全文摘要
本实用新型涉及一种水下多功能助游器控制电路，其供电控制电路包括第一磁控开关，当第一磁控开关接通时，供电控制电路控制主控MCU与电源接通；动力控制电路包括第二磁控开关，当第二磁控开关接通时，动力控制电路在主控MCU的控制下，为推进器提供驱动电压信号；拖曳式助游模式通过助游器手柄上的开关向主控MCU发送供电请求及关闭信号；背推式及臂推式助游模式通过手持开关向主控MCU发送助游模式选择信号及所述助游模式的供电请求及关闭信号。本实用新型配合助游器的不同穿戴形式，可选择性地实现对不同助游模式下助游器的驱动控制。
主设计要求
1.一种水下多功能助游器控制电路，用于实现助游器的拖曳式、背推式及臂推式助游模式控制，其特征在于包括：电源、主控MCU、供电控制电路和动力控制电路，供电控制电路包括第一磁控开关，当第一磁控开关接通时，供电控制电路控制主控MCU与电源接通；动力控制电路包括第二磁控开关，当第二磁控开关接通时，动力控制电路在主控MCU的控制下，为相应助游模式下助游器的推进器提供驱动电压信号，使推进器在水中运行；所述拖曳式助游模式通过助游器手柄上的开关向主控MCU发送供电请求及关闭信号；背推式及臂推式助游模式通过手持开关向主控MCU发送助游模式选择信号及所述助游模式的供电请求及关闭信号。
设计方案
1.一种水下多功能助游器控制电路，用于实现助游器的拖曳式、背推式及臂推式助游模式控制，其特征在于包括：
电源、主控MCU、供电控制电路和动力控制电路，
供电控制电路包括第一磁控开关，当第一磁控开关接通时，供电控制电路控制主控MCU与电源接通；
动力控制电路包括第二磁控开关，当第二磁控开关接通时，动力控制电路在主控MCU的控制下，为相应助游模式下助游器的推进器提供驱动电压信号，使推进器在水中运行；
所述拖曳式助游模式通过助游器手柄上的开关向主控MCU发送供电请求及关闭信号；背推式及臂推式助游模式通过手持开关向主控MCU发送助游模式选择信号及所述助游模式的供电请求及关闭信号。
2.根据权利要求1所述的水下多功能助游器控制电路，其特征在于还包括DCDC变换器和线性稳压电路，
所述供电控制电路输出的电压信号经DCDC变换器进行电压变换，再经线性稳压电路稳压后，供给主控MCU。
3.根据权利要求1或2所述的水下多功能助游器控制电路，其特征在于：
所述第一磁控开关和第二磁控开关均采用霍尔开关实现。
4.根据权利要求1或2所述的水下多功能助游器控制电路，其特征在于，所述供电控制电路还包括电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R33、晶体管Q11、晶体管Q12和晶体管Q13，
所述第一磁控开关的型号为A3212EUA-T；
第一磁控开关的引脚1连接3.3V电源，引脚2连接电源地，引脚3与3.3V电源之间连接电阻R30；引脚3与电源地之间连接电阻R31；
引脚3还连接晶体管Q13的栅极，晶体管Q13的源极接电源地，晶体管Q13的漏极与3.3V电源之间连接电阻R32，晶体管Q13的漏极与电源地之间连接电阻R33；
晶体管Q13的漏极连接晶体管Q12的栅极，晶体管Q12的源极与晶体管Q11的源极连接后接电源地；晶体管Q12的漏极与晶体管Q11的漏极连接后接电源地；晶体管Q12的栅极连接晶体管Q11的栅极。
5.根据权利要求1或2所述的水下多功能助游器控制电路，其特征在于，所述主控MCU在第二磁控开关接通时，输出PWM信号到电机驱动板，控制推进器运动；所述PWM信号根据相应载荷的变化实现电子管导通时间的改变，使电源的输出电压保持恒定。
6.根据权利要求1或2所述的水下多功能助游器控制电路，其特征在于，所述主控MCU的型号为STM32F303CCT6。
7.根据权利要求6所述的水下多功能助游器控制电路，其特征在于，所述主控MCU通过判断引脚PB12和引脚PB13的高低电平，确定助游器的背推式及臂推式助游模式，并为相应助游模式下的推进器供电。
8.根据权利要求7所述的水下多功能助游器控制电路，其特征在于，所述助游模式通过模式切换电路进行选择，
所述模式切换电路包括电阻R1、电阻R2、第一常开开关K1及第二常开开关K2，
电阻R1的一端连接电源VCC，电阻R1的另一端连接第一常开开关K1的一端，第一常开开关K1的另一端连接第二常开开关K2的一端，第二常开开关K2的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电源VCC；
