CN110687472A - 电源监控装置、电子设备、电源监控的方法及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电源监控装置、电子设备、电源监控的方法及存储介质；电源监控装置包括：电源转换模块，与电源输入接口、及第一类电源输出接口电性连接，用于通过电源输入接口接收电源的电能，并转换为符合预设参数的电能，并将预设参数的电能通过第一类电源输出接口传输至第一类用电设备；内部电源监控模块，与电源转换模块、及上位机电性连接，用于检测电源向电源转换模块输入的电能的参数并发送至上位机，还用于响应于上位机基于电源向电源转换模块输入的电能的参数生成的第一控制信号，控制电源转换模块通过第一类电源输出接口向第一类用电设备进行供电的通断状态。通过本发明，能够在为电子设备的供电过程中实现供电的检测和控制。

Description

电源监控装置、电子设备、电源监控的方法及存储介质

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种电源监控装置、电子设备、电源监控的方法及存储介质。

背景技术

电源是保证电子设备正常工作的重要单元，并且电子设备的系统的用户情况往往比较复杂，表现在电子设备内部的用电设备的电压或电流的用电需求存在差异。

以机器人为例，机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。由于机器人内部的用电设备所需要的工作电压或电流均不相同，因此，机器人中的电源需要很多不同电压或电流的输出。

如何保证如机器人等复杂用电情况的电子设备的正常工作，相关技术缺乏有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供一种电源监控装置、电子设备、电源监控的方法及存储介质，能够在为电子设备的供电过程中实现供电的检测和控制。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种电源监控装置，所述装置包括：电源转换模块、内部电源监控模块、电源输入接口和第一类电源输出接口；其中，

所述电源转换模块，与所述电源输入接口、以及所述第一类电源输出接口电性连接，用于通过所述电源输入接口接收所述电源的电能，并转换为符合预设参数的电能，并将所述预设参数的电能通过所述第一类电源输出接口传输至第一类用电设备；

所述内部电源监控模块，与所述电源转换模块、以及上位机电性连接，用于检测所述电源向所述电源转换模块输入的电能的参数，并发送至所述上位机；

所述内部电源监控模块，还用于响应于所述上位机基于所述电源向所述电源转换模块输入的电能的参数生成的第一控制信号，控制所述电源转换模块通过所述第一类电源输出接口向所述第一类用电设备进行供电的通断状态。

上述技术方案中，所述电源监控装置还包括第一隔离开关模块；其中，所述第一隔离开关模块的输入端和所述电源输入接口电性连接，所述第一隔离开关模块的输出端和所述电源转换模块的输入端电性连接，所述第一隔离开关模块的输入端和所述内部电源监控模块的输出端电性连接；所述内部电源监控模块，还用于根据所述第一控制信号生成第一开关逻辑信号，并将所述第一开关逻辑信号发送至所述第一隔离开关模块；所述第一隔离开关模块，用于响应于所述第一开关逻辑信号，控制所述电源通过所述第一隔离开关模块向所述电源转换模块传输电能的通断状态。

上述技术方案中，所述电源监控装置还包括外部电源监控模块和第二类电源输出接口；其中，所述第二类电源输出接口，与电源输入接口电性连接，用于将所述电源输入的电能传输至第二类用电设备；所述外部电源监控模块和所述上位机电性连接，用于检测所述电源向第二类用电设备输出的电能的参数，并将所述输出的电能的参数发送至所述上位机；所述外部电源监控模块，还用于响应于所述上位机基于向所述第二类用电设备输出的电能的参数生成的第二控制信号，控制所述电源通过所述第二类电源输出接口向所述第二类用电设备进行供电的通断状态。

上述技术方案中，所述电源监控装置还包括第二隔离开关模块，其中，所述第二隔离开关模块的输入端和所述电源输入接口电性连接，所述第二隔离开关模块的输出端和所述第二类用电设备的输入端电性连接，所述第二隔离开关模块的输入端和所述外部电源监控模块的输出端电性连接；所述外部电源监控模块，还用于根据所述第二控制信号生成第二开关逻辑信号，并将所述第二开关逻辑信号发送至所述第二隔离开关模块；所述第二隔离开关模块，用于响应于所述第二开关逻辑信号，控制所述电源通过所述第二隔离开关模块向所述第二类用电设备传输电能的通断状态。

上述技术方案中，所述电源监控装置还包括外部数字信号隔离模块；其中，所述外部电源监控模块，还用于检测所述电源向第二类用电设备输入的电能的电压参数和电流参数，并发送至所述上位机；所述外部数字信号隔离模块，与所述外部电源监控模块、所述上位机电性连接，用于将所述外部电源监控模块和所述上位机之间进行数字信号隔离。

上述技术方案中，所述电源监控装置还包括状态指示模块；其中，所述状态指示模块，用于指示所述电源转换模块向所述第一类用电设备进行供电的通断状态、以及所述电源向所述第二类用电设备进行供电的通断状态。

上述技术方案中，所述电源转换模块包括至少一个一级电源转换单元和至少一个二级电源转换单元，其中，所述一级电源转换单元的输入端和所述电源输入接口电性连接，所述一级电源转换单元的输出端和所述二级电源转换单元的输入端电性连接；所述一级电源转换单元，用于将所述电源输入的电能转换成预设电压或预设电流的电能，以向所述第一类用电设备或所述二级电源转换单元进行供电；所述二级电源转换单元，用于将所述一级电源转换单元输入的电能转换成预设电压或预设电流的电能，以向所述第一类用电设备进行供电。

