無(wú)人機(jī)控制器除了軟件診斷或 GPS 校驗(yàn)外，通常只做基礎(chǔ)系統(tǒng)檢查，關(guān)鍵故障常被遺漏。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)一套無(wú)人機(jī)安全監(jiān)測(cè)裝置，作為起飛前的安全守護(hù)者：通過(guò)高精度電流傳感器與分壓電路，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)電流與電池電壓；按下測(cè)試按鈕后，電調(diào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行短時(shí)可控測(cè)試，系統(tǒng)分析實(shí)時(shí)電流特征與電池健康狀態(tài)。

（圖 1：作者制作的原型）

原理說(shuō)明

• 電流極小：電調(diào)未連接或無(wú)響應(yīng)

• 電流偏低：電機(jī)接線松動(dòng)或部分?jǐn)嗑€

• 電流中等：電機(jī)空載（未裝槳葉）

• 電流過(guò)大：電機(jī)過(guò)載或機(jī)械卡滯

• 電壓偏低：電池老化或電量不足

系統(tǒng)通過(guò)預(yù)設(shè)閾值，在起飛前精準(zhǔn)識(shí)別各類(lèi)故障；檢測(cè)到異常時(shí)立即關(guān)停電機(jī)，并通過(guò)OLED 屏幕、RGB 指示燈、蜂鳴器清晰告警，直接提示故障原因，無(wú)需人工解讀數(shù)據(jù)。

該裝置為獨(dú)立安全模塊，可保護(hù)電機(jī)、電調(diào)、電池與機(jī)架，減少試錯(cuò)排查時(shí)間，也可供技術(shù)人員快速診斷。同時(shí)可作為教學(xué)平臺(tái)，通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)展示電機(jī)運(yùn)行特性，幫助學(xué)生與無(wú)人機(jī)愛(ài)好者理解電機(jī)工作原理。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、實(shí)用性強(qiáng)，適用于組裝、維護(hù)及日常起飛前檢查，提升無(wú)人機(jī)運(yùn)行可靠性與安全性。支持?jǐn)U展：多電機(jī)并行檢測(cè)、長(zhǎng)期電機(jī)健康數(shù)據(jù)記錄、無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)等。

元器件清單

軟件編程

采用 Arduino IDE 編寫(xiě)、編譯并上傳代碼，支持 C/C++ 編程，界面簡(jiǎn)潔、內(nèi)置豐富庫(kù)文件、具備串口監(jiān)視器，跨平臺(tái)兼容，適合新手與專(zhuān)業(yè)開(kāi)發(fā)者。

• 電流測(cè)量：INA219 傳感器

• 數(shù)據(jù)顯示：SSD1306 OLED 屏

• 需安裝庫(kù)文件：Adafruit_INA219.h、Adafruit_GFX.h、Adafruit_SSD1306.h

安裝庫(kù)文件后，代碼中定義傳感器、RGB LED、電調(diào) PWM 信號(hào)引腳；通過(guò)Servo庫(kù)生成控制電調(diào)的 PWM 信號(hào)。系統(tǒng)通過(guò) RGB LED 顯示狀態(tài)，對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

（圖 2：部分源代碼截圖）

電路與工作原理

（圖 3：無(wú)刷電機(jī)故障檢測(cè)系統(tǒng)電路圖）

系統(tǒng)以 Arduino Nano 為核心，搭配 INA219 電流傳感器、電子調(diào)速器、無(wú)刷電機(jī)、0.96 英寸 I2C OLED 屏、RGB LED、電壓檢測(cè)模塊及輔助元器件構(gòu)成。