四軸實(shí)驗(yàn)報(bào)告2

1、、實(shí)驗(yàn)任務(wù)利用LM2596可調(diào)穩(wěn)壓電源，輸出電壓在34.5V之間，可調(diào)最大電流3A, 控制小四軸飛行器升降。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握整流，穩(wěn)壓的電路結(jié)構(gòu)及其原理；2、掌握LM2596可調(diào)穩(wěn)壓電源的原理和應(yīng)用；3、理解四軸飛行器飛行原理以及直流電機(jī)的工作；4、鍛煉焊接工藝。三、實(shí)驗(yàn)基本原理LM2596可調(diào)電壓電路，可獲得+3.3V、+5V輸出電壓。輸入DC+24VJ680gF+LM2596+VinOn/Off輸入DC+24VJ680gF+LM2596+VinOn/OffFeedbackOut put GND333gH42IN5824（1）LM2596系列是德州儀器（TI）生產(chǎn)的3A電流輸出降壓開(kāi)關(guān)型

2、集成穩(wěn)壓芯片, 它內(nèi)含固定頻率振蕩器（150KHZ）和基準(zhǔn)穩(wěn)壓器（1.23v），并具有完善的保護(hù) 電路、電流限制、熱關(guān)斷電路等。利用該器件只需極少的外圍器件便可構(gòu)成高效 穩(wěn)壓電路。提供的有：3.3V、5V、12V及可調(diào)（-ADJ）等多個(gè)電壓檔次產(chǎn)品。此外，該芯片還提供了工作狀態(tài)的外部控制引腳。（2）LM2596系列開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓集成電路的主要特性如下：輸出電壓：3.3V、5V、12V及（ADJ）等，最大輸出電壓37V工作模式：低功耗/正常兩種模式。可外部控制工作模式控制：TTL電平相容所需外部組件：僅四個(gè)（不可調(diào)）；六個(gè)（可調(diào)）器件保護(hù)：熱關(guān)斷及電流限制封裝形式：5 腳（TO-22O（T）；TO-2

3、63（S）（3）利用以下的公式來(lái)選擇適當(dāng)?shù)碾娮柚担篍in口小曙:簫展備（陽(yáng)卩弓）這里的VREF=1.23V R1選擇1KQ。低阻值使敏感的反饋腳的噪聲容限降到最小 （選用精度為1%金屬膜電阻，可以使溫度系數(shù)降低，隨時(shí)間的穩(wěn)定度最好）。因?yàn)檩敵稣{(diào)節(jié)范圍的要求為3.3V4.5V,且變位器阻值10KQ，帶入公式計(jì)算可 知，需并聯(lián)和串聯(lián)3.3KQ的電阻。四軸飛行原理（1）垂直運(yùn)動(dòng)圖（a）中，因有兩對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)向相反，可以平衡其對(duì)機(jī)身的反扭矩，當(dāng)同時(shí) 增加四個(gè)電機(jī)的輸出功率，旋翼轉(zhuǎn)速增加使得總的拉力增大，當(dāng)總拉力足以克服 整機(jī)的重量時(shí)，四旋翼飛行器便離地垂直上升；反之，同時(shí)減小四個(gè)電機(jī)的輸出 功率，四旋翼飛

4、行器則垂直下降，直至平衡落地，實(shí)現(xiàn)了沿z軸的垂直運(yùn)動(dòng)。當(dāng) 外界擾動(dòng)量為零時(shí)，在旋翼產(chǎn)生的升力等于飛行器的自重時(shí)，飛行器便保持懸停 狀態(tài)。保證四個(gè)旋翼轉(zhuǎn)速同步增加或減小是垂直運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵。（2）俯仰運(yùn)動(dòng)圖（b）中，電機(jī)1的轉(zhuǎn)速上升，電機(jī)3的轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)2、電機(jī)4的轉(zhuǎn)速 保持不變。為了不因?yàn)樾磙D(zhuǎn)速的改變引起四旋翼飛行器整體扭矩及總拉力改 變，旋翼1與旋翼3轉(zhuǎn)速改變量的大小應(yīng)相等。由于旋翼1的升力上升，旋翼3 的升力下降，產(chǎn)生的不平衡力矩使機(jī)身繞y軸旋轉(zhuǎn)（方向如圖所示），同理，當(dāng) 電機(jī)1的轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)3的轉(zhuǎn)速上升，機(jī)身便繞y軸向另一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn) 飛行器的俯仰運(yùn)動(dòng)。（3）偏航運(yùn)動(dòng)四旋翼飛行器偏

