水下推进器及其控制系统和控制方法

摘要

本发明涉及一种水下推进器的控制系统及控制方法。该控制系统包括遥控器和电机驱动装置，所述遥控器用于向电机驱动装置发送无线信号，所述电机驱动装置包括通信中继模块和电机驱动模块，所述通信中继模块用于检测是否收到遥控器发射的无线信号、以及接收所述无线信号并根据所述无线信号输出相应的控制信号给电机驱动模块；所述电机驱动模块与通信中继模块通信连接，用于接收所述通信中继模块发送的控制信号，并根据所述控制信号输出驱动电机运转的驱动信号；所述通信中继模块未收到无线信号时，关闭电机。该控制方法用上述控制系统执行。上述水下推进器的控制系统及控制方法，可以增加推进器结构的安装灵活性，同时也可以起到保护作用。

权利要求

1.一种水下推进器的控制系统，包括遥控器和电机驱动装置，所述遥控器与电机驱动装置通过无线通信连接，所述遥控器用于向电机驱动装置发送无线信号，所述电机驱动装置用于根据所述无线信号输出驱动电机运转的驱动信号；其特征在于，所述电机驱动装置包括通信中继模块和电机驱动模块，所述通信中继模块用于检测是否收到遥控器发射的无线信号、以及接收所述无线信号并根据所述无线信号输出相应的控制信号给电机驱动模块；所述电机驱动模块与通信中继模块通信连接，用于接收所述通信中继模块发送的控制信号，并根据所述控制信号输出驱动电机运转的驱动信号；所述通信中继模块未收到无线信号时，电机被控制停止运行。

2.根据权利要求1所述的水下推进器的控制系统，其特征在于，还包括电池模块，所述电池模块分别与通信中继模块、电机驱动模块电连接，用于为所述通信中继模块提供第一电压、为电机驱动模块提供第二电压。

3.根据权利要求2所述的水下推进器的控制系统，其特征在于，还包括太阳能充电模块，所述太阳能充电模块与电池模块连接，用于通过太阳能为电池模块充电。

4.根据权利要求1所述的水下推进器的控制系统，其特征在于，所述通信中继模块位于水上，所述电机驱动模块位于水上或水下；当所述电机驱动模块位于水上时，所述通信中继模块与电机驱动模块有线或无线连接，所述电机驱动模块与电机有线连接；

当所述电机驱动模块位于水下时，所述通信中继模块与电机驱动模块有线连接，所述电机驱动模块与电机有线连接。

5.根据权利要求2所述的水下推进器的控制系统，其特征在于，所述电池模块、通信中继模块、电机驱动模块以及电机各自独立安装，或组合在不同的壳体中。

6.根据权利要求5所述的水下推进器的控制系统，其特征在于，所述电池模块和通信中继模块收纳并安装于第一壳体中；所述电机驱动模块和电机收纳并安装于第二壳体中；所述电池模块通过正极连线和负极连线穿过第一壳体和第二壳体与电机驱动模块电连接，所述通信中继模块通过通信线穿过第一壳体和第二壳体与电机驱动模块连接，所述第一壳体和第二壳体采用密封圈或者灌胶方式密封。

7.根据权利要求1所述的水下推进器的控制系统，其特征在于，所述遥控器内置可充电电池，通过内置的可充电电池供电。

8.根据权利要求7所述的水下推进器的控制系统，其特征在于，所述遥控器还包括外置的太阳能电池板；所述可充电电池和太阳能电池板之间通过太阳能充电电路连接，太阳能电池板能通过太阳能充电电路给内置可充电电池充电。

9.根据权利要求1所述的水下推进器的控制系统，其特征在于，所述遥控器还包括磁场强度检测单元，所述磁场强度检测单元包括第一磁传感器、第二磁传感器、滑槽、滑块以及磁铁；

所述第一磁传感器和第二磁传感器间隔设置，所述滑槽位于第一磁传感器和第二磁传感器之间，所述滑块与滑槽滑动连接；所述磁铁设于滑块上。

10.根据权利要求1所述的水下推进器的控制系统，其特征在于，所述遥控器包括电源管理单元；所述电源管理单元用于若在设定时间内遥控器未收到通信中继模块的反馈信号，控制遥控器断电。

