CN110333403A - 一种电磁抱闸的异常检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电磁抱闸的异常检测装置及方法，涉及机电控制技术领域。包括信号控制器、光耦输入电路、开关控制电路、检测电路、光耦输出电路以及处理器；信号控制器、光耦输入电路、开关控制电路、电磁抱闸装置、检测电路以及光耦输出电路依次连接，处理器与信号控制器和光耦输出电路连接，处理器控制信号控制器发送控制信号；光耦输入电路将控制信号耦合进入开关控制电路中；开关控制电路根据控制信号控制电磁抱闸装置；检测电路检测电磁抱闸装置，并获得检测信号；光耦输出电路将检测信号耦合进入处理器中；处理器根据控制信号和检测信号判定电磁抱闸装置是否存在异常。本发明根据检测信号能够准确地判断电磁抱闸的状态是否出现异常。
Description
技术领域
本发明涉及机电控制技术领域，尤其涉及一种电磁抱闸的异常检测装置及方法。
背景技术
随着“中国制造2025”计划的稳步推进，工业机器人正在大规模使用。以六关节工业机器人为例，存在至少一个克服重力做功的关节。当关节中的电机不出力时，或工业机器人未供电时，为了保证工业机器人关节不下垂，通常会选用带有抱闸的电机作为驱动电机，在工业机器人行业中，目前普遍使用带有电磁抱闸的电机作为工业机器人的驱动电机。
然而，现有技术中只能对电机电磁抱闸发出开或关的控制信号，但无法判定电磁抱闸是否确实已打开或者关闭。使用人员不知电机电磁抱闸具体工作状态，当电磁抱闸装置出现故障时，使用人员也不能及时获取故障信息，存在安全隐患。
发明内容
本发明正是基于上述问题，提出了一种电磁抱闸的异常检测装置及方法，以对电磁抱闸的工作状态进行检测。
有鉴于此，本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种电磁抱闸的异常检测装置，
应用于电磁抱闸装置，包括信号控制器、光耦输入电路、开关控制电路、检测电路、光耦输出电路以及处理器；所述信号控制器、光耦输入电路、开关控制电路、电磁抱闸装置、检测电路以及光耦输出电路依次连接，所述处理器与所述信号控制器和所述光耦输出电路连接，其中：
所述处理器用于控制信号控制器发送控制信号；
所述光耦输入电路用于将所述控制信号耦合进入所述开关控制电路中；
所述开关控制电路用于根据所述控制信号控制所述电磁抱闸装置；
所述检测电路用于检测所述电磁抱闸装置，并获得检测信号；
所述光耦输出电路用于将所述检测信号耦合进入所述处理器中；
所述处理器用于根据所述控制信号和所述检测信号判定所述电磁抱闸装置是否存在异常。
本发明的有益效果是：通过从所述信号控制器中输入控制信号，并从所述检测电路输出所述检测信号，然后处理器根据所述检测信号，能够准确地判断电磁抱闸的状态是否出现异常。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步地，所述电磁抱闸装置的接线端包括BRK+接线端和BRK-接线端；
所述开关控制电路包括mos管Q1、电阻R3和电阻R4，所述电阻R4的第一端连接供电电压，所述电阻R4的第二端连接所述光耦输入电路；所述光耦输入电路的输出端分别连接所述电阻R3的第一端和所述mos管Q1的栅极，所述电阻R3的第二端连接地；所述mos管Q1的源极连接地，所述mos管Q1的漏极分别连接所述BRK+接线端和所述BRK-接线端；
所述检测电路包括三极管SQ1，所述三极管SQ1的基极连接所述BRK-接线端，所述三极管SQ1的发射极连接所述光耦输出电路，所述三极管SQ1的集电极连接供电电压。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过所述开关控制电路接收到控制信号，根据控制信号控制所述电磁抱闸装置；所述检测电路接收所述控制信号，并根据控制信号输出一个检测信号，以根据所述检测信号判断所述电磁抱闸的状态是否异常。
进一步地，所述开关控制电路还包括电阻R5、电容C1以及电阻R6，其中：
所述电阻R5的第一端连接所述电阻R3的第一端，所述电阻R5的第二端与所述mos管Q1的栅极连接；所述电容C1的一端与所述电阻R3的第二端连接，所述电容C1的另一端与所述电阻R5的第一端连接；所述电阻R6的第一端与所述mos管Q1的源极连接，所述电阻R6的第二端接地。
采用上述进一步方案的有益效果是：所述电容C1起到滤波作用，使得信号更加平滑，通过所述电阻R6起到限流作用。
