本發(fā)明涉及水下推進(jìn)器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種水下推進(jìn)器及其控制系統(tǒng)和控制方法。

背景技術(shù)：

獨(dú)木舟、滑水板、沖浪板以及小型釣魚艇等各種小型水上載人船艇都需要安裝動(dòng)力裝置，才能在水中更快速地運(yùn)動(dòng)。這種動(dòng)力裝置一般稱之為水下推進(jìn)器。由于此類推進(jìn)器功率較小，一般使用電機(jī)和螺旋槳作為推進(jìn)裝置，使用電池供電，并配備遙控器控制功率大小。傳統(tǒng)的推進(jìn)器一般使用直接與推進(jìn)裝置連接的油門來控制推進(jìn)器的功率大小，使得推進(jìn)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且在某一種載體上需要使用特定的固定機(jī)構(gòu)。

由于這種小型船艇體積小，對(duì)于水浪沖擊的抵抗力較差，很容易導(dǎo)致乘用者落水。而當(dāng)乘用者落水時(shí)，如果水下推進(jìn)器不及時(shí)關(guān)閉，很可能發(fā)生安全事故。一方面無法保護(hù)落水者，另一方面也可能損壞推進(jìn)器或者船艇本身。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種可以判斷落水并停止電機(jī)的水下推進(jìn)器的控制系統(tǒng)。無線控制的推進(jìn)器，遙控器與推進(jìn)裝置無線連接，增大了推進(jìn)器在不同載體上安裝的便利性。

此外，還提供一種水下推進(jìn)器及其控制方法。

一種水下推進(jìn)器的控制系統(tǒng)，包括遙控器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，所述遙控器與電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置通過無線通信連接，所述遙控器用于向電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)送無線信號(hào)，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置用于根據(jù)所述無線信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置包括通信中繼模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，所述通信中繼模塊用于檢測(cè)是否收到遙控器發(fā)射的無線信號(hào)、以及接收所述無線信號(hào)并根據(jù)所述無線信號(hào)輸出相應(yīng)的控制信號(hào)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與通信中繼模塊通信連接，用于接收所述通信中繼模塊發(fā)送的控制信號(hào)，并根據(jù)所述控制信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；所述通信中繼模塊未收到無線信號(hào)時(shí)，電機(jī)被控制停止運(yùn)行。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括電池模塊，所述電池模塊分別與通信中繼模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電連接，用于為所述通信中繼模塊提供第一電壓、為電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊提供第二電壓。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括太陽能充電模塊，所述太陽能充電模塊與電池模塊連接，用于通過太陽能為電池模塊充電。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述通信中繼模塊位于水上，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊位于水上或水下；當(dāng)所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊位于水上時(shí)，所述通信中繼模塊與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊有線或無線連接，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與電機(jī)有線連接；

當(dāng)所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊位于水下時(shí)，所述通信中繼模塊與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊有線連接，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與電機(jī)有線連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電池模塊、通信中繼模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊以及電機(jī)各自獨(dú)立安裝，或組合在不同的殼體中。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電池模塊和通信中繼模塊收納并安裝于第一殼體中；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和電機(jī)收納并安裝于第二殼體中；所述電池模塊通過正極連線和負(fù)極連線穿過第一殼體和第二殼體與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電連接，所述通信中繼模塊通過通信線穿過第一殼體和第二殼體與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接；所述第一殼體和第二殼體采用密封圈或者灌膠方式密封。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述遙控器內(nèi)置可充電電池，通過所述內(nèi)置的可充電電池供電。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述遙控器還包括外置的太陽能電池板；所述可充電電池和太陽能電池板之間通過太陽能充電電路連接，太陽能電池板能通過太陽能充電電路給內(nèi)置可充電電池充電。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述遙控器還包括磁場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)單元，所述磁場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)單元包括第一磁傳感器、第二磁傳感器、滑槽、滑塊以及磁鐵；

所述第一磁傳感器和第二磁傳感器間隔設(shè)置，所述滑槽位于第一磁傳感器和第二磁傳感器之間，所述滑塊與滑槽滑動(dòng)連接；所述磁鐵設(shè)于滑塊上。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述遙控器包括電源管理單元；所述電源管理單元用于若在設(shè)定時(shí)間內(nèi)遙控器未收到通信中繼模塊的反饋信號(hào)，控制遙控器斷電。