上述技术方案中，所述一级电源转换单元包括至少一个隔离稳压器，所述二级电源转换单元包括至少一个稳压器；其中，所述隔离稳压器，用于将所述电源输入的电能转换成预设电压的电能，以向所述第一类用电设备或所述二级电源转换单元进行供电；所述隔离稳压器，还用于将所述电源的输出端和所述第一类用电设备的输入端进行信号隔离、以及将所述电源的输出端和所述二级电源转换单元的输入端进行信号隔离。所述稳压器，用于将所述一级电源转换单元输入的电能转换成预设电压的电能，以向所述第一类用电设备进行供电。

上述技术方案中，所述电源监控装置还包括内部数字信号隔离模块；其中，所述内部电源监控模块，还用于检测所述电源向所述电源转换模块输入的电能的电压参数和电流参数，并转换成数字信号以发送至所述上位机；所述内部数字信号隔离模块，与所述内部电源监控模块、所述上位机电性连接，用于将所述内部电源监控模块和所述上位机之间进行数字信号隔离。

上述技术方案中，所述电源监控装置还包括：按键模块；其中，所述按键模块，用于接收按键控制指令，并根据所述按键控制指令控制所述电源向所述电源转换模块进行供电的通断状态。

上述技术方案中，所述电源监控装置包括第一电压区、第二电压区和信号隔离区；其中，所述信号隔离区，与所述第一电压区、以及所述第二电压区电性连接，用于将第一电压区输出的电能转换为预设电压的电能，并将所述预设电压的电能传输至所述第二电压区，其中，所述第一电压区输出电能的电压高于所述第二电压区输入电能的电压；所述信号隔离区，还用于将所述第一电压区和所述第二电压区之间进行信号隔离，其中，所述隔离的类型包括以下至少之一：隔离稳压，电源控制光耦隔离，按键输入光耦隔离，数字信号隔离；其中，所述第一电压区包括：电源输入接口；所述第二电压区包括：二级电源转换单元、第一类电源输出接口、第二类电源输出接口、内部电源监控模块和外部电源监控模块；所述信号隔离区包括：一级电源转换单元。

本发明实施例提供一种电子设备，包括：上位机、电源、第一类用电设备、以及本发明实施例提供的电源监控装置；其中，

所述电源，与所述电源监控装置电性连接，用于向所述电源监控装置输出电能；

所述电源监控装置，与所述电源、所述第一类用电设备电性连接，用于将所述电源输出的电能转换为符合预设参数的电能，并将所述预设参数的电能传输至所述第一类用电设备；还用于检测所述电源向所述电源转换模块输入的电能的参数，并发送至所述上位机；

所述上位机，与所述电源监控装置电性连接，用于基于所述电源向所述电源转换模块输入的电能的参数生成第一控制信号，并发送至所述电源监控装置，以使所述电源监控装置根据所述第一控制信号，控制向所述第一类用电设备进行供电的通断状态。

上述技术方案中，所述电子设备还包括第二类用电设备；其中，所述第二类用电设备，与所述电源、所述电源监控装置电性连接，用于接收所述电源传输的电能；所述电源监控装置，与所述第二类用电设备电性连接，还用于检测所述电源向第二类用电设备输出的电能的参数，并发送至所述上位机；所述上位机，用于基于向所述第二类用电设备输出的电能的参数生成第二控制信号，并发送至所述电源监控装置，以使所述电源监控装置根据所述第二控制信号，控制所述电源向所述第二类用电设备进行供电的通断状态。

本发明实施例提供一种电源监控的方法，应用于本发明实施例提供的电源监控装置，包括：

通过电源输入接口接收电源输入的电能，并向上位机传输自检信号，以使所述上位机进行自检；

当所述上位机自检完成后，接收所述上位机发送的自检完成信号，并根据所述自检完成信号进入工作模式，以通过第一类电源输出接口向第一类用电设备进行供电。

本发明实施例提供一种存储介质，存储有可执行指令，所述可执行指令被执行时用于控制电源监控装置执行本年发明是实力提供的电源监控的方法。

本发明实施例具有以下有益效果：

本发明实施例提供的电源监控装置通过对电源的转换来满足用户设备的用电需求，而且通过对电源输出的电压及电流进行实时监控，有效保证了电子设备的正常工作。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电源监控装置的应用场景示意图；

图2至图11是本发明实施例提供的电源监控装置100的结构示意图；

图12A和图12B是本发明实施例提供的电源监控的方法的流程示意图；

图13A、图13B和图13C是本发明实施例提供的相关技术中的应用场景示意图；

图14是本发明实施例提供的电源监控装置的应用场景示意图；

图15是本发明实施例提供的电源监控装置的硬件结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本发明的限制，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例记载中，需要说明的是，除非另有说明和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本发明实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本发明实施例的目的，不是旨在限制本发明。

对本发明实施例进行进一步详细说明之前，对本发明实施例中涉及的名词和术语进行说明，本发明实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。

1)上位机和下位机：上位机是指可以直接发出操控命令的计算机，上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机实时读取设备状态数据(一般为模拟量)，转换成数字信号反馈给上位机。例如，上位机可以是机器人中的功能器或控制器，下位机可以是本发明实施例提供的电源监控装置。

在机器人中，电源是保证机器人正常工作的重要单元，并且机器人系统对电源的要求也非常高，例如：需要对驱动电和控制电进行隔离以减少驱动电流变化对控制器的干扰，需要对电源的电压及电流进行实时监控，需要控制整个系统的上电顺序，需要很多不同电压或电流的输出。