进一步地，所述检测电路还包括电阻R11和电阻R12，其中：
所述电阻R12的第一端与所述BRK-接线端连接，所述电阻R12的第二端与所述三极管SQ1的基极连接；所述电阻R11的第一端与所述电阻R12的第二端连接，所述电阻R11的第二端接地。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过所述电阻R11以及所述电阻R12起到限流作用，防止电流过大烧毁电路。
进一步地，还包括电源电路，所述电源电路包括瞬态抑制二极管D2，所述瞬态抑制二极管D2的正极连接供电电压，所述瞬态抑制二极管D2的负极分别连接所述BRK+接线端和所述mos管Q1的漏极。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过所述电源电路接入工作电压，使得所述检测装置能够正常工作。
进一步地，所述BRK+接线端和所述mos管Q1的漏极之间还连接有二极管D1，所述二极管D1的正极连接所述mos管Q1的漏极，所述二极管D1的负极分别连接所述BRK+接线端和所述瞬态抑制二极管D2的负极。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过连接所述二极管D1以及所述瞬态抑制二极管D2，起到续流及过压保护作用。使得当所述mos管Q1关断时，残余的电量消耗在电磁抱闸装置上，并且防止电磁抱闸装置在开关瞬间产生高压的情况下，击坏外部供电电源。
进一步地，还包括静电保护电路，所述静电保护电路分别连接所述BRK+接线端和所述BRK-接线端。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过所述静电保护电路，起到防静电的作用。
为解决上述技术问题，本发明提出一种电磁抱闸的异常检测方法，应用于如上述实施例任一项所述的电磁抱闸的异常检测装置，包括如下步骤：
所述处理器控制信号控制器发送控制信号；
所述光耦输入电路将所述控制信号耦合进入所述开关控制电路中；
所述开关控制电路根据所述控制信号控制所述电磁抱闸装置；
所述检测电路检测所述电磁抱闸装置，并获得检测信号；
所述光耦输出电路将所述检测信号耦合进入所述处理器中；
所述处理器根据所述控制信号和所述检测信号判定所述电磁抱闸装置是否存在异常。
进一步地，所述根据所述光耦输出电路输出的检测信号判定所述电磁抱闸装置是否存在异常，具体包括：
当从所述光耦输入电路输入的控制信号为低电平，所述光耦输出电路输出的检测信号为高电平时，确定为第一异常情况；
当从所述光耦输入电路输入的控制信号为高电平，所述光耦输出电路输出的检测信号为低电平时，确定为第二异常情况。
进一步地，所述第一异常情况为所述电磁抱闸装置断路和/或mos管Q1损坏呈导通状态；所述第二异常情况为mos管Q1损坏呈断开状态。
本发明的有益效果是：通过从所述光耦输入电路输入低电平，所述处理器根据从所述光耦输出电路获得的检测信号来判断电磁抱闸的异常情况，例如所述第一异常情况为所述电磁抱闸装置断路和/或mos管Q1损坏呈导通状态。所述第二异常情况为mos管Q1损坏呈断开状态。通过所述方法能够对电磁抱闸的异常情况进行准确的识别。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种电磁抱闸的异常检测装置的结构连接示意图一；
图2为本发明实施例提供的一种电磁抱闸的异常检测装置的电路连接示意图一；
图3为本发明实施例提供的一种电磁抱闸的异常检测装置的电路连接示意图二；
图4为本发明实施例提供的一种电磁抱闸的异常检测装置的结构连接示意图二；
图5为本发明实施例提供的一种电磁抱闸的异常检测方法的流程示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、光耦输入电路，2、开关控制电路，3、电磁抱闸装置，4、检测电路，5、光耦输出电路，7、电源电路，8、静电保护电路，9、处理器。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例即实施例中的特征可以相互结合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
图1示出了根据本发明的实施例提供的一种电磁抱闸的异常检测装置的结构连接图。
如图1所示，本实施例中，一种电磁抱闸的异常检测装置，应用于电磁抱闸装置，