电阻R1与第一常开开关K1之间的引出线连接主控MCU的引脚PB12，第二常开开关K2与电阻R2之间的引出线连接主控MCU的引脚PB13；
主控MCU在引脚PB12高电平、引脚PB13低电平时，确定助游模式为臂推式；引脚PB12和引脚PB13都为高电平时，确定助游模式为背推式及臂推式同时工作；引脚PB12低电平、引脚PB13高电平时，确定助游模式为背推式。
9.根据权利要求6所述的水下多功能助游器控制电路，其特征在于，所述手持开关包括启停电路，
所述启停电路包括电阻R3、电阻R4、第三常开开关K3及第四常开开关K4，
电阻R3的一端连接电源VCC，电阻R3的另一端连接第三常开开关K3的一端，第三常开开关K3的另一端连接第四常开开关K4的一端，第四常开开关K4的另一端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接电源VCC；
电阻R3与第三常开开关K3之间的引出线连接主控MCU的引脚PB14，电阻R4的另一端连接主控MCU的引脚PB15；
所述主控MCU在引脚PB14为低电平，引脚PB15为高电平时，为选定助游模式下的推进器供电，引脚PB14和引脚PB15同时为高电平时，停止供电。
10.根据权利要求1所述的水下多功能助游器控制电路，其特征在于，所述电源为可拆卸充电电池。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及助游器控制技术领域，尤其涉及一种水下多功能助游器控制电路。
背景技术
自古至今，游泳都是人们喜爱的运动项目，也是重要的求生技能之一。目前，游泳更是成为了男女老幼都喜欢的一项水上娱乐项目。
在游泳娱乐中，助游器作为重要的水上辅助设备经常被使用。助游器适用于处在各个阶段的游泳爱好者，在使用时可以双手把握助游器，使游泳进程更顺利；也可以借助脚夹式助游器带来不同的娱乐体验。
目前，助游器由于驱动方式简单，控制形式单一，存在娱乐性不强的缺陷。
因此，针对以上不足，需要提供一种助游器控制电路，实现对助游器不同形式的控制，从而为使用者带来不同形式的娱乐体验。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中助游器能够实现的游泳形式单一，娱乐体验差的缺陷，提供一种水下多功能助游器控制电路。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种水下多功能助游器控制电路，用于实现助游器的拖曳式、背推式及臂推式助游模式控制，包括：
电源、主控MCU、供电控制电路和动力控制电路，
供电控制电路包括第一磁控开关，当第一磁控开关接通时，供电控制电路控制主控MCU与电源接通；
动力控制电路包括第二磁控开关，当第二磁控开关接通时，动力控制电路在主控MCU的控制下，为相应助游模式下助游器的推进器提供驱动电压信号；
所述拖曳式助游模式通过助游器手柄上的开关向主控MCU发送供电请求及关闭信号；背推式及臂推式助游模式通过手持开关向主控MCU发送助游模式选择信号及所述助游模式的供电请求及关闭信号。
在根据本实用新型所述的水下多功能助游器控制电路中，还包括DCDC变换器和线性稳压电路，
所述供电控制电路输出的电压信号经DCDC变换器进行电压变换，再经线性稳压电路稳压后，供给主控MCU。
在根据本实用新型所述的水下多功能助游器控制电路中，所述第一磁控开关和第二磁控开关均采用霍尔开关实现。
在根据本实用新型所述的水下多功能助游器控制电路中，所述供电控制电路还包括电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R33、晶体管Q11、晶体管Q12和晶体管Q13，
所述第一磁控开关的型号为A3212EUA-T；
第一磁控开关的引脚1连接3.3V电源，引脚2连接电源地，引脚3与3.3V电源之间连接电阻R30；引脚3与电源地之间连接电阻R31；
引脚3还连接晶体管Q13的栅极，晶体管Q13的源极接电源地，晶体管Q13的漏极与3.3V电源之间连接电阻R32，晶体管Q13的漏极与电源地之间连接电阻R33；
晶体管Q13的漏极连接晶体管Q12的栅极，晶体管Q12的源极与晶体管Q11的源极连接后接电源地；晶体管Q12的漏极与晶体管Q11的漏极连接后接电源地；晶体管Q12的栅极连接晶体管Q11的栅极。