一種水下推進(jìn)器，包括電機(jī)和上述的控制系統(tǒng)。

一種水下推進(jìn)器的控制方法，基于包括遙控器、電池模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制系統(tǒng)，所述電池模塊為電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置供電，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置包括通信中繼模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；所述控制方法包括：

所述遙控器發(fā)出無線信號(hào)；

所述通信中繼模塊檢測(cè)是否收到遙控器發(fā)射的無線信號(hào)、以及接收所述無線信號(hào)并根據(jù)所述無線信號(hào)輸出相應(yīng)的控制信號(hào)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；

所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)所述控制信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

若所述通信中繼模塊未收到無線信號(hào)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)或者給電池模塊發(fā)送指令使電池模塊關(guān)電以關(guān)閉電機(jī)。

上述水下推進(jìn)器及其控制系統(tǒng)和控制方法，通過檢測(cè)遙控器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置之間是否存在通信信號(hào)，判斷遙控器是否超出一定的范圍或落水失效，從而判斷乘用者是否落水，在乘用者落水時(shí)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置及時(shí)將電機(jī)關(guān)閉，可以避免安全事故的發(fā)生。

附圖說明

圖1為一實(shí)施例的水下推進(jìn)器與船艇連接的示意圖；

圖2為一實(shí)施例的水下推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為一實(shí)施例的水下推進(jìn)器的控制系統(tǒng)模塊圖；

圖4為檢測(cè)油門信號(hào)的裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖5為一實(shí)施例的水下推進(jìn)器的控制系統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的模塊圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步說明。

圖1所示的為一實(shí)施例的水下推進(jìn)器10與船艇90配合連接的示意圖。當(dāng)以圖示方向安裝后，水下推進(jìn)器10位于船艇90底部。當(dāng)船艇下水后，水下推進(jìn)器10在水下運(yùn)行時(shí)，即可為船艇90提供動(dòng)力輸出。在本實(shí)施例中，該船艇90配備水下推進(jìn)器10的控制系統(tǒng)，并具體包括遙控器20和電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置(圖未示)。遙控器20與電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置通過無線通信連接。遙控器20用于向電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)送無線信號(hào)，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置用于根據(jù)所述無線信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。船艇90可以包括船槳，遙控器20可由用戶80隨身攜帶、安裝在船槳上或其他合適的位置。

如圖2所示，水下推進(jìn)器10包括主支撐架100和設(shè)置在該連接裝置100上的動(dòng)力輸出結(jié)構(gòu)200。

在一個(gè)實(shí)施例中，主支撐架100包括基座111、設(shè)于基座111上的環(huán)形架體112、自基座111向上延伸的支撐臂113以及位于支撐臂113延伸末端的柱形殼體114。其中，環(huán)形架體112的軸向和柱形殼體114的軸向平行。所述柱形殼體114和環(huán)形架體112還通過固定臂115相互連接。固定臂115的數(shù)量可以為多個(gè)，分別自柱形殼體114呈輻射狀向環(huán)形架體112延伸，并與環(huán)形架體112延伸。

動(dòng)力輸出結(jié)構(gòu)200包括依次連接的驅(qū)動(dòng)板210、電機(jī)220以及螺旋槳230。驅(qū)動(dòng)板210為能夠控制電機(jī)220運(yùn)轉(zhuǎn)的電路板組件，電機(jī)220受驅(qū)動(dòng)板210的控制輸出動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)螺旋槳230轉(zhuǎn)動(dòng)，從而在水下為船艇提供推進(jìn)力。

如圖3所示，為一實(shí)施例的水下推進(jìn)器的控制系統(tǒng)模塊圖。該控制系統(tǒng)包括遙控器20和電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置30。遙控器20與電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置30無線通信連接，遙控器20用于向電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置30發(fā)送無線信號(hào)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置30用于根據(jù)所述無線信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)電機(jī)220運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。其中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置30可以包括通信中繼模塊310和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320。所述通信中繼模塊310與遙控器20通過無線通信連接，用于檢測(cè)是否收到遙控器20發(fā)射的無線信號(hào)、以及接收并轉(zhuǎn)發(fā)所述無線信號(hào)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320與通信中繼模塊310有線連接，用于接收所述無線信號(hào)，并根據(jù)所述無線信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)電機(jī)220運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320未收到無線信號(hào)時(shí)，關(guān)閉電機(jī)。

