1.一种多旋翼无人机用旋翼电机升力测量装置,其特征在于,包括设在壳体(1)上方的杠杆组件(2)、设在壳体(1)内部的硬件检测模块(3)以及与杠杆组件(2)连接的被测模块(4);
所述杠杆组件(2)包括杠杆支架(21)、转轴(22)和杠杆(23),转轴(22)连接在杠杆支架(21)上,杠杆(23)活动连接在转轴(22)上且可以转轴(22)为支点转动;
所述硬件检测模块(3)包括电阻应变式传感器(31)、单片机(32)和OLED屏幕(33),电阻应变式传感器(31)与单片机(32)电连接,单片机(32)与OLED屏幕(33)电连接,单片机(32)通过串口与上位机通信;电阻应变式传感器(31)的顶面与杠杆(23)的一端相接触;
所述被测模块(4)包括电机固定装置(41)、电机(42)和桨叶(43),电机固定装置(41)与杠杆(23)远离电阻应变式传感器(31)的一端连接,电机(42)固定在电机固定装置(41)上,桨叶(43)连接在电机(42)顶部的电机轴上;
假设杠杆(23)的阻力臂为L1厘米,动力臂为L2厘米,桨叶(43)的直径为D英寸,被测模块(4)提供的升力为F牛顿,电阻应变式传感器(31)上的压力为N牛顿,装置工作时杠杆(23)与水平面的夹角为θ;
由于要求杠杆(23)的阻力臂端要与电阻应变式传感器(31)的顶面相接触,考虑理想情况,即认为杠杆(23)与电阻应变式传感器(31)顶面的接触面积为一个点,根据本装置的设计尺寸,杠杆支点到顶盖板(11)的垂直距离为6厘米,同时杠杆支点在顶盖板(11)上的投影点距电阻应变式传感器(31)顶面的最近侧的距离为13.5厘米,距最远侧的距离为26.5厘米,由勾股定理知
14.7cm≤L1≤27.0cm
但同时要求杠杆越长越好,即L1应该尽量的大,同时考虑到加工、数据计算处理的因素,取L1=25cm;
由桨叶(43)的半径应小于动力臂的长度可知
由杠杆原理可得
L1 cosθ·N=L2·F
为简化计算,假设
L2=k·L1
同时,由于杠杆支点到顶盖板(11)的垂直距离为6厘米,L1=25cm,则有所以由于设定的量程为0至100牛顿,而电阻应变式传感器(31)的量程为0牛顿至200牛顿,且是线性变化的,为了达到量程要求,则有解得k≤1.941。
2.如权利要求1所述的一种多旋翼无人机用旋翼电机升力测量装置,其特征在于,桨叶(43)的直径D小于19英寸时,杠杆(23)的动力臂和阻力臂的长度比为1:1,动力臂和阻力臂的长度均为25cm;桨叶(43)的直径D在19英寸到35英寸之间时,杠杆(23)的动力臂和阻力臂的长度比为1.8:1,动力臂长度为45cm,阻力臂长度为25cm。
3.如权利要求1所述的一种多旋翼无人机用旋翼电机升力测量装置,其特征在于,两个平行设置的杠杆支架(21)的底部固定连接在壳体(1)的顶盖板(11)上,转轴(22)可拆卸地固定连接在两个杠杆支架(21)顶部。
4.如权利要求1所述的一种多旋翼无人机用旋翼电机升力测量装置,其特征在于,在顶盖板(11)上分别设有与电阻应变式传感器(31)和OLED屏幕(33)形状适配的通孔,电阻应变式传感器(31)的顶面伸出壳体(1)。
5.如权利要求4所述的一种多旋翼无人机用旋翼电机升力测量装置,其特征在于,顶盖板(11)可拆卸地固定连接在壳体(1)上方。
6.如权利要求1所述的一种多旋翼无人机用旋翼电机升力测量装置,其特征在于,在壳体(1)底部设有数个固定装置(5),所述固定装置(5)由呈“匚”型的卡接块(51)和旋拧组件(52)组成,卡接块(51)的顶部面板与壳体(1)底部固定连接,在卡接块(51) 的底部面板上设有纵向贯通的螺纹孔用于连接旋拧组件(52)。
7.如权利要求6所述的一种多旋翼无人机用旋翼电机升力测量装置,其特征在于,所述旋拧组件(52)由旋杆(521)、旋柄(522)和顶撑面板(523)组成,旋杆(521)上设有与螺纹孔适配的螺纹,旋杆(521)连接在螺纹孔内且其两端分别位于卡接块(51)的底部面板的上、下方,旋柄(522)垂直于旋杆(521)连接在旋杆(521)底端,顶撑面板(523)固定连接在旋杆(521)顶端。
8.如权利要求1所述的一种多旋翼无人机用旋翼电机升力测量装置,其特征在于,所述杠杆(23)为碳纤维管。