在根据本实用新型所述的水下多功能助游器控制电路中，所述主控MCU在第二磁控开关接通时，输出PWM信号到电机驱动板，控制推进器运动；所述PWM信号根据相应载荷的变化实现电子管导通时间的改变，使电源的输出电压保持恒定。
在根据本实用新型所述的水下多功能助游器控制电路中，所述主控MCU的型号为STM32F303CCT6。
在根据本实用新型所述的水下多功能助游器控制电路中，所述主控MCU通过判断引脚PB12和引脚PB13的高低电平，确定助游器的背推式及臂推式助游模式，并为相应助游模式下的推进器供电。
在根据本实用新型所述的水下多功能助游器控制电路中，所述助游模式通过模式切换电路进行选择，
所述模式切换电路包括电阻R1、电阻R2、第一常开开关K1及第二常开开关K2，
电阻R1的一端连接电源VCC，电阻R1的另一端连接第一常开开关K1的一端，第一常开开关K1的另一端连接第二常开开关K2的一端，第二常开开关K2的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电源VCC；
电阻R1与第一常开开关K1之间的引出线连接主控MCU的引脚PB12，第二常开开关K2与电阻R2之间的引出线连接主控MCU的引脚PB13；
主控MCU在引脚PB12高电平、引脚PB13低电平时，确定助游模式为臂推式；引脚PB12和引脚PB13都为高电平时，确定助游模式为背推式及臂推式同时工作；引脚PB12低电平、引脚PB13高电平时，确定助游模式为背推式。
在根据本实用新型所述的水下多功能助游器控制电路中，所述手持开关包括启停电路，
所述启停电路包括电阻R3、电阻R4、第三常开开关K3及第四常开开关K4，
电阻R3的一端连接电源VCC，电阻R3的另一端连接第三常开开关K3的一端，第三常开开关K3的另一端连接第四常开开关K4的一端，第四常开开关K4的另一端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接电源VCC；
电阻R3与第三常开开关K3之间的引出线连接主控MCU的引脚PB14，电阻R4的另一端连接主控MCU的引脚PB15；
所述主控MCU在引脚PB14为低电平，引脚PB15为高电平时，为选定助游模式下的推进器供电，引脚PB14和引脚PB15同时为高电平时，停止供电。
在根据本实用新型所述的水下多功能助游器控制电路中，所述电源为可拆卸充电电池。
实施本实用新型的水下多功能助游器控制电路，具有以下有益效果：本实用新型配合助游器的不同穿戴形式，可选择性地实现对不同助游模式下助游器的驱动控制。它通过主控MCU识别当前请求的助游模式，从而为该助游模式下相应助游器的推进器提供驱动电压信号，通过助游模式的选择，让使用者获得了不同形式的体验，增强了游泳的娱乐性，提高了用户体验满意度。
附图说明
图1为根据本实用新型的水下多功能助游器控制电路的一种实施例的示例性框图；
图2为根据本实用新型的水下多功能助游器控制电路的另一实施例的示例性框图；
图3为根据本实用新型的所述供电控制电路的电路原理图；
图4为根据本实用新型的主控MCU及其外围电路的电路原理图；电路中相同的标记点表示连接在一起；
图5为根据本实用新型的模式切换电路的电路原理图；
图6为根据本实用新型的启停电路的电路原理图；
图7为根据本实用新型的电源电压采集电路的电路原理图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
具体实施方式一、本实用新型提供了一种水下多功能助游器控制电路，用于实现助游器的拖曳式、背推式及臂推式助游模式控制，结合图1所示，它包括：
电源100、主控MCU300、供电控制电路200和动力控制电路400，
供电控制电路200包括第一磁控开关，当第一磁控开关接通时，供电控制电路200控制主控MCU300与电源100接通；
动力控制电路400包括第二磁控开关，当第二磁控开关接通时，动力控制电路400在主控MCU300的控制下，为相应助游模式下助游器的推进器提供驱动电压信号；
所述拖曳式助游模式通过助游器手柄上的开关向主控MCU300发送供电请求及关闭信号；背推式及臂推式助游模式通过手持开关向主控MCU300发送助游模式选择信号及所述助游模式的供电请求及关闭信号。