包括信号控制器、光耦输入电路、开关控制电路、检测电路、光耦输出电路以及处理器；所述信号控制器、光耦输入电路、开关控制电路、电磁抱闸装置、检测电路以及光耦输出电路依次连接，所述处理器与所述信号控制器和所述光耦输出电路连接，其中：
所述处理器用于控制信号控制器发送控制信号；
所述光耦输入电路用于将所述控制信号耦合进入所述开关控制电路中；
所述开关控制电路用于根据所述控制信号控制所述电磁抱闸装置；
所述检测电路用于检测所述电磁抱闸装置，并获得检测信号；
所述光耦输出电路用于将所述检测信号耦合进入所述处理器中；
所述处理器用于根据所述控制信号和所述检测信号判定所述电磁抱闸装置是否存在异常。
需要说明的是，所述信号控制器6的输出端连接所述光耦输入电路1的输入端，所述光耦输入电路1的输出端连接所述开关控制电路2，所述开关控制电路2的输出端连接所述电磁抱闸装置3，所述电磁抱闸装置3的接线端连接所述检测电路4，所述检测电路4的输出端连接所述光耦输出电路5，所述光耦输出电路5的输出端连接所述处理器9。
另外，所述信号控制器6的输出端连接所述光耦输入电路1的输入端，所述信号控制器6用于输入控制信号，从而实现电磁抱闸控制信号BZ对所述电磁抱闸装置3进行控制；所述处理器9可以是单片机等微处理器。
在该技术方案中，通过所述开关控制电路2接收来自所述信号控制器的控制信号，所述开关控制电路2根据所述控制信号控制所述电磁抱闸装置3。而且所述检测电路4接收所述控制信号，并经所述检测电路4输出一个检测信号，进而根据所述检测信号来判断电磁抱闸装置3的工作情况。例如，所述信号控制器输出端输入一个电压信号，该电压信号经过所述检测电路4输出一个新的电压信号，即所述检测信号，通过所述检测信号即可判断电磁抱闸装置3的工作情况是否异常。
图2示出了根据本发明的实施例提供的一种电磁抱闸的异常检测装置的电路连接示意图。
如图2所示，在上述技术方案中，所述电磁抱闸装置的接线端包括BRK+接线端和BRK-接线端；
所述开关控制电路2包括mos管Q1、电阻R3和电阻R4，所述电阻R4的第一端连接供电电压，所述电阻R4的第二端连接所述光耦输入电路1；所述光耦输入电路的输出端分别连接所述电阻R3的第一端和所述mos管Q1的栅极，所述电阻R3的第二端连接地；所述mos管Q1的源极连接地，所述mos管Q1的漏极分别连接所述BRK+接线端和所述BRK-接线端；
所述检测电路4包括三极管SQ1，所述三极管SQ1的基极连接所述BRK-接线端，所述三极管SQ1的发射极连接所述光耦输出电路，所述三极管SQ1的集电极连接供电电压。
在该技术方案中，所述三极管SQ1的集电极连接在电源上，具体为+24V电压的电源。通过所述检测电路4输出的检测信号来对电磁抱闸装置3的异常情况进行分析，例如，从所述光耦输入电路1中输入3.3V电压，所述光耦输出电路5输出电压为0V时，判断出现第二异常情况，所述第二异常情况为mos管Q1损坏呈断开状态。若电路正常工作，则在从所述光耦输入电路1中输入3.3V电压，所述光耦输出电路5输出电压也为3.3V。通过该检测电路4，能够根据所述检测信号能够准确地判断电机电磁抱闸的状态是否出现异常。
图3示出了根据本发明实施例提供的一种电磁抱闸的异常检测装置的电路连接示意图二。
如图3所示，在上述技术方案中，所述开关控制电路还包括电阻R5、电容C1以及电阻R6，其中：
所述电阻R5的第一端连接所述电阻R3的第一端，所述电阻R5的第二端与所述mos管Q1的栅极连接；所述电容C1的一端与所述电阻R3的第二端连接，所述电容C1的另一端与所述电阻R5的第一端连接；所述电阻R6的第一端与所述mos管Q1的源极连接，所述电阻R6的第二端接地。
在该技术方案中，所述电容C1起到滤波作用，使得控制信号能够更加平滑，所述电阻R6起到限流作用。
在上述技术方案中，所述检测电路还包括电阻R11和电阻R12，其中：
所述电阻R12的第一端与所述BRK-接线端连接，所述电阻R12的第二端与所述三极管SQ1的基极连接；所述电阻R11的第一端与所述电阻R12的第二端连接，所述电阻R11的第二端接地。
在上述技术方案中，通过所述电阻R11和所述电阻R12，防止电流过大烧毁电路。
图4示出了根据本发明的实施例提供的一种电磁抱闸的异常检测装置的结构连接示意图二。
如图2至图4所示，在上述技术方案中，还包括电源电路7，所述电源电路7包括瞬态抑制二极管D2，所述瞬态抑制二极管D2的正极连接供电电压，所述瞬态抑制二极管D2的负极分别连接所述BRK+接线端和所述mos管Q1的漏极。