针对上述需求，本发明实施例提供一种电源监控装置、电子设备、电源监控的方法及存储介质，能够实现电源的转换，而且对电源的输出具有检测和控制能力，下面说明本发明实施例提供的电源监控装置的示例性应用，本发明实施例提供的电源监控装置可以是机器人的组成部分。

参见图1，图1是本发明实施例提供的电源监控装置的应用场景示意图。其中，电源监控装置100处于机器人系统的电源200与第一类用电设备400之间，电源监控装置100和上位机300连接，电源200与第二类用电设备500之间通过隔离开关连接。

电源监控装置100不仅可以对电源200输出的电能进行转换，并将转换后的电能传输至第一类用电设备400，而且可以检测自身内部的电压和电流参数，并根据检测的电压和电流参数控制自身向第一类用电设备400进行供电的通断状态；电源监控装置400还可以通过电压和电流采样检测外部两路(即，图1中电源通过两个隔离开关向第二类用电设备500进行供电的两条通路)的电压或电流参数，并根据检测的电压和电流参数对外部两路中的隔离开关进行控制，从而控制电源向第二类用电设备500进行供电的通断状态。

电源监控装置100需要配合上位机300进行使用，首先电源监控装置100将采样获得的电压和电流参数发送至上位机，然后上位机300根据接收到的电压和电流参数进行阈值判断，并将开关逻辑下发给电源监控装置100，由电源监控装置100完成自身向第一类用电设备进行供电的通断状态、以及电源200向第二类用电设备进行供电的通断状态(通过控制图1中的隔离开关，从而控制电源200向第二类用电设备进行供电的通断状态)。

需要说明的是，第一类用电设备不仅限于一个用电设备(图1中仅示出第一类用电设备400-1和400-2)，第二类用电设备也不仅限于一个用电设备(图1中仅示出第二类用电设备500-1和500-2)。第一类用电设备是指接收经过电源监控装置转换后的电能的用电设备，可以是机器人中的处理器或传感器等设备；第二类用电设备是指直接接收电源输出电能的用电设备，可以是机器人中的电机或指示灯等设备。

下面继续说明图1中的电源监控装置100的结构。

参见图2，图2是本发明实施例提供的电源监控装置100的结构示意图，图2所示的电源监控装置100包括：电源转换模块110、内部电源监控模块120、电源输入接口130和第一类电源输出接口140。

在一些实施例中，电源输入接口130与电源200的输出端电性连接，用于接收电源200输入的电能，并将电源200输入的电能传输至电源转换模块110；电源转换模块110与电源输入接口130、以及第一类电源输出接口140电性连接，用于通过电源输入接口130接收电源的电能，并转换为符合预设参数的电能，并将预设参数的电能通过第一类电源输出接口140传输至第一类用电设备400；内部电源监控模块120与电源转换模块110以及上位机300电性连接，用于检测电源向电源转换模块输入的电能的参数，并发送至上位机300；内部电源监控模块120，还用于响应于上位机300基于电源200向电源转换模块110输入的电能的参数生成的第一控制信号，控制电源转换模块110通过第一类电源输出接口向第一类用电设备400进行供电的通断状态。

作为示例，图2中的电源200可以是机器人系统的总电源，其中，机器人系统的总电源相当于直流电源(例如：蓄电池或干电池等)，输出的电压为24V～60V。第一类用电设备400可以是机器人中的处理器或传感器等器件，第一类用电设备400不仅限于一个用电设备。

由于机器人系统的总电源输出电能的电压不稳定，可以是电压为24V～60V范围中的任意一个电压值的电能，然而第一类用电设备400需要的工作电压是稳定的电压，当电压高于工作电压时，会损坏第一类用电设备400，导致第一类用电设备400发生故障；当电压低于工作电压时，第一类用电设备400无法正常工作。电源转换模块110可以将机器人系统的总电源输出的宽电压转换成第一类用电设备400需要的稳定的电压，既可以使第一类用电设备正常工作，而且也不会损坏第一类用电设备。

本发明实施例通过在电源监控装置中集成电源转换模块和内部电源监控模块，使电源监控装置同时具有电源转换和监控内部电源的功能，从而不仅可以对电源的电压及电流进行实时监控，而且可以将输入不稳定的电源转换成不同电压或电流的稳定输出，以供用电设备正常工作。

在一些实施例中，参见图3，图3是本发明实施例提供的电源监控装置100的结构示意图，电源转换模块110包括至少一个一级电源转换单元111和至少一个二级电源转换单元112(图3示出二级转换单元112-1和112-2)，其中，一级电源转换单元111的输入端和电源输入接口130电性连接，一级电源转换单元111的输出端和二级电源转换单元112的输入端电性连接；一级电源转换单元111，用于将电源200输入的电能转换成预设电压或预设电流的电能，以向第一类用电设备400或二级电源转换单元112进行供电；二级电源转换单元112，用于将一级电源转换单元111输入的电能转换成预设电压或预设电流的电能，以向第一类用电设备400进行供电。

这里，电源转换模块110可以包括多级电源转换单元，不仅限于以上的一级电源转换单元和二级电源转换单元，也可以包括三级电源转换单元和四级转换单元等，需要说明的是，前级电源转换单元的输出端和后级电源转换单元的输入端电性连接，例如：一级电源转换单元的输出端和二级电源转换单元的输入端电性连接，二级电源转换单元的输出端和三级电源转换单元的输入端电性连接，三级电源转换单元的输出端和四级电源转换单元的输入端电性连接，以此类推。