本实施方式提供了一种可选择助游模式并进行相应驱动的控制电路。所述助游器本体通常设置为背包形式，其中助游器的背推式是指将两个推进器设置在背包两侧，使用者背负的形式；臂推式是指将两个推进器对应设置在两个手臂上，此时助游器本体还是背负的形式；而拖曳式是指将两个推进器设置在助游器本体的背包两侧，然后将形成的助游器整体放在使用者身体前方，使用者通过握紧背包上的手柄来掌控的形式。当使用者选择在背推式及臂推式之间转换时，可以将四个推进器分别在背包两侧及手臂上固定好，通过控制实现助游模式转换；此时，也可以对四个推进器同时供电，将两种助游模式结合进行体验；而当使用者选择拖曳式时，需要卸掉手臂上的推进器，并将背包取下，通过手握进行掌控。
为了给主控MCU300提供稳定合适的工作电压，电源100需要经过一定的电压转换和稳压再输出给主控MCU300。因此进一步，结合图2所示，本实施方式还包括DCDC变换器500和线性稳压电路600，
所述供电控制电路200输出的电压信号经DCDC变换器500进行电压变换，再经线性稳压电路600稳压后，供给主控MCU300。所述DCDC变换器500可进行高低压直流之间的转换，它可以通过自激振荡电路把输入的直流电变换为交流电，再通过变压器改变电压之后转换为直流电输出。DCDC变换器500具有效率高、可输出电流大、静态电流小等优点。线性稳压电路600是一种微功耗的低压差线性稳压器，它通常具有极低的自有噪声和较高的抑制比，可用于电流主通道控制，在其芯片上可集成具有极低线上导通电阻的MOSFET、肖特基二极管、取样电阻和分压电阻等硬件电路，具有过流保护、过温保护、精密基准源、差分放大器和延迟器等功能。
作为示例，结合图3所示，所述第一磁控开关和第二磁控开关均采用霍尔开关实现。
作为示例，结合图3所示，所述供电控制电路200还包括电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R33、晶体管Q11、晶体管Q12和晶体管Q13，
所述第一磁控开关的型号为A3212EUA-T；
第一磁控开关的引脚1连接3.3V电源，引脚2连接电源地，引脚3与3.3V电源之间连接电阻R30；引脚3与电源地之间连接电阻R31；
引脚3还连接晶体管Q13的栅极，晶体管Q13的源极接电源地，晶体管Q13的漏极与3.3V电源之间连接电阻R32，晶体管Q13的漏极与电源地之间连接电阻R33；
晶体管Q13的漏极连接晶体管Q12的栅极，晶体管Q12的源极与晶体管Q11的源极连接后接电源地；晶体管Q12的漏极与晶体管Q11的漏极连接后接电源地；晶体管Q12的栅极连接晶体管Q11的栅极。
所述晶体管Q11、晶体管Q12和晶体管Q13均可以采用N-MOSFET晶体管。
A3212EUA-T是一种低功耗、高灵敏度的霍尔开关。当作为电源100的电池接入时，供电控制电路200保持一直工作的状态。在第一磁控开关未接通时，A3212EUA-T的引脚1对应的P1输出高电平，此时晶体管Q13的漏极为低电压，晶体管Q11和晶体管Q12截止，供电电源的地回路被切断；当第一磁控开关接通时，A3212EUA-T的引脚1对应的P1输出低电平，晶体管Q13的漏极为高电压，晶体管Q11和晶体管Q12导通，供电电源的地回路导通。
进一步，结合图4所示，所述主控MCU300在第二磁控开关接通时，输出PWM信号到电机驱动板，控制推进器运动；所述PWM信号根据相应载荷的变化实现电子管导通时间的改变，使电源的输出电压保持恒定。
再进一步，结合图4所示，所述主控MCU300的型号为STM32F303CCT6。
当第二磁控开关接通时，主控MCU300输出PWM信号到电机驱动板。PWM是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变，这种方式能使电源100的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术手段。
再进一步，结合图4所示，所述主控MCU300通过判断引脚PB12和引脚PB13的高低电平，确定助游器的背推式及臂推式助游模式，并为相应助游模式下的推进器供电。
再进一步，结合图5所示，所述助游模式通过模式切换电路进行选择，所述模式切换电路包括电阻R1、电阻R2、第一常开开关K1及第二常开开关K2，
电阻R1的一端连接电源VCC，电阻R1的另一端连接第一常开开关K1的一端，第一常开开关K1的另一端连接第二常开开关K2的一端，第二常开开关K2的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电源VCC；
电阻R1与第一常开开关K1之间的引出线连接主控MCU的引脚PB12，第二常开开关K2与电阻R2之间的引出线连接主控MCU的引脚PB13；
