CN109342806A - 机器人的交流断线检测装置和方法 - Google Patents

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朱向阳
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Abstract

本发明提供了机器人的交流断线检测装置和方法，该装置包括：隔离型电压检测电路和控制电路，隔离型电压检测电路用于将火线和零线之间的第一交流电压转化为第二交流电压，第一交流电压的幅值高于第二交流电压的幅值；控制电路用于将第二交流电压进行转化，得到数字化的交流电压，并将数字化的交流电压进行加权积分和低通滤波处理，得到滤波的累积误差电压；将滤波的累积误差电压与预设电压阈值进行比对，根据比对结果确定交流电的状态，可以在较短时间内判断交流电是否断电，检测准确率高。

Description

机器人的交流断线检测装置和方法
技术领域
本发明涉及机器人控制技术领域，尤其是涉及机器人的交流断线检测装置和方法。
背景技术
使用交流电的设备，在交流电因外界故障而突然断电时，会产生不良影响。例如，当电脑突然断电时，会导致保存的信息丢失；当工业机器人突然断电时，由于来不及受控减速，导致刹车机构受到冲击。这些使用交流电的设备大多数设置有电容，通过电容存储少量电能。但是，在探测交流电源故障时，采用纯模拟电路的方法进行交流断线检测，这种方法无法在较短时间内判断交流电是否断电，以及在交流电过零点时会产生误判，因此，无法利用电容存储的少量电能将未保存的内容存盘或控制工业机器人减速。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供机器人的交流断线检测装置和方法，可以在较短时间内判断交流电是否断电，检测准确率高。
第一方面，本发明实施例提供了机器人的交流断线检测装置，所述装置包括隔离型电压检测电路和控制电路，所述隔离型电压检测电路和所述控制电路相连接；
所述隔离型电压检测电路，用于将火线和零线之间的第一交流电压转化为第二交流电压，所述第一交流电压的幅值高于所述第二交流电压的幅值；
所述控制电路，用于将所述第二交流电压进行转化，得到数字化的交流电压，并将所述数字化的交流电压进行加权积分和低通滤波处理，得到滤波的累积误差电压；将所述滤波的累积误差电压与预设电压阈值进行比对，根据比对结果确定交流电的状态。
进一步的，所述控制电路包括模数转换电路和单片机，所述模数转换电路与所述单片机相连接；
所述模数转换电路，用于将所述第二交流电压进行转化，得到数字化的交流电压；
所述单片机，用于将所述数字化的交流电压进行加权积分和低通滤波处理，得到滤波的累积误差电压；将所述滤波的累积误差电压与预设电压阈值进行比对，根据比对结果确定交流电的状态。
进一步的，所述控制电路包括单片机；
所述单片机，用于将所述第二交流电压进行转化，得到数字化的交流电压，并将所述数字化的交流电压进行加权积分和低通滤波处理，得到滤波的累积误差电压；将所述滤波的累积误差电压与预设电压阈值进行比对，根据比对结果确定交流电的状态。
进一步的，所述单片机，还用于根据所述数字化的交流电压确定所述数字化的交流电压对应的频率、初始相位和幅值；根据所述数字化的交流电压对应的频率、相位和幅值计算瞬时电压；将所述瞬时电压与预设电压进行比较，得到偏差电压；对所述偏差电压进行加权积分处理，得到累积误差电压；将所述累积误差电压进行低通滤波处理，得到所述滤波的累积误差电压。
进一步的，所述单片机，还用于在所述滤波的累积误差电压大于所述预设电压的情况下，确定所述交流电处于断电状态；
或者，
在所述滤波的累积误差电压小于所述预设电压的情况下，确定所述交流电处于正常工作状态。
进一步的，所述装置还包括用电设备，与所述控制电路相连接，用于接收所述控制电路发送的所述交流电处于所述断电状态的异常信息。
进一步的，所述单片机还用于根据下式计算所述瞬时电压：
其中，Ve为所述瞬时电压，A为所述数字化的交流电压对应的幅值，f为所述频率，为所述初始相位，t为时间。
进一步的，所述频率为50HZ或60Hz。
进一步的，所述单片机还用于根据下式计算所述累积误差电压：
Vid＝∑an×(bt)×(V-Ve)
其中，Vid为所述累积误差电压，an为数字低通滤波器的系数序列，bt为所述初始相位对应的权值系数，Ve为所述瞬时电压，V为所述预设电压。