在一些实施例中，一级电源转换单元111包括至少一个隔离稳压器(或隔离变压器)，二级电源转换单元112包括至少一个稳压器；其中，隔离稳压器，用于将电源200输入的电能转换成预设电压的电能，以向第一类用电设备400或二级电源转换单元113进行供电；隔离稳压器，还用于将电源200的输出端和第一类用电设备400的输入端进行信号隔离、以及将电源200的输出端和二级电源转换单元112的输入端进行信号隔离。稳压器，用于将一级电源转换单元111输入的电能转换成预设电压的电能，以向第一类用电设备400进行供电。

这里，隔离变压器是指输入绕组与输出绕组在电气上彼此隔离的变压器，用以避免偶然同时接触带电体和大地所带来的危险，利用电磁感应原理，主要隔离一次电源回路，二次回路对地浮空，以保证用电安全。

作为示例，第一类用电设备400可以包括多个工作电压不同的用电设备，电源转换模块110可以将电源200输出的电能转换成多个电压不同的电能，以向不同的用电设备进行供电。例如，一级电源转换单元111可以是输出为12V的隔离稳压器，可以将电源200输出的宽电压24V～60V转换成12V的稳定输出，以通过第一类电源输出接口140-2向工作电压为12V的用电设备进行供电；二级转换单元112-1可以是输出为3.3V的稳压器，可以将12V的隔离稳压器输出的12V电压转换成3.3V的电压输出，以通过第一类电源输出接口140-1向工作电压为3.3V的用电设备进行供电；二级转换单元112-2可以是输出为5V的稳压器，可以将12V的隔离稳压器输出的12V电压转换成5V的电压输出，以通过第一类电源输出接口140-3向工作电压为5V的用电设备进行供电。

本发明实施例通过将电源的输出端和第一类用电设备的输入端进行信号隔离、以及将电源的输出端和二级电源转换单元的输入端进行信号隔离，可以实现对驱动电和控制电进行隔离，从而减少由于驱动电流变化对控制器带来的干扰。

在一些实施例中，参见图4，图4是本发明实施例提供的电源监控装置100的结构示意图，图4所示的电源监控装置100还包括第一隔离开关模块150。第一隔离开关模块150的输入端和电源输入接口130电性连接，第一隔离开关模块150的输出端和电源转换模块110的输入端电性连接，第一隔离开关模块150的输入端和内部电源监控模块120的输出端电性连接；内部电源监控模块120还用于根据第一控制信号生成第一开关逻辑信号，并将第一开关逻辑信号发送至第一隔离开关模块150；第一隔离开关模块150用于响应于第一开关逻辑信号，控制电源200通过第一隔离开关模块150向电源转换模块110传输电能的通断状态。

作为示例，第一隔离开关模块150可以由继电器、晶体管或晶闸管组成。第一隔离开关模块150可以根据内部电源监控模块120发送的第一开关逻辑信号，控制第一隔离开关模块150的导通或关断。例如，当第一隔离开关模块150由继电器组成时，第一开关逻辑信号可以是电压信号，当内部电源监控模块120输出的电压高于继电器的工作电压时，继电器接通，电源200可以通过继电器向电源转换模块110进行供电；当内部电源监控模块120输出的电压低于继电器的工作电压时，继电器关断，电源200不可以通过继电器向电源转换模块110进行供电。

本发明实施例通过第一隔离开关模块可以避免当电源转换模块输出电能过大或过小，以造成第一用电设备的损坏或不能正常工作的情况。

在一些实施例中，参见图5，图5是本发明实施例提供的电源监控装置100的结构示意图，图5所示的电源监控装置100还包括外部电源监控模块160和第二类电源输出接口170。第二类电源输出接口170与电源输入接口130电性连接，用于将电源200输入的电能传输至第二类用电设备500；外部电源监控模块160和上位机300电性连接，用于检测电源200向第二类用电设备500输出的电能的参数，并将输出的电能的参数发送至上位机300；外部电源监控模块160，还用于响应于上位机300基于向第二类用电设备500输出的电能的参数生成的第二控制信号，控制电源200通过第二类电源输出接口170向第二类用电设备500进行供电的通断状态。

作为示例，机器人中的部分器件接收的电能可以是不需要经过电源转换模块进行转换而输出的电能，例如电机或指示灯等器件，即图5示出的第二类用电设备500，其中，第二类用电设备500不仅限于一个用电设备。

本发明实施例通过外部电源监控模块可以实现对电源向第二用电设备进行供电的检测及控制，可以避免当电源输出电能过大或过小造成第二用电设备的损坏或不能正常工作的情况。

在一些实施例中，参见图6，图6是本发明实施例提供的电源监控装置100的结构示意图，图6所示的电源监控装置100还包括第二隔离开关模块180。第二隔离开关模块180的输入端和电源输入接口130电性连接，第二隔离开关模块180的输出端和第二类用电设备500的输入端电性连接，第二隔离开关模块180的输入端和外部电源监控模块160的输出端电性连接；外部电源监控模块160，还用于根据第二控制信号生成第二开关逻辑信号，并将第二开关逻辑信号发送至第二隔离开关模块180；第二隔离开关模块180，用于响应于第二开关逻辑信号，控制电源200通过第二隔离开关模块180向第二类用电设备500传输电能的通断状态。

