
60.基于功率模块消耗的总功率和负载上电指令，计算得到电压控制信号，并将电压控制信号传输至功率模块。
61.在一个示例中，第一预设电压和第二预设电压的电压范围为0～3v。
62.具体地，数据采集模块可将采集的各个电压、电流信号转换成0～3v的电压信号并传送给数据采集与控制模块；且数据采集模块可根据实际消耗的负载功率以及电源变换模块的参数变化而进行适配性配置。
63.在一个示例中，负载装置还包括：无线通讯模块；
64.数据解算与控制模块通过无线通讯模块与上位机相连接用以实现上位机与负载装置之间的相互通讯。
65.具体地，数据解算与控制模块中预留有rs422接口和can总线接口，rs422接口和can总线接口用于与无线通讯模块相连接以实现上位机与负载装置的无线通讯，其中，无线通讯模块优选为wifi模块和zigbee模块。
66.实施例1
67.如图1所示，一种具有空地两用功能的负载装置，包括：功率电源输入接口、电源变换模块、数据采集模块、数据解算与控制模块、功率模块和多个可拆卸外部散热风扇模组；
68.功率电源输入接口用于与飞行器的电气分系统功率输出端口相连接以将28v电能输入至负载装置；
69.电源变换模块与功率电源输入接口相连接，用于接收输入的28v电能，并将28v电能转换成5v电能；
70.数据采集模块分别与电源变换模块和功率模块相连接，用于获得5v电能以采集电源变换模块的输出电压和电流，并将输出电压和电流转换成第一预设电压，以及采集功率模块的功率电压与电流，并将功率电压与电流转换成第二预设电压；
71.数据解算与控制模块分别与电源变换模块、数据采集模块、计算机显示与控制接口、可卸载外部触摸屏控制模块和功率模块相连接，用于获得5v电能以接收数据采集模块传输的第一预设电压和第二预设电压，以及通过计算机显示与控制接口或可卸载外部触摸屏控制模块接收负载上电指令，并基于第一预设电压、第二预设电压和负载上电指令，得到电压控制信号，且将电压控制信号传输至功率模块，其中，电压控制信号用以调整功率模块的功率负载大小、时间和稳态功率大小；
72.功率模块包括多个功率器件，通过数据采集模块与功率电源输入接口相连接，且与数据解算与控制模块相连接，功率模块接收电压控制信号；
73.多个可拆卸外部散热风扇模组之间相并联，且分别与电源变换模块相连接，用于获得电源变换模块转换的24v电能。
74.具体实施方式为：
75.负载装置在飞行使用工况，使用前，通过程序下载与预留通讯接口10将不同负载上电曲线程序下载到数据解算与控制接口5中；将负载装置安装在飞行器中，并将负载装置的散热部分与飞行器的引流通道匹配。将飞行器的电气分系统功率输出端口与负载装置功率电源输入接口1连接，将飞行器的控制接口与计算机显示与控制接口9连接。待飞行器起飞并全功率输出后，急停开关2默认为闭合状态，电气分系统输出的 28vdc电能通过功率电源输入接口1以及急停开关2进入到负载装置内部；电源变换模块3接收到急停开关2输送的电能后，将 28vdc电能转换成功率足够的 24vdc、 12vdc以及 5vdc电能； 28v电能通过数据采集模块4后输送给功率模块6，为功率模块提供负载电能；数据采集模块4接收到电源变换模块3的输出的 5vdc电源后开始工作，采集电源变换模块4中各个电源模块的输出电压与电流并调理成0～3vdc电压，采集经过输出采集模块4中的功率电压与电流并调理成0～3vdc电压，并将上述调理后的数值输送给数据解算与控制模块5；数据解算与控制模块5接收到电源变换模块3输出的 5v电源后开始工作，采集数据采集模块4输出的经过调理后的信号，分别计算 24vdc、 12vdc以及 5vdc的电压值与电流值，计算负载消耗的 28vdc的电压值与电流值并据此计算出负载消耗的总功率；当计算机显示与控制接口9接收到飞行器的控制接口发送的负载上电指令并传送给数据解算与控制模块5，数据解算与控制模块5根据上电指令控制单个或多个功率模块6的功率负载大小、时间以及稳态功率的大小，并根据计算出的 28vdc的电压值与电流值进行功率的闭环控制；数据解算与控制模块5接收飞行器控制接口发送的不同稳态功率指令并控制单个或多个功率模块6的稳态功率大小，根据计算出的 28vdc的电压值与电流值进行功率的闭环控制；数据解算与控制模块5接收飞行器控制接口发送的停机指令并控制单个或多个功率模块6不输出；数据解算与控制模块5计算 24vdc、 12vdc以及 5vdc的电压值与电流值，计算负载消耗的 28vdc的电压值与电流值并据此判定负载装置的工作状态并将数据通过计算机显示与控制接口9传送到飞行器控制端以实现负载装置的状态显示；负载装置具有断路保护、过载保护、短路保护功能，数据解