第二方面，本发明实施例提供了机器人的交流断线检测方法，应用于如上所述的装置，所述方法包括：
将火线和零线之间的第一交流电压转化为第二交流电压，所述第一交流电压的幅值高于所述第二交流电压的幅值；
将所述第二交流电压进行转化，得到数字化的交流电压；
将所述数字化的交流电压进行加权积分和低通滤波处理，得到滤波的累积误差电压；
将所述滤波的累积误差电压与预设电压阈值进行比对，根据比对结果确定交流电的状态。
本发明实施例提供了机器人的交流断线检测装置和方法，该装置包括：隔离型电压检测电路和控制电路，隔离型电压检测电路用于将火线和零线之间的第一交流电压转化为第二交流电压，第一交流电压的幅值高于第二交流电压的幅值；控制电路用于将第二交流电压进行转化，得到数字化的交流电压，并将数字化的交流电压进行加权积分和低通滤波处理，得到滤波的累积误差电压；将滤波的累积误差电压与预设电压阈值进行比对，根据比对结果确定交流电的状态，可以在较短时间内判断交流电是否断电，检测准确率高。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的机器人的交流断线检测装置示意图；
图2为本发明实施例提供的另一机器人的交流断线检测装置示意图；
图3为本发明实施例提供的又一机器人的交流断线检测装置示意图；
图4为本发明实施例提供的又一机器人的交流断线检测装置示意图；
图5为本发明实施例提供的又一机器人的交流断线检测装置示意图；
图6为本发明实施例提供的机器人的交流断线检测方法流程图。
图标：
10-隔离型电压检测电路；20-控制电路；30-用电设备；21-模数转换电路；22-单片机；40-非隔离型电压检测电路。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为便于对本实施例进行理解，下面对本发明实施例进行详细介绍。
图1至图5为本发明实施例提供的机器人的交流断线检测装置示意图。
参照图1至图5，该装置包括隔离型电压检测电路10和控制电路20，隔离型电压检测电路10和控制电路20相连接；还包括非隔离型电压检测电路40，非隔离型电压检测电路40与控制电路20相连接。
隔离型电压检测电路10，用于将火线和零线之间的第一交流电压转化为第二交流电压，第一交流电压的幅值高于第二交流电压的幅值；
这里，非隔离型电压检测电路40也可以将第一交流电压转化为第二交流电压。
隔离型电压检测电路10的电路结构图可参照图2和图4，非隔离型电压检测电路可参照图3和图5，具体如下：
在图2和图4中，光耦U1包括发光二极管和光敏三极管。限流电阻R1的一端连接火线，限流电阻R1的另一端与发光二极管相连，零线与发光二极管相连，光敏三极管的发射极接地，集电极分别与放大电阻R2的一端和控制电路相连接，放大电阻R2的另一端连接电源电压。
在图3和图5中，二极管D1的阳极连接火线，二极管D1的阴极分别与二极管D2的阴极和电阻R1的一端相连接，二极管D2的阳极分别与零线和二极管D4的阴极相连接，二极管D4的阳极分别与二极管D3的阳极和电阻R2的一端相连接，且二极管D4的阳极和电阻R2的一端均接地；所述电阻R2的另一端与所述电阻R1的另一端相连接。其中，AC_L为火线，AC_N为零线。
隔离型电压检测电路10的电路结构包括两种情况，第一种情况是通过光耦将第一交流电压转化为第二交流电压；第二种情况是通过惠斯通电桥和电阻分压的方式将第一交流电压转化为第二交流电压。
控制电路20，用于将第二交流电压进行转化，得到数字化的交流电压，并将数字化的交流电压进行加权积分和低通滤波处理，得到滤波的累积误差电压；将滤波的累积误差电压与预设电压阈值进行比对，根据比对结果确定交流电的状态。
具体地，将滤波的累积误差电压与预设电压阈值进行比对，得到比对结果。比对结果包括两种情况：第一种情况是滤波的累积误差电压大于预设电压阈值时，确定交流电处于断电状态；第二种情况是滤波的累积误差电压小于预设电压阈值时，确定交流电处于正常工作状态。在确定交流电处于断电状态的情况下，说明交流电出现故障，因此需要及时向用户设备30发送交流电处于断电状态的异常信息。
进一步的，控制电路20包括模数转换电路21和单片机22，模数转换电路21与单片机22相连接；
模数转换电路21，用于将第二交流电压进行转化，得到数字化的交流电压；