遙控器20通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置30驅(qū)動(dòng)電機(jī)220工作時(shí)，周期性向電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置30發(fā)送無線信號(hào)。遙控器20一般由用戶攜帶或安裝在船槳上，方便用戶進(jìn)行遙控控制。通信中繼模塊310可以檢測(cè)遙控器20和電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置30之間是否持續(xù)一段時(shí)間通信失敗，或者是否持續(xù)一段時(shí)間未收到遙控器20發(fā)送的無線信號(hào)，從而判定遙控器20超出一定范圍或落水失效，以此判斷乘用者是否落水。當(dāng)遙控器20落水后，無線信號(hào)在水中傳播時(shí)能量會(huì)迅速衰減，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置30將不會(huì)收到遙控器20發(fā)出的無線信號(hào)，根據(jù)此判斷遙控器20落水，此時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置30使電機(jī)停機(jī)。

上述水下推進(jìn)器的控制系統(tǒng)，在乘用者落水時(shí)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置30及時(shí)將電機(jī)關(guān)閉，可以避免安全事故的發(fā)生，保護(hù)落水者、水下推進(jìn)器以及船艇。

上述控制系統(tǒng)還可以包括電池模塊40。所述電池模塊40分別與通信中繼模塊310、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320電連接，用于為所述通信中繼模塊310提供第一電壓，一般為5V，也為電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320提供第二電壓，一般為24V。在一個(gè)實(shí)施例中，上述控制系統(tǒng)還可以包括太陽能充電模塊70，所述太陽能充電模塊70與電池模塊40連接，用于通過太陽能為電池模塊40充電。

電池模塊40分別與通信中繼模塊310、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320、電機(jī)220有線連接，為所述通信中繼模塊310、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320、電機(jī)220供電。通信中繼模塊310位于水上以與遙控器進(jìn)行無線通信。所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320可以位于水上或水下；當(dāng)所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320位于水上時(shí)，所述通信中繼模塊310與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320之間可以是有線或無線連接，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320與電機(jī)220有線連接。當(dāng)所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320位于水下時(shí)，所述通信中繼模塊310與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320有線連接，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320與電機(jī)220有線連接。

所述電池模塊40、通信中繼模塊310、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320以及電機(jī)220可以各自獨(dú)立安裝在各自的保護(hù)殼體中，或組合在不同的殼體中。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述電池模塊40和通信中繼模塊310收納并安裝于第一殼體50中。所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320和電機(jī)220收納并安裝于第二殼體60(可以是圖2中的柱形殼體114)中。通常地，第一殼體50設(shè)于水面以上的船體上，第二殼體60設(shè)于水面以下的船體上。電池模塊40通過正極連線和負(fù)極連線穿過第一殼體50和第二殼體60與位于水下的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320電連接，為電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320供電。位于水上的通信中繼模塊310通過通信線穿過第一殼體50和第二殼體60與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320連接。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320可以位于圖2所示的驅(qū)動(dòng)板210上。所述第一殼體50和第二殼體60可以采用密封圈或者灌膠方式密封。

由于水面以下的無線通信通常會(huì)受到很多干擾，因此采用上述結(jié)構(gòu)，將通信中繼模塊310設(shè)于水面以上與遙控器20進(jìn)行無線通信，同時(shí)其又與位于水面以下的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320有線連接，保證控制信號(hào)的傳輸。電池位于水面以上也可以保證使用安全。

在其他實(shí)施例中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320也可以與電池模塊40一起位于電池所在的第一殼體50中，然后通過有線方式將電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320和電機(jī)220連接?；蛘唠姵啬K40、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320、電機(jī)220相互獨(dú)立，而不是集中安裝在殼體中。

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖4所示，無線遙控器20還可以包括第一磁傳感器311、第二磁傳感器312、滑槽313、滑塊314以及磁鐵315。第一磁傳感器311和第二磁傳感器312間隔設(shè)置，所述滑槽313位于第一磁傳感器311和第二磁傳感器312之間，所述滑塊314與滑槽313滑動(dòng)連接；所述磁鐵315設(shè)于滑塊314上。

水下推進(jìn)器10工作時(shí)，電池模塊40為水下推進(jìn)器10運(yùn)行提供能量。在船體運(yùn)動(dòng)時(shí)，無線遙控器20通過雙傳感器采集磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而計(jì)算得到遙控器的控制電機(jī)功率大小的無線信號(hào)，并通過無線通信的方式將無線信號(hào)傳送至通信中繼模塊310。通信中繼模塊310再通過有線方式傳送至水下的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320依據(jù)該信號(hào)控制電機(jī)220的功率。