算与控制模块5计算采集到的 28vdc的电压值与电流值并据此完成过载、短路与断路的保护，计算电源变换模块3输出的 24vdc、 12vdc以及 5vdc的电压与电流，并据此完成过载、短路与断路的判定与保护，并将当前的工作状态传送到飞行器控制接口；负载装置具有过温保护功能，当数据解算与控制模块5采集到的功率模块6的温度信息并经计算后将温度信息传送到飞行器控制接口，当温度达到保护温度阈值时，数据解算与控制模块5失能功率模块6，负载停止工作，并将状态信息传送到飞行器控制接口；当负载装置无法停机时，计算机显示与控制接口9通过控制急停开关2将负载装置电能输入断开以实现对电气分系统的保护。
76.负载装置在地面触摸屏控制使用工况：使用前，通过程序下载与预留通讯接口10将不同负载上电曲线程序下载到数据解算与控制接口5中；将飞行器的电气分系统功率输出端口或其他功率输出端口与负载装置功率电源输入接口1连接，将外可卸载外部触摸屏控制模块8与数据解算与控制模块5连接；将可拆卸外部散热风扇模组7与电源变换模块3进行连接。电气分系统或其他负载输出的 28vdc电能通过功率电源输入接口1接入到急停开关2，急停开关2默认为闭合状态，电能由急停开关2进入到负载装置内部；电源变换模块3接收到急停开关2输送的电能后，将 28vdc电能转换成 24vdc、 12vdc以及 5vdc电能； 28vdc电能通过数据采集模块4后输送给功率模块6中，为功率模块提供负载电能；数据采集模块4接收到电源变换模块3的输出的 5vdc电源后开始工作，采集电源变换模块4中各个电源模块的输出电压与电流并并调理成0～3vdc电，采集经过输出采集模块4中的功率电压与电流并并调理成0～3vdc电，并将上述调理后的电压、电流数值输送给数据解算与控制模块5；数据解算与控制模块5接收到电源变换模块3输出的 5vdc电源后开始工作，采集数据采集模块4输出的经过调理后的信号，分别计算 24vdc、 12vdc以及 5vdc的电压值与电流值，计算负载消耗的 28vdc的电压值与电流值并据此计算出负载消耗的总功率；数据解算与控制模块5接收到可卸载外部触摸屏控制模块8发送的负载上电指令，数据解算与控制模块5根据上电指令控制单个或多个功率模块6的功率负载大小、时间以及稳态功率的大小，并根据计算出的 28vdc的电压值与电流值进行功率的闭环控制；数据解算与控制模块5接收可卸载外部触摸屏控制模块8发送的不同稳态功率指令并控制单个或多个功率模块6的稳态功率大小并根据计算出的 28vdc的电压值与电流值进行功率的闭环控制；数据解算与控制模块5接收飞可卸载外部触摸屏控制模块8发送的停机指令并控制单个或多个功率模块6失能；数据解算与控制模块5计算 24vdc、 12vdc以及 5vdc的电压值与电流值，计算负载消耗的 28vdc的电压值与电流值并据此判定负载装置的工作状态并将数据传送到可卸载外部触摸屏控制模块8以实现负载装置的状态显示；负载装置具有断路保护、过载保护、短路保护功能，数据解算与控制模块5计算采集到的 28vdc的电压值与电流值并据此完成过载、短路与断路的保护，计算电源变换模块3输出的 24vdc、 12vdc以及 5vdc的电压与电流，并据此完成过载、短路与断路的保护，并将当前的工作状态传送到可卸载外部触摸屏控制模块8；负载装置具有温度采集、温度控制以及过温保护功能，当数据解算与控制模块5采集到的功率模块6的温度信息并经计算后将温度信息传送到可卸载外部触摸屏控制模块8进行显示，当功率模块温度达到温度控制阈值时，数据解算与控制模块5控制外部散热风扇模组进行工作以控制功率模块的温度，当功率模块温度达到保护控制阈值时，数据解算与控制模块5失能功率模块6，负载停止工作，并将状态信息传送到可卸载外部触摸屏控制模块8进行显示。
77.负载装置在地面上位机控制使用工况：此工作模式与地面触摸屏控制模块的不同在于负载装置控制与显示通过计算机显示与控制接口9与上位机连接以替代可卸载外部触摸屏控制模块8的功能。
78.负载装置在地面无线控制使用工况：此工作模式与地面触摸屏控制模块的不同在于负载装置控制与显示通过程序下载与预留通讯接口10与无线通讯模块连接，并通过无线通讯模块与上位机连接以替代可卸载外部触摸屏控制模块8的功能。无线通讯模块的种类包括wifi模块或zigbee模块或其他模块。
79.以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。