主控MCU在引脚PB12高电平、引脚PB13低电平时，确定助游模式为臂推式；引脚PB12和引脚PB13都为高电平时，确定助游模式为背推式及臂推式同时工作；引脚PB12低电平、引脚PB13高电平时，确定助游模式为背推式。在实际使用中，各组推进器在切换时有延时，通过缓慢增加PWM占空比可实现调速。
本实施方式中，当使用者按下第一常开开关K1或第二常开开关K2后，实现相应设置下助游模式的选择。例如设定按下第一常开开关K1时，选择背推式；按下第二常开开关K2时，选择臂推式。
再进一步，结合图6所示，所述手持开关包括启停电路，
所述启停电路包括电阻R3、电阻R4、第三常开开关K3及第四常开开关K4，
电阻R3的一端连接电源VCC，电阻R3的另一端连接第三常开开关K3的一端，第三常开开关K3的另一端连接第四常开开关K4的一端，第四常开开关K4的另一端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接电源VCC；
电阻R3与第三常开开关K3之间的引出线连接主控MCU的引脚PB14，电阻R4的另一端连接主控MCU的引脚PB15；
所述主控MCU在引脚PB14为低电平，引脚PB15为高电平时，为选定助游模式下的推进器供电，引脚PB14和引脚PB15同时为高电平时，停止供电。
在拖曳式助游模式下，使用者可通过背包手柄上设置的按钮发送供电请求及关闭信号，实现助游器驱动的启停控制；而在背推式及臂推式助游模式之间转换时，设置了手持开关，手持开关具有防水结构，通过手持开关上设置的按钮选择当前的助游模式，使相应的助游器处于准备状态；确定助游模式后，再发送供电请求及关闭信号，实现对相应助游器驱动的启停控制。
在选定助游模式后，使用者按下第三常开开关K3或第四常开开关K4后，实现对相应推进器的供电控制。例如，可以选择在按下第一常开开关K1选择背推式后，通过按下第三常开开关K3实现对背推式的两个推进器供电；而按下第二常开开关K2选择臂推式后，通过按下第四常开开关K4实现对臂推式的两个推进器供电。如果第一常开开关K1和第二常开开关K2同时闭合，则表示两种模式欲结合进行体验，此时第三常开开关K3和第四常开开关K4也同时按下，实现对四个推进器的同时驱动。
在使用者由拖曳式转换为臂推式或背推式助游模式时，可以将拖曳式两个推进器拆分下来，再通过护具绑到手臂。上述四个开关均可以设置为防水开关。
作为示例，所述电源100为可拆卸充电电池，所述背包为防水背包，充电电池可放置在防水背包中。
结合图7所示，电源电压采集电路包括电阻R40、电阻R41、电阻R42和电容C137,+24V电源与接地点GND之间依次串联电阻R40、电阻R41和电阻R42，电容C137与电阻R42并联。电阻R42的非接地端引出线作为电源电压采集电路的输出端BAT_POWER，该输出端BAT_POWER可与主控MCU300的PA2引脚相连接，用于监控电源的电量。电源电压在经过电阻分压后送入主控MCU300的AD采集部分，从而得到电源的实时电压值。其中电阻R40可选择阻值为400KΩ,电阻R41可选择阻值为300KΩ,电阻R42可选择阻值为100KΩ。
综上所述，本实用新型在助游模式选择的基础上，驱动不同助游模式下的推进器运行，可使使用者达到游泳或潜水的体验效果，丰富了助游体验模式，提高了用户体验。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201822255743.X
申请日:2018-12-29
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:43(湖南)
授权编号:CN209070342U
授权时间:20190705
主分类号:G05B 19/042
专利分类号:G05B19/042
范畴分类:40E;
申请人:哈工大机器人（岳阳）军民融合研究院
第一申请人:哈工大机器人（岳阳）军民融合研究院
申请人地址:414000 湖南省岳阳市城陵矶新港区军民融合产业园欣登孵化器办公楼3楼
发明人:张川;肖鹏
第一发明人:张川
当前权利人:哈工大机器人（岳阳）军民融合研究院
代理人:张沫;周娇娇
代理机构:11609
代理机构编号:北京格允知识产权代理有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计