11.一种水下推进器，包括电机和权利要求1～10任一项所述的控制系统。

12.一种水下推进器的控制方法，基于包括遥控器、电池模块和电机驱动装置的控制系统，所述电池模块为电机驱动装置供电，所述电机驱动装置包括通信中继模块和电机驱动模块；所述控制方法包括：所述遥控器发出无线信号；

所述通信中继模块检测是否收到遥控器发射的无线信号、以及接收所述无线信号并根据所述无线信号输出相应的控制信号给电机驱动模块；

所述电机驱动模块根据所述控制信号输出驱动电机运转的驱动信号；

若所述通信中继模块未收到无线信号，电机驱动模块输出驱动信号使电机停止转动或者给电池模块发送指令使电池模块关电以关闭电机。

说明书

水下推进器及其控制系统和控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及水下推进器技术领域，特别是涉及一种水下推进器及其控制系统和控制方法。

背景技术

[0002] 独木舟、滑水板、冲浪板以及小型钓鱼艇等各种小型水上载人船艇都需要安装动力装置，才能在水中更快速地运动。这种动力装置一般称之为水下推进器。由于此类推进器功率较小，一般使用电机和螺旋桨作为推进装置，使用电池供电，并配备遥控器控制功率大小。传统的推进器一般使用直接与推进装置连接的油门来控制推进器的功率大小，使得推进器结构复杂，且在某一种载体上需要使用特定的固定机构。

[0003] 由于这种小型船艇体积小，对于水浪冲击的抵抗力较差，很容易导致乘用者落水。而当乘用者落水时，如果水下推进器不及时关闭，很可能发生安全事故。一方面无法保护落水者，另一方面也可能损坏推进器或者船艇本身。

发明内容

[0004] 基于此，有必要提供一种可以判断落水并停止电机的水下推进器的控制系统。无线控制的推进器，遥控器与推进装置无线连接，增大了推进器在不同载体上安装的便利性。

[0005] 此外，还提供一种水下推进器及其控制方法。

[0006] 一种水下推进器的控制系统，包括遥控器和电机驱动装置，所述遥控器与电机驱动装置通过无线通信连接，所述遥控器用于向电机驱动装置发送无线信号，所述电机驱动装置用于根据所述无线信号输出驱动电机运转的驱动信号；所述电机驱动装置包括通信中继模块和电机驱动模块，所述通信中继模块用于检测是否收到遥控器发射的无线信号、以及接收所述无线信号并根据所述无线信号输出相应的控制信号给电机驱动模块；所述电机驱动模块与通信中继模块通信连接，用于接收所述通信中继模块发送的控制信号，并根据所述控制信号输出驱动电机运转的驱动信号；所述通信中继模块未收到无线信号时，电机被控制停止运行。

[0007] 在其中一个实施例中，还包括电池模块，所述电池模块分别与通信中继模块、电机驱动模块电连接，用于为所述通信中继模块提供第一电压、为电机驱动模块提供第二电压。

[0008] 在其中一个实施例中，还包括太阳能充电模块，所述太阳能充电模块与电池模块连接，用于通过太阳能为电池模块充电。

[0009] 在其中一个实施例中，所述通信中继模块位于水上，所述电机驱动模块位于水上或水下；当所述电机驱动模块位于水上时，所述通信中继模块与电机驱动模块有线或无线连接，所述电机驱动模块与电机有线连接；

[0010] 当所述电机驱动模块位于水下时，所述通信中继模块与电机驱动模块有线连接，所述电机驱动模块与电机有线连接。

[0011] 在其中一个实施例中，所述电池模块、通信中继模块、电机驱动模块以及电机各自独立安装，或组合在不同的壳体中。

[0012] 在其中一个实施例中，所述电池模块和通信中继模块收纳并安装于第一壳体中；所述电机驱动模块和电机收纳并安装于第二壳体中；所述电池模块通过正极连线和负极连线穿过第一壳体和第二壳体与电机驱动模块电连接，所述通信中继模块通过通信线穿过第一壳体和第二壳体与电机驱动模块连接；所述第一壳体和第二壳体采用密封圈或者灌胶方式密封。