作为示例，第二隔离开关模块180可以由继电器、晶体管或晶闸管组成。第二隔离开关模块180可以根据外部电源监控模块160发送的第二开关逻辑信号，控制第二隔离开关模块180的导通或关断。例如，当第二隔离开关模块180由继电器组成时，第二开关逻辑信号可以是电压信号，当外部电源监控模块160输出的电压高于继电器的工作电压时，继电器接通，电源200可以通过继电器向第二用电设备500进行供电；当外部电源监控模块160输出的电压低于继电器的工作电压时，继电器关断，电源200不可以通过继电器向第二用电设备500进行供电。

在一些实施例中，参见图7，图7是本发明实施例提供的电源监控装置100的结构示意图，图7所示的电源监控装置100还包括外部数字信号隔离模块190-1；其中，外部电源监控模块160，还用于检测电源200向第二类用电设备500输入的电能的电压参数和电流参数，并发送至上位机300；外部数字信号隔离模块190-1，与外部电源监控模块160、上位机300电性连接，用于将外部电源监控模块160和上位机300之间进行数字信号隔离。

作为示例，外部数字信号隔离模块190-1可以是数字信号隔离器、光耦等具备数字信号隔离功能的器件，也可以是具备数字信号隔离功能的电路。

在一些实施例中，参见图8，图8是本发明实施例提供的电源监控装置100的结构示意图，图8所示的电源监控装置100还包括内部数字信号隔离模块190-2；其中，内部电源监控模块120，还用于检测电源向电源转换模块110输入的电能的电压参数和电流参数，并转换成数字信号以发送至上位机300；内部数字信号隔离模块190-2与内部电源监控模块120、上位机300电性连接，用于将内部电源监控模块120和上位机300之间进行数字信号隔离。

作为示例，内部数字信号隔离模块190-2可以是数字信号隔离器、光耦等具备数字信号隔离功能的器件，也可以是具备数字信号隔离功能的电路。

本发明实施例通过外部数字信号隔离模块和内部数字信号隔离模块可以避免上位机和电源监控装置之间信号的干扰，从而可以避免出现系统不稳定甚至误操作等后果。

在一些实施例中，参见图9，图9是本发明实施例提供的电源监控装置100的结构示意图，图9所示的电源监控装置100还包括按键模块；其中，按键模块与电源输入接口130电性连接，用于接收按键控制指令，并根据按键控制指令控制电源200向电源转换模块110进行供电的通断状态。

作为示例，按键模块与电源200的输入端、以及电源转换模块110电性连接。按键模块可以是由按钮、隔离开关或刀开关等具备控制电路通断的器件组成。

在一些实施例中，参见图10，图10是本发明实施例提供的电源监控装置100的结构示意图，图10所示的电源监控装置100还包括状态指示模块；其中，状态指示模块用于指示电源转换模块110向第一类用电设备400进行供电的通断状态、以及电源200向第二类用电设备500进行供电的通断状态。

作为示例，状态指示模块可以是由二极管、蜂鸣器或灯珠等可以外显特征的器件组成，可以令第一类电源输出接口140和第二类输出电源接口170接入至状态指示模块，当第一类电源输出接口140和第二类输出电源接口170中有电流通过时，则状态指示模块可以通过视觉或听觉等特征表征向第一类用电设备400或第二类用电设备500进行供电的通断状态。

本发明实施例通过状态指示模块可以外显向第一类用电设备和第二类用电设备进行供电的通断状态，可以使用户及时对电源监控装置的故障点进行排查，以保证电源监控装置的正常工作。

在一些实施例中，参见图11，图11是本发明实施例提供的电源监控装置100的结构示意图，图11所示的电源监控装置100包括第一电压区、第二电压区和信号隔离区；其中，信号隔离区与第一电压区、以及第二电压区电性连接，用于将第一电压区输出的电能转换为预设电压的电能，并将预设电压的电能传输至第二电压区，其中，第一电压区输出电能的电压高于第二电压区输入电能的电压；信号隔离区还用于将第一电压区和第二电压区之间进行信号隔离，其中，隔离的类型包括以下至少之一：隔离稳压，电源控制光耦隔离，按键输入光耦隔离，数字信号隔离；其中，第一电压区包括：电源输入接口130；第二电压区包括：二级电源转换单元112、第一类电源输出接口140和第二类电源输出接口170；信号隔离区包括：一级电源转换单元111。

作为示例，信号隔离区中的一级电源转换单元111可以是隔离稳压器(或隔离变压器)，可以将电源输入接口130和第一类电源输出接口140之前进行电压隔离。隔离变压器是指输入绕组与输出绕组在电气上彼此隔离的变压器，用以避免偶然同时接触带电体和大地所带来的危险，利用电磁感应原理，主要隔离一次电源回路，二次回路对地浮空，以保证用电安全。

在一些实施例中，电源监控装置100的信号隔离区还可以包括内部数字信号隔离模块190-1和外部数字信号隔离模块190-2。通过外部数字信号隔离模块190-2和内部数字信号隔离模块190-1可以避免上位机和电源监控装置之间信号的干扰，从而可以避免出现系统不稳定甚至误操作等后果。

本发明实施例通过在电源监控装置中划分为第一电压区和第二电压区，并将第一电压区和第二电压区进行信号隔离，可以实现对驱动电和控制电进行隔离，从而可以消除电机等电感设备对控制器的影响。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括有前述实施例提供的电源监控装置，电子设备可以采用各种方式来实施，例如实施为机器人或机械手等。