遙控器20通過檢測(cè)磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)度來計(jì)算油門控制量，同時(shí)為延長磁鐵滑動(dòng)行程的長度，采用雙傳感器方式采集磁場(chǎng)信號(hào)。通過移動(dòng)滑塊314來改變兩個(gè)傳感器之間的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述遙控器20還可以包括電源管理單元；所述電源管理單元用于若在設(shè)定時(shí)間內(nèi)遙控器20未收到通信中繼模塊310的反饋信號(hào)，控制遙控器20斷電。以節(jié)省遙控器20的電能。

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖5所示，所述通信中繼模塊310可以包括第一單片機(jī)311、第一觸發(fā)器312和二極管D2，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320可以包括第二單片機(jī)321和第二觸發(fā)器322。所述第一單片機(jī)311、第一觸發(fā)器312、二極管D2、第二觸發(fā)器322、第二單片機(jī)321依次連接；其中，第一觸發(fā)器312連接二極管D2的正極、第二觸發(fā)器322連接二極管D2的負(fù)極。

通信線、電池正極、電池負(fù)極三根線的長度一般要達(dá)到1.5米。由于通信線較長，如果通信線將第一單片機(jī)311和第二單片機(jī)321直接相連，由于電機(jī)在運(yùn)行過程中，會(huì)對(duì)電池的負(fù)極造成干擾，從而導(dǎo)致單線通信的誤碼率增加，嚴(yán)重情況下則第一單片機(jī)311和第二單片機(jī)321無法通信。因此在通信線上增加兩個(gè)觸發(fā)器(第一觸發(fā)器312、第二觸發(fā)器322)，提高單線通信方式的抗干擾能力。

此外，如果在插拔接頭時(shí)電池模塊40和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320之間的電池負(fù)極線比電池正極線先斷開，由于電池正極的電壓為24V左右，電流將會(huì)通過通信線回流到電池負(fù)極，由于第一單片機(jī)311、第一觸發(fā)器312、第二單片機(jī)321和第二觸發(fā)器322能承受的電壓為3.3V，這種情況下將會(huì)導(dǎo)致上述器件損壞。通過在通信線上串接一個(gè)二極管D2，即使電池模塊40和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊320之間的電池負(fù)極線斷開，電流也無法通過通信線回流到電池負(fù)極，從而保護(hù)各個(gè)器件不被燒壞，有效地提高系統(tǒng)的安全性。

基于相同的發(fā)明構(gòu)思，以下提供一種水下推進(jìn)器的控制方法。該方法基于上述的控制系統(tǒng)，包括：

步驟S100：所述遙控器發(fā)出無線信號(hào)。

步驟S200：所述通信中繼模塊檢測(cè)是否收到遙控器發(fā)射的無線信號(hào)、以及接收所述無線信號(hào)并根據(jù)所述無線信號(hào)輸出相應(yīng)的控制信號(hào)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。

步驟S300：所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)所述控制信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；若所述通信中繼模塊未收到無線信號(hào)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)或者給電池模塊發(fā)送指令使電池模塊關(guān)電以關(guān)閉電機(jī)。

上述水下推進(jìn)器的控制方法，遙控器20通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置30驅(qū)動(dòng)電機(jī)220工作時(shí)，周期性向電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置30發(fā)送無線信號(hào)。通信中繼模塊310可以檢測(cè)遙控器20和電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置30之間是否持續(xù)一段時(shí)間通信失敗，或者是否持續(xù)一段時(shí)間未收到遙控器20發(fā)送的無線信號(hào)，從而判定遙控器20超出一定范圍或落水失效，以此判斷乘用者是否落水。當(dāng)遙控器20落水后，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置30將不會(huì)收到遙控器20發(fā)出的無線信號(hào)，根據(jù)此判斷遙控器20落水，此時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置30使電機(jī)停機(jī)。

上述水下推進(jìn)器的控制系統(tǒng)，在乘用者落水時(shí)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置30及時(shí)將電機(jī)關(guān)閉，可以避免安全事故的發(fā)生，保護(hù)落水者、水下推進(jìn)器以及船艇。

上述控制系統(tǒng)可以用在水下推進(jìn)器中。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。