CN107689664A - 一种机器人智能充电桩 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种机器人智能充电桩，包括充电电源电路、充电控制电路、电池电压检测电路、通讯模块；所述充电电源电路一端连接市电，另一端连接充电控制电路，所述充电控制电路包括单片机和单片机连接的继电器，单片机通过控制继电器的闭合进而控制充电电源电路的闭合；所述电池电压检测电路包括单片机和单片机连接的电压采集电路，通过所述电池电压检测电路检测充电桩是否连接机器人的电池；所述电池电压检测电路连接通讯模块，所述通讯模块还连接充电控制电路。本发明所述的机器人智能充电桩安全性高，可靠性高，输出电压不会短路，不会触电。
Description
技术领域
本发明属于机器人充电技术领域，尤其是涉及一种机器人智能充电桩。
背景技术
现有的充电装置大多接上市电后就有充电电压输出，输出不安全，容易短路，触电。家用机器人是在家里使用的设备，充电桩也要放在家里使用，对安全性要求有所提高，以防止输出电源短路，老人小孩不小心碰到充电桩触点，容易触电。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种机器人智能充电桩，以解决现有的充电电压输出不稳定，容易短路、触电的情况。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种机器人智能充电桩，包括充电电源电路、充电控制电路、电池电压检测电路、通讯模块；
所述充电电源电路一端连接市电，另一端连接充电控制电路，所述充电控制电路包括单片机和单片机连接的继电器，单片机通过控制继电器的闭合进而控制充电电源电路的闭合；
所述电池电压检测电路包括单片机和单片机连接的电压采集电路，通过所述电池电压检测电路检测充电桩是否连接机器人的电池；所述电池电压检测电路连接通讯模块，所述通讯模块还连接充电控制电路；所述充电控制电路通过通讯模块与机器人进行信号传输。
进一步的，所述充电电源电路包括市电依次经过的电磁抗干扰处理电路、整流滤波电路、高频变压器；还包括控制芯片，所述控制芯片连接的功率场效应管，所述功率场效应管连接变压器初级线圈；所述高频变压器次级输出端通过整流、滤波后输出电池电压和12V直流电压。
进一步的，还包括电压采集反馈电路，所述电压采集反馈电路采集充电电源电路的电压，反馈给控制芯片的电压反馈端。
进一步的，还包括电流采集反馈电路，所述电流采集反馈电路采集充电电源电路的电流，返回给控制芯片的电压反馈端。
进一步的，所述电池为铅酸电池。
进一步的，所述通讯模块包括433M无线通讯模块和单片机，所述单片机的型号为STM32F103RCT6，所述单片机通过SPI1接口连接433M无线通讯模块单片机通过SPI1接口。
相对于现有技术，本发明所述的机器人智能充电桩具有以下优势：
本发明所述的机器人智能充电桩安全性高，可靠性高，输出电压不会短路，不会触电。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例中机器人智能充电桩的结构方框图；
图2为本发明实施例中具有输出电压保护功能的的机器人充电桩的充电电源电路图；
图3为本发明实施例中具有输出电压保护功能的的机器人充电桩的充电控制电路图；
图4为本发明实施例中具有输出电压保护功能的的机器人充电桩的电压采集反馈电路图；
图5为本发明实施例中具有输出电压保护功能的的机器人充电桩的电流采集反馈电路图；
图6为本发明实施例中具有输出电压保护功能的的机器人充电桩的电池电压检测电路图；
图7为本发明实施例中具有输出电压保护功能的的机器人充电桩的通讯模块电路图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种机器人智能充电桩，包括充电电源电路、充电控制电路、电池电压检测电路、通讯模块、电压采集反馈电路、电流采集反馈电路；
所述充电电源电路一端连接市电，另一端连接充电控制电路，所述充电控制电路包括单片机和单片机连接的继电器，单片机通过控制继电器的闭合进而控制充电电源电路的闭合；
所述电池电压检测电路包括单片机和单片机连接的电压采集电路，通过所述电池电压检测电路检测充电桩是否连接机器人的电池；所述电池为铅酸电池。所述电池电压检测电路连接通讯模块，所述通讯模块还连接充电控制电路。当机器人充电端子接触到充电桩的充电卡座，电池电压检测电路检测到有电池电压，通过433M无线通讯电路发出信息给机器人，机器人收到信息后，同时机器人也检测到充电端子已接触到充电桩的充电卡座上，机器人发出充电指令，充电桩通过433M无线通讯电路收到充电指令后，向充电控制电路发送信号，充电控制电路的继电器打开，充电桩给家用机器人的铅酸电池充电，并通过电池电压检测电路实时检测铅酸电池充电电压，直到铅酸电池充满电。
充电电源电路包括市电依次经过的电磁抗干扰处理电路、整流滤波电路、高频变压器；还包括控制芯片，所述控制芯片连接的功率场效应管，所述功率场效应管连接变压器初级线圈；所述高频变压器次级输出端通过整流、滤波后输出电池电压和12V直流电压。
如图2至图7所示，充电电源电路中的L1、N1、PE1端连接市电，反馈电压端连接电压采集反馈电路的反馈电压端，所述电流采集反馈电路的反馈电压端也连接充电电源电路的反馈电压端，充电电源电路中的电池电压输出端连接充电控制电路的电池充电电压端，充电控制电路的电池正端和电池负端连接机器人电池；电压采集反馈电路和电流采集反馈电路中的电池充电电压端连接充电控制电路中的电池充电电压端。