在一些实施例中，电子设备包括：上位机300、电源200、第一类用电设备400、以及上述的电源监控装置100；其中，电源200与电源监控装置100电性连接，用于向电源监控装置100输出电能；电源监控装置100与电源200、第一类用电设备400电性连接，用于将电源200输出的电能转换为符合预设参数的电能，并将预设参数的电能传输至第一类用电设备400；还用于检测电源200向电源转换模块输入的电能的参数，并发送至上位机300；上位机300与电源监控装置100电性连接，用于基于电源200向电源转换模块输入的电能的参数生成第一控制信号，并发送至电源监控装置100，以使电源监控装置100根据第一控制信号，控制向第一类用电设备400进行供电的通断状态。

在一些实施例中，电子设备还包括：第二类用电设备500；其中，第二类用电设备500与电源200、电源监控装置100电性连接，用于接收电源200传输的电能；电源监控装置100与第二类用电设备500电性连接，还用于检测电源200向第二类用电设备500输出的电能的参数，并发送至上位机300；上位机300用于基于向第二类用电设备500输出的电能的参数生成第二控制信号，并发送至电源监控装置100，以使电源监控装置100根据第二控制信号，控制电源200向第二类用电设备500进行供电的通断状态。

本发明实施例提供的电子设备不仅能够实现对电源输出的电能进行转换，而且可以对电源输出至电源监控装置以及用电设备的电压及电流进行实时监控，从而可以保证系统的正常运行。

下面，将结合图12A和图12B说明本发明实施例提供的电源监控的方法，图12A和图12B是本发明实施例提供的电源监控的方法的流程示意图，本发明实施例所提供的电源监控的方法应用于图2至图10所示的电源监控装置。

在一些实施例中，电源监控装置100通过电源输入接口130接收电源200输入的电能，并向上位机300传输自检信号，以使上位机300进行自检；当上位机300自检完成后，接收上位机300发送的自检完成信号，并根据自检完成信号进入工作模式，以通过第一类电源输出接口140向第一类用电设备400进行供电。

作为示例，参见图12A，开启电源监控装置100的方法如下：当接入外部电源后，电源监控装置100进入待机模式，当按键(即上述的按键模块)被触发时，电源监控装置100临时使能，并且开启输出，此时如果按键被再次触发，电源监控装置100会自动关闭输出，重新进入待机模式。当临时开启输出后，上位机300会上电，并且进入自检环节，当上位机300自检完成，确认系统可以正常上电后，上位机300会通过控制信号使电源监控装置100进入工作模式，在进入工作模式后，按键模块被再次触发时不会使电源监控装置100关闭。

作为示例，参见图12B，关闭电源监控装置100的方法如下：当电源监控装置100进入工作模式后，再次按下按键，并不会直接导致电源监控装置100切换工作模式，而会将按键触发信号发送给上位机300，上位机300可以依据按键的时间长短和自身状态确定是否要进入关机流程，如果进入关机流程，上位机300可以完成自己的数据保存和其它断电准备，然后切断对电源监控装置100的上位机使能信号，这样即可完成安全关机。

需要说明的是，电源监控装置100进入工作模式后，电源监控装置100需要上位机300保持使能信号，可以通过给上位机300增加看门狗外部监测芯片，如果上位机300发生死机等情况，看门狗外部监测芯片会触发上位机300复位，此时电源监控装置100会及时断开对用电设备的输出，从而可以避免系统失控。

本发明实施例提供的电源监控的方法可以控制整个系统的上电顺序，从而使系统在工作过程中可以有序执行命令，不会造成系统的紊乱。

本发明实施例还提供一种存储介质，该存储介质可以存储有可执行指令，所述可执行指令被执行时用于控制电源监控装置执行本发明实施例提供的电源监控的方法。

下面，将说明本发明实施例在一个实际的应用场景中的示例性应用，例如本发明实施例提供电子设备实施为机器人。

在机器人中，电源是保证机器人正常工作的重要单元，并且机器人系统对电源的要求也非常高，例如：需要对驱动电和控制电进行隔离以减少驱动电流变化对控制器的干扰，需要对电源的电压及电流进行实时监控，需要控制整个系统的上电顺序，需要很多不同电压或电流的输出。

但是在相关技术中，参见图13A、图13B和图13C，图13A、图13B和图13C是本发明实施例提供的相关技术中的应用场景示意图。

图13A中的电源监控装置只能通过电位器的旋钮13A-1手动进行调整电压，并且无法检测以及控制电源的输出。图13B中的电源监控装置只有一路输出(电源输入输出接口13B-1共有四个接口，分别是接入电源的正、负极的接口和连接负载的正、负极的接口)，不能提供多种不同的电压或电流的输出以给用电设备进行供电。图13C中的电源监控装置的电源输出接口13C-1虽然提供多种不同的电压或电流的输出，但是无法对电源的输出实现监控。

针对上述问题，本发明实施例提供一种电源监控装置，参见图14，图14是本发明实施例提供的电源监控装置的应用场景示意图，其中，图14示出电源监控装置的电源输入接口14-1、电源输出接口14-2、以及外部电压采样接口14-3。本发明实施例提供的电源监控装置能够实现电源的转换，而且对电源的输出具有检测和控制能力。

