无人机PX4飞控 | 电源系统详解与相关代码
无人机PX4飞控 | 电源系统详解与相关代码
- PX4 电源系统
- 电源模块/ 分电板
- CAN PMU Lite
- 电源模块参数设置
- 基本电池设置
- 基于电压估计的负载补偿
- 基于电压的估计与电流积分相融合
- 相关代码
PX4 电源系统
无人机需要一个稳压电源用于飞控供电，同时用于电机、舵机、外围设备等的供电。
供电系统一般是一块电池或多块电池
电源模块通常用于“分离”飞行控制器的稳压电源，也用于测量电池电压和PX4学习笔记飞行器消耗的总电流。
PX4可以使用这些信息来推断剩余的电池容量，并提供低电量警告和一些故障保护行为。
分电板(PDB，Power Distribution Board)可用于简化将电池输出到飞行控制器、电机和其他外围设备的布线。
PX4也可以接收更全面的电池/电源信息作为MAVLink遥测，而不是使用电源模块。能够提供MAVLink信息的电池有时被称为“智能电池”。
电源模块/ 分电板
电源模块提供一个稳压电源给飞控，通过也给飞控电池的电压和电流信息。
电压/电流信息用于确定消耗的功率，从而估计剩余的电池容量。
飞控提供的故障安全保护警告和行为的设置可以通过参数进行设置。设置方法
电源模块同样有一些参数要配置。
同时电源模块目前也分为好多种：
- 模拟电压和电流电源模块
- 数字电压和电流电源模块
- DroneCAN 电源模块
下面以一个DroneCAN 模块 为例进行介绍
CAN PMU Lite 电源管理模块
CAN PMU Lite
简介
CAN PMU Lite 是 CUAV 标准版电源管理模块，内置 STM32F412 处理器，支持10~62V 电压输入与 5.2V/4A 稳压输出。相较 HV_PM,它采用先进的CAN总线通信，支持标准的 UAVCAN 协议。PMU Lite 内置 ITT 温度补偿算法并进行出厂校准，保证在不同温度下均能获得较精准的电压电流数据。
注意支持的固件为 V1.10.1 以上
主要功能：
- 支持 10~62V 电压输入
- 最大通过电流：最大 90A
- 精度电压电流检测：80A 内电流准确度 0.2，电压准确度 0.15V
- 稳压输出：可为外设提供最高 21W 5.2V/4A 电源输出
- 电源指示 LED，直观指示 Lipo 电压状态
线路连接，就是一端接电池 ，一端接 电调的供电 ，另外的6Pin 接口，插在飞控的Power C 口
电源状态灯
- 绿灯闪:每节电池电压 4.0~4.3V
- 黄灯闪：每节电池电压低于 4.0V 但高于 3.7V
- 红灯闪：每节电池电压低于 3.5v
启动电流电压检测方法：
在 QGroundControl 的参数表设置以下参数并写入后重启
UAVCAN_ENABLE 设置为 Sensors Automatic config
UAVCAN_SUB_BAT 参数设置为Raw Date
电源模块参数设置
下面是电源模块的参数设置方法
电池估计功能使用测量的电压和电流来估计剩余的电池容量。
这很重要，因为它允许PX4在飞行器接近耗尽电力时采取行动(也可以防止过放而损坏电池)
PX4 提供了许多可用于估计容量的方法：
- 1.基本电池设置：原始测量电压与 没电 和 满电 电压之间的范围进行比较。 这样的估计较为粗略，因为测量的电压（及其相应的容量）将在负载下产生波动。
- 2.负载补偿的基于电压的估计：抵消负载对电池容量计算的影响。
- 3.带电流积分的基于电压的估计：将带负载补偿的基于电压的剩余容量估算值与基于电流的已消耗电量估算值融合。 这样的容量估计相当于智能电池的容量估计。
后面的方法建立在前面的方法之上。 使用的方法将取决于机体的电源模块是否可以测量电流。
基本电池设置
基本电池设置将PX4配置为使用默认方法进行容量估算。 此方法将测得的原始电池电压没电 和 满电电芯的电池电压范围进行比较（按芯数量缩放）。
由于带载下，估计电荷波动带来测得的电压发生变化，因此这种方法会得到相对粗略的估计。
配置电池1的基本参数：
首先打开 QGroundControl 并且连接飞机
通过Q图标选择 Vehicle Setup 然后 选择Power 来打开电池设置页面
其中设置页面是这样的：
-
Source : 如果是通过电源模块来获得电压与电流的，那么则选择 Power Module
-
Number of Cells(in Series) : 电池的芯数（串联），通常被称为几S的电池，一般电池上面都有写，例如3S，6S。
单个原电池的电压取决于电池的化学性质。锂聚合物(LiPo)电池和锂离子电池的标称电池电压都是3.7V。为了获得更高的电压(这将更有效地为飞机供电)，多个电池串联在一起。终端的电池电压是电池电压的倍数。