CN106383543A - 一种开关控制电路及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种开关控制电路,包括依次连接的隔直模块、电子开关和积分电路,所述电子开关与电源连接;所述隔直模块用于阻断非交变信号,而交变信号则可通过隔直模块;所述电子开关用于控制电源对积分电路的供电,电子开关打开后,电源对所述积分电路供电;所述电子开关在交变信号的作用下交替处于导通、关闭状态,电源的电压信号被交变信号调制成交变电平信号;所述积分电路对交变电平信号进行积分运算,输出高电平信号。本发明能够实现对机器人有效控制,能实现机器各部件进行指令动作,电源开关控制及各种保护指令等,抗干扰能力强,误动作可能性低。
Description
技术领域
本发明属于机器人控制技术领域,尤其涉及一种高可靠性的开关控制电路及控制方法。
背景技术
现有机器人行业技术里面,机器人内部存在多个控制电路板,控制机器的各部件进行指令的动作,以及电源的开关控制和各种保护指令等。通常在执行命令时,由主控制MCU发出命令,控制模块接收到命令后,通过高电平或者低电平的输出到电子开关,从而实现电源的开关控制和各种保护指令等。采用恒定的高电平或者低电平输出指令时,存在误动作的可能,比如在硬件系统刚上电的初期,MCU的IO管脚可能会出现高阻状态或直接短暂输出高电平,而正常情况下设计初衷是要求输出低电平的,则会出现信号误触发或者误动作可能,以及在信号线出现干扰或者接触不良时或者过度撞击时,需要维持高电平信号的信号可能会出现瞬时的低电平,若快速响应了该电平可能会造成机器的误动作。比如雷达的供电开关这样的关键信号,若瞬间出现掉电,则会造成雷达数据的丢帧,进而影响地图构建。
发明内容
为解决现有技术存在的问题,本发明提供一种抗干扰能力强的开关控制电路,降低误动作可能性。
本发明提供的开关控制电路,包括依次连接的隔直模块、电子开关和积分电路,所述电子开关与电源连接;所述隔直模块用于阻断非交变信号,而交变信号则可通过隔直模块;所述电子开关用于控制电源对积分电路的供电,电子开关打开后,电源对所述积分电路供电;所述电子开关在交变信号的作用下交替处于导通、关闭状态,电源的电压信号被交变信号调制成交变电平信号;所述积分电路对交变电平信号进行积分运算,输出高电平信号。
本发明利用隔直模块阻断非交变信号,恒定高电平、低电平无法通过隔直模块,输出指令的方式由恒定电平输出变为翻转电平输出,降低误动作的可能。交变信号通过隔直模块后,电子开关在交变信号作用下交替处于导通、关闭状态,电源的电压信号被调制成交变电平信号,积分电路对交变电平信号进行积分运算,使得输出信号为高电平,只有输出维持在高电平,才执行机器人的关键动作,使其具有较强的抗干扰能力。
本发明所述隔直模块包括限流电阻R18以及与限流电阻R18连接的电容C14,所述限流电阻R18与交变信号源连接,所述电容C14与电子开关连接。交变信号一般由控制器MCU输出,控制器输出信号MCU_IO只有输出一特定频率及占空比的翻转电平信号(翻转电平信号存在低电平和高电平两个电压,可以为0和电源电压,或者其间的数值),电容C14才导通,MCU输出指令的方式由恒定电平输出变为翻转电平输出,降低误动作的可能。
本发明所述电子开关包括上拉偏置电阻R16、三极管Q20、滞放电阻R17;所述上拉偏置电阻R16的两端分别与所述隔直模块、三极管Q20的发射极连接,三极管Q20的发射极与电源连接,其基极与隔直模块连接,集电极与积分电路、滞放电阻R17的一端连接,滞放电阻R17的另一端接地连接。交变信号通过隔直模块后,隔直模块导通,电源通过上拉偏置电阻R16保证三极管Q20具有导通压降,Q20基极才有电流,Q20被打开,电子开关导通,基于交变信号的特性,三极管Q20处于打开、关闭交替状态,电源的电压信号被调制成交变电平信号。
本发明所述积分电路包括电阻R19、电容C15,电阻R19的一端与所述电子开关连接,其另一端与电容C15连接,电容C15另一端接地连接。电子开关电路导通后,电源通过电阻R19对电容C15进行充电,由电阻R19和电容C15组成的积分运算电路对交变电平进行积分运算,使输出维持在高电平,才执行机器人的关键动作,使其具有较强的抗干扰能力。
本发明还提供一种控制方法,利用交变信号将恒定电平信号调制成交变电平信号,对交变电平信号进行积分运算,输出积分运算后的控制信号,实现交变电平信号控制动作。
具体来说,输入交变信号,交变信号使电子开关交替处于导通、关闭状态,与电子开关连接的电源的电压信号被交变信号调制成交变电平信号;电子开关导通时,电源对积分电路供电,利用积分电路对交变电平信号进行积分运算并输出高电平信号;接收到高电平信号后执行控制指令。执行完控制指令后,快速释放积分电路的电量,进一步降低了误动作的可能性。
本发明具有以下有益效果:(1)采用由电阻电容组成的隔直模块进行翻转电平传输,输出指令的方式由恒定电平输出变为翻转电平输出,降低误动作的可能,实现机器人有效地控制。(2)采用积分运算电路对交变电平信号进行积分,通过对电容进行充电,使得输出控制信号为高电平,实现关键硬件系统具有较强的抗干扰能力。(3)为了实现关键信号的可靠性,例如激光的电源信号,控制开关信号为翻转信号电平信号,大大降低了实际设计中激光掉帧的可能性。