下面继续说明本发明实施例提供的电源监控装置的硬件结构示意图。参见图15，图15是本发明实施例提供的电源监控装置的硬件结构示意图。

这里，图15中的12V隔离稳压相当于上述的一级电源转换单元111，电源输入接口相当于上述的电源输入接口130，3.3V稳压输出和5V稳压输出相当于上述的二级电源转换单元112-1和112-2，状态指示相当于状态指示模块，按键相当于按键模块，电流采样、电压采样模数转换和IO扩展芯片相当于上述的内部电源监控模块120和外部电源监控模块160，3.3V电源输出接口、5V电源输出接口、12V电源输出接口相当于上述的第一类电源输出接口140，数字信号隔离相当于外部数字信号隔离模块190-1和内部数字信号隔离模块190-2，上位机可以通过上位机接口和电源监控装置建立连接。

电源监控装置采用隔离结构，可以消除机器人应用中电机等电感设备对控制器的影响。电源监控装置包括高压区(即上述的第一电压区)与低压区(即上述的第二电压区)，高压区与外部的电源(即上述的电源200)共地，低压区相互之间共地。高压区和低压区之间是不共地的，高压区和低压区之间没有物理导线连接，电源的能量通过电磁感应方式从高压区传递给低压区。高压区和低压区之间使用隔离DC/DC电源(即图15中的12V隔离稳压)进行电压转换，整个低压区可提供的电源功率为120W。

高压区与低压区之间使用两个光耦(即图15中的电源控制光耦隔离和按键输入光耦隔离)来传递按键信号与使能信号，通过数字信号隔离芯片(即图15中的数字信号隔离)来传递电源检测采样信号。在高压区使用一个高输入5V低压差稳压芯片(即图15中的5V稳压)来给高压区的芯片供电，在外部电源接入后，高压区处于待机状态，直到按键按下后，启动低压区电源。高压区另外提供两路电压采样接口，如果有其它外部电源需要监测，可以接入这两个接口。

低压区包括两路稳压芯片(即图15中的3.3V稳压输出和5V稳压输出)，分别输出5V与3.3V的电能给用电设备，低压区另外提供两路控制接口，可以将外部继电器接入这两路控制接口，便可以控制外部通断。每路外部开关控制接口包括两根导线，用来连接继电器，通过这两根导线可以为继电器提供输入电压。当电压大于继电器的工作电压时，继电器接通，即可通电；当电压小于继电器的工作电压时，继电器关断，即不可通电。

综上所述，本发明实施例具有以下有益效果：

电源监控装置不仅能够实现对电源的转换，而且可以对电源输出的电压及电流进行实时监控，并且可以对驱动电和控制电进行隔离，从而减少驱动电流变化对控制器的干扰。电源监控的方法可以控制整个系统的上电顺序。

以上所述，仅为本发明的实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和范围之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种电源监控装置，其特征在于，所述装置包括：电源转换模块、内部电源监控模块、电源输入接口和第一类电源输出接口；其中，

所述电源转换模块，与所述电源输入接口、以及所述第一类电源输出接口电性连接，用于通过所述电源输入接口接收所述电源的电能，并转换为符合预设参数的电能，并将所述预设参数的电能通过所述第一类电源输出接口传输至第一类用电设备；

所述内部电源监控模块，与所述电源转换模块、以及上位机电性连接，用于检测所述电源向所述电源转换模块输入的电能的参数，并发送至所述上位机；

所述内部电源监控模块，还用于响应于所述上位机基于所述电源向所述电源转换模块输入的电能的参数生成的第一控制信号，控制所述电源转换模块通过所述第一类电源输出接口向所述第一类用电设备进行供电的通断状态。

2.根据权利要求1所述的电源监控装置，其特征在于，所述电源监控装置还包括第一隔离开关模块；其中，

所述第一隔离开关模块的输入端和所述电源输入接口电性连接，所述第一隔离开关模块的输出端和所述电源转换模块的输入端电性连接，所述第一隔离开关模块的输入端和所述内部电源监控模块的输出端电性连接；

所述内部电源监控模块，还用于根据所述第一控制信号生成第一开关逻辑信号，并将所述第一开关逻辑信号发送至所述第一隔离开关模块；

所述第一隔离开关模块，用于响应于所述第一开关逻辑信号，控制所述电源通过所述第一隔离开关模块向所述电源转换模块传输电能的通断状态。

3.根据权利要求1所述的电源监控装置，其特征在于，所述电源监控装置还包括外部电源监控模块和第二类电源输出接口；其中，

所述第二类电源输出接口，与电源输入接口电性连接，用于将所述电源输入的电能传输至第二类用电设备；

所述外部电源监控模块和所述上位机电性连接，用于检测所述电源向第二类用电设备输出的电能的参数，并将所述输出的电能的参数发送至所述上位机；

所述外部电源监控模块，还用于响应于所述上位机基于向所述第二类用电设备输出的电能的参数生成的第二控制信号，控制所述电源通过所述第二类电源输出接口向所述第二类用电设备进行供电的通断状态。

4.根据权利要求3所述的电源监控装置，其特征在于，所述电源监控装置还包括第二隔离开关模块，其中，

所述第二隔离开关模块的输入端和所述电源输入接口电性连接，所述第二隔离开关模块的输出端和所述第二类用电设备的输入端电性连接，所述第二隔离开关模块的输入端和所述外部电源监控模块的输出端电性连接；