[0013] 在其中一个实施例中，所述遥控器内置可充电电池，通过所述内置的可充电电池供电。

[0014] 在其中一个实施例中，所述遥控器还包括外置的太阳能电池板；所述可充电电池和太阳能电池板之间通过太阳能充电电路连接，太阳能电池板能通过太阳能充电电路给内置可充电电池充电。

[0015] 在其中一个实施例中，所述遥控器还包括磁场强度检测单元，所述磁场强度检测单元包括第一磁传感器、第二磁传感器、滑槽、滑块以及磁铁；

[0016] 所述第一磁传感器和第二磁传感器间隔设置，所述滑槽位于第一磁传感器和第二磁传感器之间，所述滑块与滑槽滑动连接；所述磁铁设于滑块上。

[0017] 在其中一个实施例中，所述遥控器包括电源管理单元；所述电源管理单元用于若在设定时间内遥控器未收到通信中继模块的反馈信号，控制遥控器断电。

[0018] 一种水下推进器，包括电机和上述的控制系统。

[0019] 一种水下推进器的控制方法，基于包括遥控器、电池模块和电机驱动装置的控制系统，所述电池模块为电机驱动装置供电，所述电机驱动装置包括通信中继模块和电机驱动模块；所述控制方法包括：

[0020] 所述遥控器发出无线信号；

[0021] 所述通信中继模块检测是否收到遥控器发射的无线信号、以及接收所述无线信号并根据所述无线信号输出相应的控制信号给电机驱动模块；

[0022] 所述电机驱动模块根据所述控制信号输出驱动电机运转的驱动信号；

[0023] 若所述通信中继模块未收到无线信号，电机驱动模块输出驱动信号使电机停止转动或者给电池模块发送指令使电池模块关电以关闭电机。

[0024] 上述水下推进器及其控制系统和控制方法，通过检测遥控器和电机驱动装置之间是否存在通信信号，判断遥控器是否超出一定的范围或落水失效，从而判断乘用者是否落水，在乘用者落水时由电机驱动装置及时将电机关闭，可以避免安全事故的发生。

附图说明

[0025] 图1为一实施例的水下推进器与船艇连接的示意图；

[0026] 图2为一实施例的水下推进器的结构示意图；

[0027] 图3为一实施例的水下推进器的控制系统模块图；

[0028] 图4为检测油门信号的装置结构图；

[0029] 图5为一实施例的水下推进器的控制系统的电机驱动装置的模块图。

具体实施方式

[0030] 以下结合附图和具体实施例进行进一步说明。

[0031] 图1所示的为一实施例的水下推进器10与船艇90配合连接的示意图。当以图示方向安装后，水下推进器10位于船艇90底部。当船艇下水后，水下推进器10在水下运行时，即可为船艇90提供动力输出。在本实施例中，该船艇90配备水下推进器10的控制系统，并具体包括遥控器20和电机驱动装置(图未示)。遥控器20与电机驱动装置通过无线通信连接。遥控器20用于向电机驱动装置发送无线信号，所述电机驱动装置用于根据所述无线信号输出驱动电机运转的驱动信号。船艇90可以包括船桨，遥控器20可由用户80随身携带、安装在船桨上或其他合适的位置。

[0032] 如图2所示，水下推进器10包括主支撑架100和设置在该连接装置100上的动力输出结构200。

[0033] 在一个实施例中，主支撑架100包括基座111、设于基座111上的环形架体112、自基座111向上延伸的支撑臂113以及位于支撑臂113延伸末端的柱形壳体114。其中，环形架体112的轴向和柱形壳体114的轴向平行。所述柱形壳体114和环形架体112还通过固定臂115相互连接。固定臂115的数量可以为多个，分别自柱形壳体114呈辐射状向环形架体112延伸，并与环形架体112延伸。

[0034] 动力输出结构200包括依次连接的驱动板210、电机220以及螺旋桨230。驱动板210为能够控制电机220运转的电路板组件，电机220受驱动板210的控制输出动力，驱动螺旋桨230转动，从而在水下为船艇提供推进力。