在该技术方案中，通过所述瞬态抑制二极管D2的正极连接供电电压，所述瞬态抑制二极管D2的负极分别连接所述BRK+接线端和所述mos管Q1的漏极，对外部的供电电源+E24V起到过压保护，防止所述电磁抱闸装置3在开、关的瞬间产生高压击坏外部供电电源。
在上述技术方案中，所述BRK+接线端和所述mos管Q1的漏极之间还连接有二极管D1，所述二极管D1的正极连接所述mos管Q1的漏极，所述二极管D1的负极分别连接所述BRK+接线端和所述瞬态抑制二极管D2的负极。
在该技术方案中，所述BRK+接线端和所述mos管Q1的漏极之间还连接有二极管D1，所述二极管D1起到续流作用。且如图2所示，当所述mos管Q1关断时，所述二极管D1、所述BRK+接线端、所述电磁抱闸装置3以及所述BRK-接线端之间构成回路，使得电流能够消耗在所述电磁抱闸装置3上。
需要说明的是，所述二极管D1、所述BRK+接线端、所述电磁抱闸装置3以及所述BRK-接线端之间构成回路，是为了在所述mos管Q1关断时，能够将电流消耗在所述电磁抱闸装置3上。为了更快地消耗电流，可以在所述二极管D1后串联一个电阻R7，以便更快地对多余的电流进行消耗。因此，在所述二极管D1后连接电阻以对多余的电流进行消耗也在本发明的保护范围之内。在上述技术方案中，还包括静电保护电路8，所述静电保护电路8分别连接所述BRK+接线端和所述BRK-接线端。
在该技术方案中，所述静电保护电路8包括静电保护管，具体型号为PESD1CAN，通过所述PESD1CAN静电保护管起到防静电的作用。
在上述技术方案中，所述光耦输入电路1和所述光耦输出电路5均为光电耦合器。
需要说明的是，所述光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电--光--电转换器件，它由发光源和受光器两部分组成。
如图5所示，本发明还提出本发明提出一种电磁抱闸的异常检测方法，应用于如上述实施例任一项所述的电磁抱闸的异常检测装置，包括如下步骤：
所述处理器控制信号控制器发送控制信号；
所述光耦输入电路将所述控制信号耦合进入所述开关控制电路中；
所述开关控制电路根据所述控制信号控制所述电磁抱闸装置；
所述检测电路检测所述电磁抱闸装置，并获得检测信号；
所述光耦输出电路将所述检测信号耦合进入所述处理器中；
所述处理器根据所述控制信号和所述检测信号判定所述电磁抱闸装置是否存在异常。
在上述技术方案中，所述根据所述光耦输出电路输出的检测信号判定所述电磁抱闸装置是否存在异常，具体包括：
当从所述光耦输入电路输入的控制信号为低电平，所述光耦输出电路输出的检测信号为高电平时，确定为第一异常情况；
当从所述光耦输入电路输入的控制信号为高电平，所述光耦输出电路输出的检测信号为低电平时，确定为第二异常情况。在上述技术方案中，所述第一异常情况为所述电磁抱闸装置断路和/或mos管Q1损坏呈导通状态；所述第二异常情况为mos管Q1损坏呈断开状态。
在该技术方案中，当从光耦输入电路1输入低电平，光耦输出电路5输出高电平时，确定为第一异常情况。例如，从所述光耦输入电路1中输入0V电压，所述光耦输出电路5输出电压为3.3V时，判断出现第一异常情况，所述第一异常情况为所述电磁抱闸装置3断路和/或mos管Q1损坏呈导通状态。如果所述光耦输入电路1中输入0V电压，所述光耦输出电路5输出电压也为0V时，说明没有出现异常。
当从所述光耦输入电路1输入高电平，所述输出电路输出低电平时，确定为第二异常情况。例如，从所述光耦输入电路1中输入3.3V电压，所述光耦输出电路5输出电压为0V时，判断出现第二异常情况，所述第二异常情况为mos管Q1损坏呈断开状态。若电路正常工作，则在从所述光耦输入电路1中输入3.3V电压，所述光耦输出电路5输出电压也为3.3V。
以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到相关技术中，仅能对电磁抱闸发出了开或关的控制信号，并没有反馈信号，而无法真正判定电磁抱闸是否打开或者关闭，本发明提供了一种电磁抱闸的异常检测装置及方法，可以通过从所述光耦输入电路1中输入测试信号，并从所述检测电路4输出所述检测信号，然后根据所述检测信号能够准确地判断电磁抱闸的状态是否出现异常，从根本上解决了电磁抱闸异常的检测情况。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用以限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种电磁抱闸的异常检测装置，其特征在于，应用于电磁抱闸装置，包括信号控制器、光耦输入电路、开关控制电路、检测电路、光耦输出电路以及处理器；所述信号控制器、光耦输入电路、开关控制电路、电磁抱闸装置、检测电路以及光耦输出电路依次连接，所述处理器与所述信号控制器和所述光耦输出电路连接，其中：