所述外部电源监控模块，还用于根据所述第二控制信号生成第二开关逻辑信号，并将所述第二开关逻辑信号发送至所述第二隔离开关模块；

所述第二隔离开关模块，用于响应于所述第二开关逻辑信号，控制所述电源通过所述第二隔离开关模块向所述第二类用电设备传输电能的通断状态。

5.根据权利要求3所述的电源监控装置，其特征在于，所述电源监控装置还包括外部数字信号隔离模块；其中，

所述外部电源监控模块，还用于检测所述电源向第二类用电设备输入的电能的电压参数和电流参数，并发送至所述上位机；

所述外部数字信号隔离模块，与所述外部电源监控模块、以及所述上位机电性连接，用于将所述外部电源监控模块和所述上位机之间进行数字信号隔离。

6.根据权利要求3所述的电源监控装置，其特征在于，所述电源监控装置还包括状态指示模块；其中，

所述状态指示模块，用于指示所述电源转换模块向所述第一类用电设备进行供电的通断状态、以及所述电源向所述第二类用电设备进行供电的通断状态。

7.根据权利要求1所述的电源监控装置，其特征在于，所述电源转换模块包括至少一个一级电源转换单元和至少一个二级电源转换单元，其中，

所述一级电源转换单元的输入端和所述电源输入接口电性连接，所述一级电源转换单元的输出端和所述二级电源转换单元的输入端电性连接；

所述一级电源转换单元，用于将所述电源输入的电能转换成预设电压或预设电流的电能，以向所述第一类用电设备或所述二级电源转换单元进行供电；

所述二级电源转换单元，用于将所述一级电源转换单元输入的电能转换成预设电压或预设电流的电能，以向所述第一类用电设备进行供电。

8.根据权利要求7所述的电源监控装置，其特征在于，所述一级电源转换单元包括至少一个隔离稳压器，所述二级电源转换单元包括至少一个稳压器；其中，

所述隔离稳压器，用于：

将所述电源输入的电能转换成预设电压的电能，以向所述第一类用电设备或所述二级电源转换单元进行供电，

将所述电源的输出端和所述第一类用电设备的输入端进行信号隔离、以及将所述电源的输出端和所述二级电源转换单元的输入端进行信号隔离；

所述稳压器，用于将所述一级电源转换单元输入的电能转换成预设电压的电能，以向所述第一类用电设备进行供电。

9.根据权利要求1所述的电源监控装置，其特征在于，所述电源监控装置还包括内部数字信号隔离模块；其中，

所述内部电源监控模块，还用于检测所述电源向所述电源转换模块输入的电能的电压参数和电流参数，并转换成数字信号以发送至所述上位机；

所述内部数字信号隔离模块，与所述内部电源监控模块、以及所述上位机电性连接，用于将所述内部电源监控模块和所述上位机之间进行数字信号隔离。

10.根据权利要求1所述的电源监控装置，其特征在于，所述电源监控装置还包括：按键模块；其中，

所述按键模块，用于接收按键控制指令，并根据所述按键控制指令控制所述电源向所述电源转换模块进行供电的通断状态。

11.根据权利要求1至10任一项所述的电源监控装置，其特征在于，所述电源监控装置包括第一电压区、第二电压区和信号隔离区；其中，

所述信号隔离区，与所述第一电压区、以及所述第二电压区电性连接，用于将第一电压区输出的电能转换为预设电压的电能，并将所述预设电压的电能传输至所述第二电压区，其中，所述第一电压区输出电能的电压高于所述第二电压区输入电能的电压；

所述信号隔离区，还用于将所述第一电压区和所述第二电压区之间进行信号隔离，其中，所述隔离的类型包括以下至少之一：隔离稳压，电源控制光耦隔离，按键输入光耦隔离，数字信号隔离；

其中，所述第一电压区包括：电源输入接口；

所述第二电压区包括：二级电源转换单元、第一类电源输出接口、第二类电源输出接口、内部电源监控模块和外部电源监控模块；

所述信号隔离区包括：一级电源转换单元。

12.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：上位机、电源、第一类用电设备、以及权利要求1至11任一项所述的电源监控装置；其中，

所述电源，与所述电源监控装置电性连接，用于向所述电源监控装置输出电能；

所述电源监控装置，与所述电源、以及所述第一类用电设备电性连接，用于将所述电源输出的电能转换为符合预设参数的电能，并将所述预设参数的电能传输至所述第一类用电设备；还用于检测所述电源向所述电源转换模块输入的电能的参数，并发送至所述上位机；

所述上位机，与所述电源监控装置电性连接，用于基于所述电源向所述电源转换模块输入的电能的参数生成第一控制信号，并发送至所述电源监控装置，以使所述电源监控装置根据所述第一控制信号，控制向所述第一类用电设备进行供电的通断状态。

13.根据权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括第二类用电设备；其中，

所述第二类用电设备，与所述电源、以及所述电源监控装置电性连接，用于接收所述电源传输的电能；

所述电源监控装置，与所述第二类用电设备电性连接，还用于检测所述电源向第二类用电设备输出的电能的参数，并发送至所述上位机；

所述上位机，用于基于向所述第二类用电设备输出的电能的参数生成第二控制信号，并发送至所述电源监控装置，以使所述电源监控装置根据所述第二控制信号，控制所述电源向所述第二类用电设备进行供电的通断状态。

14.一种电源监控的方法，应用于权利要求1至11任一项所述的电源监控装置，其特征在于，所述方法包括：

通过电源输入接口接收电源输入的电能，并向上位机传输自检信号，以使所述上位机进行自检；

当所述上位机自检完成后，接收所述上位机发送的自检完成信号，并根据所述自检完成信号进入工作模式，以通过第一类电源输出接口向第一类用电设备进行供电。

15.一种存储介质，其特征在于，存储有可执行指令，所述可执行指令被执行时用于控制电源监控装置执行如权利要求14所述的电源监控的方法。

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