机器人是一种高度集成化设备,特别是自续航移动机器人,关键信号硬件处理系统抗干扰能力强、误动作可能性低是非常重要的指标,本发明能够实现对机器人有效控制,能实现机器各部件进行指令动作,电源开关控制及各种保护指令等,抗干扰能力强,误动作可能性低。
附图说明
图1为本发明电路结构模块图;
图2为本发明电路结构图。
具体实施方式
如图1所示,本发明包括依次连接的隔直模块、电子开关和积分电路,电子开关与电源连接。隔直模块用于阻断非交变信号,而交变信号则可通过隔直模块;电子开关控制电源对积分电路的供电,电子开关打开后,电源对积分电路供电;电子开关在交变信号的作用下交替处于导通、关闭状态,电源的电压信号被交变信号调制成交变电平信号;积分电路对交变电平信号进行积分运算,输出高电平信号。
如图1、2所示,隔直模块包括限流电阻R18以及与限流电阻R18连接的电容C14;电子开关包括上拉偏置电阻R16、三极管Q20、滞放电阻R17;积分电路包括电阻R19、电容C15。限流电阻R18与输出交变信号的控制器连接,电容C14与上拉偏置电阻R16的一端、三极管Q20的基极连接;三极管Q20的发射极与上拉偏置偏置电阻R16的另一端连接,发射极还与电源POWER_OUT连接,三极管Q20的集电极分别与滞放电阻R17、电阻R19连接,电阻R19另一端与电容C15连接,电容C15的该端还与接收积分电路输出的控制信号的部件(图中未示出)连接,电容C15另一端以及滞放电阻R17的另一端还接地连接。
本发明基本原理为,非交变的信号无法通过隔直模块,而交变信号源通过隔直模块,交变信号施加到电子开关,使信号输入端的电压信号通过电子开关,并被交变信号调制为交变(翻转)的状态。积分电路用于对交变(翻转)电平信号进行积分运算,使信号维持为高电平。
具体工作流程如下:
MCU_IO为控制器输出信号,电阻R18为限流电阻,由于电容具有“隔直通交”的特性,非交变的信号无法通过由电阻R18和电容C14组成的隔直模块,而交变信号源才能通过,因此控制器输出信号MCU_IO只有输出一特定频率及占空比的翻转电平信号(翻转电平信号存在低电平和高电平两个电压,可以为0和电源电压,或者其间的数值),电容C14才导通,这样,输出指令的方式由恒定电平输出变为翻转电平输出,降低误动作的可能,恒定电平无法通过。隔直模块导通后,电源POWER_OUT通过上拉偏置电阻R16保证PNP三极管Q20具有导通压降,Q20基极才有电流,Q20被打开,电子开关电路导通。基于交变信号特性,三极管Q20处于交替打开、关闭的状态,电源的电压信号被调制成交变电平信号。电子开关电路导通后,电源POWER_OUT通过电阻R19对电容C15进行充电,由电阻R19和电容C15组成的积分运算电路对交变(翻转)电平信号进行积分运算,使Control端输出维持在高电平,才执行机器人的关键动作,使其具有较强的抗干扰能力。
当执行完关键动作后,电子开关断开,电容C15通过泄放电阻R17快速地释放掉积累的电量,这样,进一步降低了误动作的可能性。
Claims (7)
1.一种开关控制电路,其特征在于:包括依次连接的隔直模块、电子开关和积分电路,所述电子开关与电源连接;所述隔直模块用于阻断非交变信号,而交变信号则可通过隔直模块;所述电子开关用于控制电源对积分电路的供电,电子开关打开后,电源对所述积分电路供电;所述电子开关在交变信号的作用下交替处于导通、关闭状态,电源的电压信号被交变信号调制成交变电平信号;所述积分电路对交变电平信号进行积分运算,输出高电平信号。
2.如权利要求1所述的开关控制电路,其特征在于:所述隔直模块包括限流电阻R18以及与限流电阻R18连接的电容C14,所述限流电阻R18与交变信号源连接,所述电容C14与电子开关连接。
3.如权利要求1所述的开关控制电路,其特征在于:所述电子开关包括上拉偏置电阻R16、三极管Q20、滞放电阻R17;所述上拉偏置电阻R16的两端分别与所述隔直模块、三极管Q20的发射极连接,三极管Q20的发射极与电源连接,其基极与隔直模块连接,集电极与积分电路、滞放电阻R17的一端连接,滞放电阻R17的另一端接地连接。
4.如权利要求1所述的开关控制电路,其特征在于:所述积分电路包括电阻R19、电容C15,电阻R19的一端与所述电子开关连接,其另一端与电容C15连接,电容C15另一端接地连接。
5.一种控制方法,其特征在于:利用交变信号将恒定电平信号调制成交变电平信号,对交变电平信号进行积分运算,输出积分运算后的控制信号,实现交变电平信号控制动作。
6.如权利要求5所述的控制方法,其特征在于:具体为,输入交变信号,交变信号使电子开关交替处于导通、关闭状态,与电子开关连接的电源的电压信号被交变信号调制成交变电平信号;电子开关导通时,电源对积分电路供电,利用积分电路对交变电平信号进行积分运算并输出高电平信号;接收到高电平信号后执行控制指令。
7.如权利要求6所述的控制方法,其特征在于:执行完控制指令后,快速释放积分电路的电量。
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