所述处理器用于控制信号控制器发送控制信号；
所述光耦输入电路用于将所述控制信号耦合进入所述开关控制电路中；
所述开关控制电路用于根据所述控制信号控制所述电磁抱闸装置；
所述检测电路用于检测所述电磁抱闸装置，并获得检测信号；
所述光耦输出电路用于将所述检测信号耦合进入所述处理器中；
所述处理器用于根据所述控制信号和所述检测信号判定所述电磁抱闸装置是否存在异常。
2.根据权利要求1所述的电磁抱闸的异常检测装置，其特征在于，所述电磁抱闸装置的接线端包括BRK+接线端和BRK-接线端；
所述开关控制电路包括mos管Q1、电阻R3和电阻R4，所述电阻R4的第一端连接供电电压，所述电阻R4的第二端连接所述光耦输入电路；所述光耦输入电路的输出端分别连接所述电阻R3的第一端和所述mos管Q1的栅极，所述电阻R3的第二端连接地；所述mos管Q1的源极连接地，所述mos管Q1的漏极分别连接所述BRK+接线端和所述BRK-接线端；
所述检测电路包括三极管SQ1，所述三极管SQ1的基极连接所述BRK-接线端，所述三极管SQ1的发射极连接所述光耦输出电路，所述三极管SQ1的集电极连接供电电压。
3.根据权利要求2所述的电磁抱闸的异常检测装置，其特征在于，所述开关控制电路还包括电阻R5、电容C1以及电阻R6，其中：
所述电阻R5的第一端连接所述电阻R3的第一端，所述电阻R5的第二端与所述mos管Q1的栅极连接；所述电容C1的第一端与所述电阻R3的第二端连接，所述电容C1的第二端与所述电阻R5的第一端连接；所述电阻R6的第一端与所述mos管Q1的源极连接，所述电阻R6的第二端接地。
4.根据权利要求2所述的电磁抱闸的异常检测装置，其特征在于，所述检测电路还包括电阻R11和电阻R12，其中：
所述电阻R12的第一端与所述BRK-接线端连接，所述电阻R12的第二端与所述三极管SQ1的基极连接；所述电阻R11的第一端与所述电阻R12的第二端连接，所述电阻R11的第二端接地。
5.根据权利要求1至4任一项所述的电磁抱闸的异常检测装置，其特征在于，还包括电源电路，所述电源电路包括瞬态抑制二极管D2，所述瞬态抑制二极管D2的正极连接供电电压，所述瞬态抑制二极管D2的负极分别连接所述BRK+接线端和所述mos管Q1的漏极。
6.根据权利要求5所述的电磁抱闸的异常检测装置，其特征在于，所述BRK+接线端和所述mos管Q1的漏极之间还连接有二极管D1，所述二极管D1的正极连接所述mos管Q1的漏极，所述二极管D1的负极分别连接所述BRK+接线端和所述瞬态抑制二极管D2的负极。
7.根据权利要求6所述的电磁抱闸的异常检测装置，其特征在于，还包括静电保护电路，所述静电保护电路分别连接所述BRK+接线端和所述BRK-接线端。
8.一种电磁抱闸的异常检测方法，其特征在于，应用于如权利要求1至7任一项所述的电磁抱闸的异常检测装置，包括如下步骤：
所述处理器控制信号控制器发送控制信号；
所述光耦输入电路将所述控制信号耦合进入所述开关控制电路中；
所述开关控制电路根据所述控制信号控制所述电磁抱闸装置；
所述检测电路检测所述电磁抱闸装置，并获得检测信号；
所述光耦输出电路将所述检测信号耦合进入所述处理器中；
所述处理器根据所述控制信号和所述检测信号判定所述电磁抱闸装置是否存在异常。
9.根据权利要求8所述的电磁抱闸的异常检测方法，其特征在于，所述处理器根据所述控制信号和所述检测信号判定所述电磁抱闸装置是否存在异常，具体包括：
当从所述光耦输入电路输入的控制信号为低电平，所述光耦输出电路输出的检测信号为高电平时，确定为第一异常情况；
当从所述光耦输入电路输入的控制信号为高电平，所述光耦输出电路输出的检测信号为低电平时，确定为第二异常情况。
10.根据权利要求9所述的电磁抱闸的异常检测方法，其特征在于，所述第一异常情况为所述电磁抱闸装置断路和/或mos管Q1损坏呈导通状态；所述第二异常情况为mos管Q1损坏呈断开状态。
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