5、航運(yùn)動(dòng)可以借助旋翼產(chǎn)生的反扭矩來(lái)實(shí)現(xiàn)。旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中 由于空氣阻力作用會(huì)形成與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的反扭矩，為了克服反扭矩影響，可使 四個(gè)旋翼中的兩個(gè)正轉(zhuǎn)，兩個(gè)反轉(zhuǎn)，且對(duì)角線上的各個(gè)旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。反扭 矩的大小與旋翼轉(zhuǎn)速有關(guān)，當(dāng)四個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速相同時(shí)，四個(gè)旋翼產(chǎn)生的反扭矩相互 平衡，四旋翼飛行器不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)四個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速不完全相同時(shí)，不平衡的反扭 矩會(huì)引起四旋翼飛行器轉(zhuǎn)動(dòng)。在圖（d）中，當(dāng)電機(jī)1和電機(jī)3的轉(zhuǎn)速上升，電 機(jī)2和電機(jī)4的轉(zhuǎn)速下降時(shí)，旋翼1和旋翼3對(duì)機(jī)身的反扭矩大于旋翼2和旋翼 4對(duì)機(jī)身的反扭矩，機(jī)身便在富余反扭矩的作用下繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)飛行器的偏 航運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向與電機(jī)1、電機(jī)3的轉(zhuǎn)向相反。因

6、為電機(jī)的總升力不變，飛機(jī)不會(huì) 發(fā)會(huì)垂直運(yùn)動(dòng)。電路整體原理圖如下:四、主要儀器設(shè)備及耗材1儀器設(shè)備：20W-25W電烙鐵一個(gè)、松香一小盒、鑷子一把、小型吸錫筒、尖嘴 鉗一把、小螺絲刀（十字和一字各一把）、數(shù)字萬(wàn)用表一塊。2.元器件表如下:苻號(hào)燮號(hào)功能電路更U1穏壓樓塊DDGBUBQED11K5324為特甚二址骨R13AO0E電齟RW1QK詢壓電竝貉C1470UF/50V輔人遞迪電容C2470/5QV輜岀濾浪電容C31昶瓷片連養(yǎng)電容CNKP3O1-2-5.0輔人斕子OUTKF5 0*2P輛出創(chuàng)H姝子L10OUH工亭弔惑五、實(shí)驗(yàn)步驟1.通過(guò)仿真出滿足LM2596輸出34.5V電壓，后根據(jù)電路圖焊接電

7、源，最后一 起組裝小四軸飛行器。2按照安裝圖將元器件焊在電路板上，安裝圖如下：PK v0l2 PK v0l2 3.調(diào)試飛行器。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1飛行器能起飛，但是飛的并不平穩(wěn)，纏在四周的導(dǎo)線會(huì)束縛住飛行狀態(tài)，而且 當(dāng)電流調(diào)到最大值時(shí)還是比較難帶動(dòng)整體飛起來(lái)。2.實(shí)物圖如下:七、實(shí)驗(yàn)遇到的問(wèn)題及心得體會(huì)問(wèn)題：（1）不了解飛行器的偏航運(yùn)動(dòng)原理，裝反了兩個(gè)扇葉，導(dǎo)致無(wú)論電流調(diào)多大， 即使扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)非?？?，飛行器都不會(huì)起飛，經(jīng)過(guò)調(diào)整后終于實(shí)現(xiàn)了飛行。（2）把導(dǎo)線分開(kāi)在了四個(gè)扇葉的腳上，而導(dǎo)線重量的不均導(dǎo)致飛行器飛行得不 平穩(wěn)，而且在飛行過(guò)程中容易與扇葉碰到使得扇葉停轉(zhuǎn)，應(yīng)該集中在中間比較好 控制。同時(shí)，因?yàn)檫B接導(dǎo)線過(guò)重的問(wèn)題，在0.7A時(shí)才開(kāi)始上浮，且隨著電流的 增大飛行高度也相應(yīng)增加，但其穩(wěn)定性卻隨著減弱，不易達(dá)到平衡。（3）把輸入電源都并在一起導(dǎo)致飛不起來(lái)，后來(lái)經(jīng)過(guò)討論研究，發(fā)現(xiàn)飛行器的 轉(zhuǎn)速并不由電壓決定而是電流，在將四個(gè)扇葉的輸入電流調(diào)大之后，飛行器正常 起飛。心得體會(huì)：這次實(shí)習(xí)使我了解了 LM2596芯片