[0035] 如图3所示，为一实施例的水下推进器的控制系统模块图。该控制系统包括遥控器20和电机驱动装置30。遥控器20与电机驱动装置30无线通信连接，遥控器20用于向电机驱动装置30发送无线信号。电机驱动装置30用于根据所述无线信号输出驱动电机220运转的驱动信号。其中，电机驱动装置30可以包括通信中继模块310和电机驱动模块320。所述通信中继模块310与遥控器20通过无线通信连接，用于检测是否收到遥控器20发射的无线信号、以及接收并转发所述无线信号。电机驱动模块320与通信中继模块310有线连接，用于接收所述无线信号，并根据所述无线信号输出驱动电机220运转的驱动信号。电机驱动模块320未收到无线信号时，关闭电机。

[0036] 遥控器20通过电机驱动装置30驱动电机220工作时，周期性向电机驱动装置30发送无线信号。遥控器20一般由用户携带或安装在船桨上，方便用户进行遥控控制。通信中继模块310可以检测遥控器20和电机驱动装置30之间是否持续一段时间通信失败，或者是否持续一段时间未收到遥控器20发送的无线信号，从而判定遥控器20超出一定范围或落水失效，以此判断乘用者是否落水。当遥控器20落水后，无线信号在水中传播时能量会迅速衰减，电机驱动装置30将不会收到遥控器20发出的无线信号，根据此判断遥控器20落水，此时电机驱动装置30使电机停机。

[0037] 上述水下推进器的控制系统，在乘用者落水时由电机驱动装置30及时将电机关闭，可以避免安全事故的发生，保护落水者、水下推进器以及船艇。

[0038] 上述控制系统还可以包括电池模块40。所述电池模块40分别与通信中继模块310、电机驱动模块320电连接，用于为所述通信中继模块310提供第一电压，一般为5V，也为电机驱动模块320提供第二电压，一般为24V。在一个实施例中，上述控制系统还可以包括太阳能充电模块70，所述太阳能充电模块70与电池模块40连接，用于通过太阳能为电池模块40充电。

[0039] 电池模块40分别与通信中继模块310、电机驱动模块320、电机220有线连接，为所述通信中继模块310、电机驱动模块320、电机220供电。通信中继模块310位于水上以与遥控器进行无线通信。所述电机驱动模块320可以位于水上或水下；当所述电机驱动模块320位于水上时，所述通信中继模块310与电机驱动模块320之间可以是有线或无线连接，所述电机驱动模块320与电机220有线连接。当所述电机驱动模块320位于水下时，所述通信中继模块310与电机驱动模块320有线连接，所述电机驱动模块320与电机220有线连接。

[0040] 所述电池模块40、通信中继模块310、电机驱动模块320以及电机220可以各自独立安装在各自的保护壳体中，或组合在不同的壳体中。

[0041] 在一个实施例中，所述电池模块40和通信中继模块310收纳并安装于第一壳体50中。所述电机驱动模块320和电机220收纳并安装于第二壳体60(可以是图2中的柱形壳体114)中。通常地，第一壳体50设于水面以上的船体上，第二壳体60设于水面以下的船体上。
电池模块40通过正极连线和负极连线穿过第一壳体50和第二壳体60与位于水下的电机驱动模块320电连接，为电机驱动模块320供电。位于水上的通信中继模块310通过通信线穿过第一壳体50和第二壳体60与电机驱动模块320连接。电机驱动模块320可以位于图2所示的驱动板210上。所述第一壳体50和第二壳体60可以采用密封圈或者灌胶方式密封。

[0042] 由于水面以下的无线通信通常会受到很多干扰，因此采用上述结构，将通信中继模块310设于水面以上与遥控器20进行无线通信，同时其又与位于水面以下的电机驱动模块320有线连接，保证控制信号的传输。电池位于水面以上也可以保证使用安全。

[0043] 在其他实施例中，电机驱动模块320也可以与电池模块40一起位于电池所在的第一壳体50中，然后通过有线方式将电机驱动模块320和电机220连接。或者电池模块40、电机驱动模块320、电机220相互独立，而不是集中安装在壳体中。