如图2所示，充电电源电路中的TR1为热敏电阻，防止一上电时，EC1充电电流大，引起短路烧保险。Z1为压敏电阻，C22,C25为Y电容，L3为共模电感起抗干扰作用。市电经过电磁抗干扰后，通过DB1桥式整流，EC1电容虑波后变为310V直流电压。U6的7脚通过R18供电，提供启动电压。U6启动后产生100KHz的PWM脉冲宽度调制信号驱动功率场效应管导通与截止，当D10导通时，给高频变压器T1的初级线圈充电，充电时变压器次级线图为反向电压，D3,D6,D7都为截止状态。当D10截止时，变压器次级线圈感应出电压，D3,D6,D7导通，C26,C30C34滤波后，得到28.8V直流充电电压，12V直流电压，16V直流电压。16V直流电压供给电源控制IC，U6。D5,R15,C23为变压器初级线圈尖脉冲吸收回路，保护功率场效应管D10。
如图3所示，充电控制电路当充电桩收到充电指令后，单片机STM32F103RCT6的I/O输出高电平，三极管Q2导通，继电器RLY1通电，继电器常开触点闭合，28.8V直流电压给铅酸电池充电。
还包括电压采集反馈电路，所述电压采集反馈电路采集充电电压，反馈给控制芯片的电压反馈端。
如图4所示，电压采集反馈电路，当电池充电时，通过R44检测充电电流并转换成电压，传到U7的5脚，U7型号为LM358，6脚为基准电压，5脚电压大于6脚基准电压，7脚输出高电平，D13，LED亮红灯，表示电池在充电，同时三极管Q3导通，U8风扇开始转动，给充电桩散热。当电池快充满时，电流下降，U7的5脚电平下降，低于6脚时，7脚输出低电平，风扇停止转动，U7的2脚的电平低于3脚的电平，1脚输出高电平，D13亮绿灯，表示电池已充满电，进入浮充状态。通过微调R54电位器可以将铅酸电池浮充充电电压调整为27V。U10是型号为TL431稳压管，2脚电压为电池充电电压，电阻分压提供。与内部2.5V基准电压作比较，当电池充电电压有变化时，流过U10的1，3脚电流也有变化，通过U9光耦反馈到充电电源电路的电源控制芯片U6的2脚。使脉冲宽度信号占空比变化，驱动功率场效应管D10导通与截止的时间变化，从而稳定电池充电电压，给铅酸电池恒压充电。
还包括电流采集反馈电路，所述电流采集反馈电路采集充电电流，返回给控制芯片的电压反馈端。
如图5所示，铅酸电池充电时，电池充电电流超过2A时，充电电流采样电阻R44的电压超过0.2V。运放LM358,U11的2脚大于0.2V，3脚为U12提供的2.5V基准电压通过R51,R56电阻分压后为0.2V电压。2脚电压大于3脚电压。1脚输出低电平。电池充电电压通过光耦U9有电流通过，反馈到充电电源电路的电源控制芯片U6的2脚。使脉冲宽度信号占空比减小，驱动功率场效应管D10导通时间变小，从而稳定电池充电电流不超过2A,给铅酸电池恒流充电。
如图6所示，电池电压检测电路中电池电压通过电阻R8,R10分压，接到单片机STM32F103RCT6的AD采样脚，可以检测电池电压。
如图7所示，所述通讯模块包括433M无线通讯模块和单片机，所述单片机的型号为STM32F103RCT6，所述单片机通过SPI1接口连接433M无线通讯模块单片机通过SPI1接口。433M无线通讯模块的6，7，8，9，10脚接单片机的22，23，21，20，24脚。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种机器人智能充电桩，其特征在于：包括充电电源电路、充电控制电路、电池电压检测电路、通讯模块；
所述充电电源电路一端连接市电，另一端连接充电控制电路，所述充电控制电路包括单片机和单片机连接的继电器，单片机通过控制继电器的闭合进而控制充电电源电路的闭合；
所述电池电压检测电路包括单片机和单片机连接的电压采集电路，通过所述电池电压检测电路检测充电桩是否连接机器人的电池；所述电池电压检测电路连接通讯模块，所述通讯模块还连接充电控制电路；所述充电控制电路通过通讯模块与机器人进行信号传输。
2.根据权利要求1所述的机器人智能充电桩，特征在于：所述充电电源电路包括市电依次经过的电磁抗干扰处理电路、整流滤波电路、高频变压器；还包括控制芯片，所述控制芯片连接的功率场效应管，所述功率场效应管连接变压器初级线圈；所述高频变压器次级输出端通过整流、滤波后输出电池电压和12V直流电压。
3.根据权利要求1所述的机器人智能充电桩，其特征在于：还包括电压采集反馈电路，所述电压采集反馈电路采集充电电源电路的电压，反馈给控制芯片的电压反馈端。
4.根据权利要求1所述的机器人智能充电桩，其特征在于：还包括电流采集反馈电路，所述电流采集反馈电路采集充电电源电路的电流，返回给控制芯片的电压反馈端。
5.根据权利要求1所述的机器人智能充电桩，其特征在于：所述电池为铅酸电池。
6.根据权利要求1所述的机器人智能充电桩，其特征在于：所述通讯模块包括433M无线通讯模块和单片机，所述单片机的型号为STM32F103RCT6，所述单片机通过SPI1接口连接433M无线通讯模块单片机通过SPI1接口。
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