单片机22，用于将数字化的交流电压进行加权积分和低通滤波处理，得到滤波的累积误差电压；将滤波的累积误差电压与预设电压阈值进行比对，根据比对结果确定交流电的状态。
进一步的，控制电路20包括单片机22；
单片机22，用于将第二交流电压进行转化，得到数字化的交流电压，并将数字化的交流电压进行加权积分和低通滤波处理，得到滤波的累积误差电压；将所述滤波的累积误差电压与预设电压阈值进行比对，根据比对结果确定交流电的状态。
具体地，控制电路20包括两种情况，第一种情况是控制电路20包括模数转换电路21和单片机22，第二种情况是控制电路20包括单片机22。其中，第一种情况中的模数转换电路21是单独的电路，与单片机22相连接。第二种情况中的模数转换电路21设置在单片机22内部，在单片机22内部实现模数转换即可。
进一步的，单片机22还用于根据数字化的交流电压确定数字化的交流电压对应的频率、初始相位和幅值；根据数字化的交流电压对应的频率、相位和幅值计算瞬时电压；将瞬时电压与预设电压进行比较，得到偏差电压；对偏差电压进行加权积分处理，得到累积误差电压；将累积误差电压进行低通滤波处理，得到滤波的累积误差电压。
具体地，单片机22还用于根据数字化的交流电压在预设时间内确定数字化的交流电压对应的幅值，预设时间可以为100ms以内，但不限于100ms。通过对预设时间的设置，可以有效避免因交流电压长期偏低造成的误判，并且可以在较短时间内判断出交流电压是否存在故障，检测准确率高。
在获取到累积误差电压后，对累积误差电压进行低通滤波处理，是由于外界环境因素的影响，在进行低通滤波处理后，得到滤波的累积误差电压。
进一步的，单片机22还用于在滤波的累积误差电压大于预设电压的情况下，确定交流电处于断电状态；
或者，
在滤波的累积误差电压小于预设电压的情况下，确定交流电处于正常工作状态。
进一步的，该装置还包括用电设备30，与控制电路20相连接，用于接收控制电路20发送的交流电处于断电状态的异常信息。
进一步的，单片机22还用于根据公式(1)计算瞬时电压：
其中，Ve为瞬时电压，A为数字化的交流电压对应的幅值，f为频率，为初始相位，t为时间。
进一步的，频率为50HZ或60Hz。
进一步的，单片机22还用于根据公式(2)计算累积误差电压：
Vid＝∑an×(bt)×(V-Ve) (2)
其中，Vid为累积误差电压，an为数字低通滤波器的系数序列，bt为初始相位对应的权值系数，Ve为瞬时电压，V为预设电压。
具体地，在获取累积误差电压时，先将瞬时电压与预设电压进行比较，得到偏差电压；再对偏差电压进行加权积分处理。
在对瞬时电压与预设电压求差，得到偏差电压，可以将瞬时电压高于预设电压时的误差进行剔除，可以有效避免因短时电压过高而造成误判。
另外，由于大多数用电设备30在交流电压过零点附近时不取电，而在交流电压过零点较高时取电，因此，通过对偏差电压进行加权积分处理，从而降低交流电压过零点时误差的积分权值，提高交流电压较高时误差的积分权值，可以有效避免在交流电压过零点时产生的误判。
本发明实施例提供了机器人的交流断线检测装置，该装置包括：隔离型电压检测电路和控制电路，隔离型电压检测电路用于将火线和零线之间的第一交流电压转化为第二交流电压，第一交流电压的幅值高于第二交流电压的幅值；控制电路用于将第二交流电压进行转化，得到数字化的交流电压，并将数字化的交流电压进行加权积分和低通滤波处理，得到滤波的累积误差电压；将滤波的累积误差电压与预设电压阈值进行比对，根据比对结果确定交流电的状态，可以在较短时间内判断交流电是否断电，检测准确率高。
图6为本发明实施例提供的机器人的交流断线检测方法流程图。
参照图6，应用于交流断线检测装置，该方法包括以下步骤：
步骤S101，将火线和零线之间的第一交流电压转化为第二交流电压，第一交流电压的幅值高于第二交流电压的幅值；
步骤S102，将第二交流电压进行转化，得到数字化的交流电压；
步骤S103，将数字化的交流电压进行加权积分和低通滤波处理，得到滤波的累积误差电压；
步骤S104，将滤波的累积误差电压与预设电压阈值进行比对，根据比对结果确定交流电的状态。