[0044] 在一个实施例中，如图4所示，无线遥控器20还可以包括第一磁传感器311、第二磁传感器312、滑槽313、滑块314以及磁铁315。第一磁传感器311和第二磁传感器312间隔设置，所述滑槽313位于第一磁传感器311和第二磁传感器312之间，所述滑块314与滑槽313滑动连接；所述磁铁315设于滑块314上。

[0045] 水下推进器10工作时，电池模块40为水下推进器10运行提供能量。在船体运动时，无线遥控器20通过双传感器采集磁铁磁场强度，从而计算得到遥控器的控制电机功率大小的无线信号，并通过无线通信的方式将无线信号传送至通信中继模块310。通信中继模块310再通过有线方式传送至水下的电机驱动模块320。电机驱动模块320依据该信号控制电机220的功率。

[0046] 遥控器20通过检测磁铁磁场强度来计算油门控制量，同时为延长磁铁滑动行程的长度，采用双传感器方式采集磁场信号。通过移动滑块314来改变两个传感器之间的磁场强度。

[0047] 在一个实施例中，所述遥控器20还可以包括电源管理单元；所述电源管理单元用于若在设定时间内遥控器20未收到通信中继模块310的反馈信号，控制遥控器20断电。以节省遥控器20的电能。

[0048] 在一个实施例中，如图5所示，所述通信中继模块310可以包括第一单片机311、第一触发器312和二极管D2，所述电机驱动模块320可以包括第二单片机321和第二触发器322。所述第一单片机311、第一触发器312、二极管D2、第二触发器322、第二单片机321依次连接；其中，第一触发器312连接二极管D2的正极、第二触发器322连接二极管D2的负极。

[0049] 通信线、电池正极、电池负极三根线的长度一般要达到1.5米。由于通信线较长，如果通信线将第一单片机311和第二单片机321直接相连，由于电机在运行过程中，会对电池的负极造成干扰，从而导致单线通信的误码率增加，严重情况下则第一单片机311和第二单片机321无法通信。因此在通信线上增加两个触发器(第一触发器312、第二触发器322)，提高单线通信方式的抗干扰能力。

[0050] 此外，如果在插拔接头时电池模块40和电机驱动模块320之间的电池负极线比电池正极线先断开，由于电池正极的电压为24V左右，电流将会通过通信线回流到电池负极，由于第一单片机311、第一触发器312、第二单片机321和第二触发器322能承受的电压为3.3V，这种情况下将会导致上述器件损坏。通过在通信线上串接一个二极管D2，即使电池模块40和电机驱动模块320之间的电池负极线断开，电流也无法通过通信线回流到电池负极，从而保护各个器件不被烧坏，有效地提高系统的安全性。

[0051] 基于相同的发明构思，以下提供一种水下推进器的控制方法。该方法基于上述的控制系统，包括：

[0052] 步骤S100：所述遥控器发出无线信号。

[0053] 步骤S200：所述通信中继模块检测是否收到遥控器发射的无线信号、以及接收所述无线信号并根据所述无线信号输出相应的控制信号给电机驱动模块。

[0054] 步骤S300：所述电机驱动模块根据所述控制信号输出驱动电机运转的驱动信号；若所述通信中继模块未收到无线信号，电机驱动模块输出驱动信号使电机停止转动或者给电池模块发送指令使电池模块关电以关闭电机。

[0055] 上述水下推进器的控制方法，遥控器20通过电机驱动装置30驱动电机220工作时，周期性向电机驱动装置30发送无线信号。通信中继模块310可以检测遥控器20和电机驱动装置30之间是否持续一段时间通信失败，或者是否持续一段时间未收到遥控器20发送的无线信号，从而判定遥控器20超出一定范围或落水失效，以此判断乘用者是否落水。当遥控器20落水后，电机驱动装置30将不会收到遥控器20发出的无线信号，根据此判断遥控器20落水，此时电机驱动装置30使电机停机。

[0056] 上述水下推进器的控制系统，在乘用者落水时由电机驱动装置30及时将电机关闭，可以避免安全事故的发生，保护落水者、水下推进器以及船艇。

[0057] 上述控制系统可以用在水下推进器中。

[0058] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0059] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。