本发明提供了机器人的交流断线检测方法，包括：将火线和零线之间的第一交流电压转化为第二交流电压，第一交流电压的幅值高于第二交流电压的幅值；将第二交流电压进行转化，得到数字化的交流电压；将数字化的交流电压进行加权积分和低通滤波处理，得到滤波的累积误差电压；将滤波的累积误差电压与预设电压阈值进行比对，根据比对结果确定交流电的状态，可以在较短时间内判断交流电是否断电，检测准确率高。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例提供的机器人的交流断线检测方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述实施例的机器人的交流断线检测方法的步骤。
本发明实施例所提供的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种机器人的交流断线检测装置，其特征在于，所述装置包括：隔离型电压检测电路和控制电路，所述隔离型电压检测电路和所述控制电路相连接；
所述隔离型电压检测电路，用于将火线和零线之间的第一交流电压转化为第二交流电压，所述第一交流电压的幅值高于所述第二交流电压的幅值；
所述控制电路，用于将所述第二交流电压进行转化，得到数字化的交流电压，并将所述数字化的交流电压进行加权积分和低通滤波处理，得到滤波的累积误差电压；将所述滤波的累积误差电压与预设电压阈值进行比对，根据比对结果确定交流电的状态。
2.根据权利要求1所述的机器人的交流断线检测装置，其特征在于，所述控制电路包括模数转换电路和单片机，所述模数转换电路与所述单片机相连接；
所述模数转换电路，用于将所述第二交流电压进行转化，得到数字化的交流电压；
所述单片机，用于将所述数字化的交流电压进行加权积分和低通滤波处理，得到滤波的累积误差电压；将所述滤波的累积误差电压与预设电压阈值进行比对，根据比对结果确定交流电的状态。
3.根据权利要求1所述的机器人的交流断线检测装置，其特征在于，所述控制电路包括单片机；
所述单片机，用于将所述第二交流电压进行转化，得到数字化的交流电压，并将所述数字化的交流电压进行加权积分和低通滤波处理，得到滤波的累积误差电压；将所述滤波的累积误差电压与预设电压阈值进行比对，根据比对结果确定交流电的状态。
4.根据权利要求2或3所述的机器人的交流断线检测装置，其特征在于，所述单片机，还用于根据所述数字化的交流电压确定所述数字化的交流电压对应的频率、初始相位和幅值；根据所述数字化的交流电压对应的频率、相位和幅值计算瞬时电压；将所述瞬时电压与预设电压进行比较，得到偏差电压；对所述偏差电压进行加权积分处理，得到累积误差电压；将所述累积误差电压进行低通滤波处理，得到所述滤波的累积误差电压。
5.根据权利要求4所述的机器人的交流断线检测装置，其特征在于，所述单片机，还用于在所述滤波的累积误差电压大于所述预设电压的情况下，确定所述交流电处于断电状态；
或者，
在所述滤波的累积误差电压小于所述预设电压的情况下，确定所述交流电处于正常工作状态。
6.根据权利要求5所述的机器人的交流断线检测装置，其特征在于，所述装置还包括用电设备，与所述控制电路相连接，用于接收所述控制电路发送的所述交流电处于所述断电状态的异常信息。
7.根据权利要求4所述的机器人的交流断线检测装置，其特征在于，所述单片机还用于根据下式计算所述瞬时电压：
其中，Ve为所述瞬时电压，A为所述数字化的交流电压对应的幅值，f为所述频率，为所述初始相位，t为时间。
8.根据权利要求7所述的机器人的交流断线检测装置，其特征在于，所述频率为50HZ或60Hz。
9.根据权利要求4所述的机器人的交流断线检测装置，其特征在于，所述单片机还用于根据下式计算所述累积误差电压：
Vid＝∑an×(bt)×(V-Ve)
其中，Vid为所述累积误差电压，an为数字低通滤波器的系数序列，bt为所述初始相位对应的权值系数，Ve为所述瞬时电压，V为所述预设电压。
10.一种机器人的交流断线检测方法，其特征在于，应用于权利要求1至9任一项所述的装置，所述方法包括：
将火线和零线之间的第一交流电压转化为第二交流电压，所述第一交流电压的幅值高于所述第二交流电压的幅值；
将所述第二交流电压进行转化，得到数字化的交流电压；
将所述数字化的交流电压进行加权积分和低通滤波处理，得到滤波的累积误差电压；
将所述滤波的累积误差电压与预设电压阈值进行比对，根据比对结果确定交流电的状态。
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