CN111164534B - 自适应边界线发射机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自适应边界线发射机(2)，包括两个桥式耦合功率放大器(4、6)、传感元件(8)、反馈放大器(10)、补偿网络(14)和误差放大器(16)。自适应边界线发射机(2)连接在具有边界线(12)的边界线装置中，并向边界线(12)提供边界信号电流。本发明的自适应边界线发射机(2)通过使用反馈放大器(10)连同补偿网络(14)和误差放大器(16)，对边界信号电流与输入信号进行馈送，使得自适应边界线发射机(2)可产生稳定的输出信号且不受边界线长度的影响。

Description

自适应边界线发射机

技术领域

本发明一般涉及一种用于为边界线装置供电的发射机，用于将机器人割草机保持在由边界线包围的区域内，更具体地说，涉及一种适应边界线安装特性的发射机。

背景技术

在现有技术中，机器人割草机是众所周知的。例如，欧洲专利第EP 1 025 472号公开了一种电池驱动的割草机，其具有用于确定割草机的行进方向和速度的控制单元。待修剪的表面由边界限定线限定。两个交流电压信号由信号发生器同时施加到边界限定线上。割草机中的接收线圈对这些信号进行检测和评估，以确定割草机是位于边界限定线之内或是之外。因此，这些信号的质量对于正确决定割草机的位置至关重要。为了提高这些信号的质量，通常在系统安装期间，在所施加的交流电压适应于边界限定线的特性的情况下，对其进行校准。这些特性可以是边界限定线的长度和构造。且这个校准过程可能会消耗时间。

美国专利第US2016/0014955号公开了一种自走式割草机的操作方法，该自走式割草机可在由边界限定线围设的地面内移动。电信号在边界限定线中传输，并产生一个可被自走式割草机感应和评估的电磁场，以确定自走式割草机是在边界限定线包围的地面的内部还是外部。为了提高电信号的电磁抗干扰能力，在边界限定线中传输的电信号以预定的模式传输。自走式割草机接收这一以预定的模式传输的电信号，并通过相关手段(卷积法)进行评估，以与预定参考模式进行比较。比较的结果用于确定自走式割草机是在边界限定线的内部还是外部，并据此对自走式割草机进行控制。此外，这里传输到边界限定线的信号的质量很重要，并且受边界限定线的特性(如长度)的高度影响。当然在系统安装时可以对该信号进行校准，但正如上面所提到的，这是非常耗时的。

一种解决校准耗时这一问题的方法为：固定边界限定线的出厂设置长度。然而，由于边界限定线的长度需要适应不同的安装要求，所以这种方法并不是很灵活。因此，需要提供一种系统或发射机以适应不同长度的边界限定线，无需任何耗时的校准即可输出易于被机器人割草机识别的信号。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自适应边界线发射机，该自适应边界线发射机的输出信号与边界线的特性如安装长度等相适应。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种自适应边界线发射机，该自适应边界线发射机包括两个桥式耦合功率放大器、传感元件、反馈放大器、补偿网络和误差放大器。自适应边界线发射机连接在边界线装置中，以为设置于边界线装置中的边界线提供边界信号电流。自适应边界线发射机被设置为向反馈放大器的正输入端馈送输入电压信号，并通过传感元件感测边界信号电流，然后利用误差放大器对感测到的边界信号电流进行误差放大，并将误差放大后的边界信号电流馈入反馈放大器的负输入端，通过两桥式耦合功率放大器放大反馈放大器的输出信号，再通过补偿网络限制反馈放大器放大的输出信号的输出频率响应，以将反馈放大器放大的输出信号馈送至边界线。

作为本发明的进一步改进，补偿网络包括与一个电阻并联的另一个电阻和电容。作为本发明的进一步改进，两个桥式耦合功率放大器包括一个正功率放大器和一个负功率放大器。

作为本发明的进一步改进，边界线装置还包括导丝及连接在自适应边界线发射机中用于将反馈放大器的放大输出信号馈送至导丝的第三负功率放大器。边界线装置还包括两个分别通过每个负功率放大器选择性地驱动边界线或导丝的开关。作为本发明的进一步改进，开关为交流三极管。作为本发明的进一步改进，正功率放大器也设有开关，优选地，该开关为交流三极管。

作为本发明的进一步改进，边界线装置还设有放电管。优选地，放电管与功率放大器一一对应设置。

本发明的有益效果是：本发明的自适应边界线发射机通过设置由两个桥式耦合功率放大器、传感元件、反馈放大器、补偿网络和误差放大器构成的发射机电路，通过发射机电路控制并将输出信号自动地适配到不同长度的边界线和导丝，而不需要耗时的校准并且具有高质量的信号输出。

附图说明

下面将结合说明书附图对示例性实施例进行描述：

图1为本发明边界线装置的结构示意图。

图2为本发明自适应边界线发射机的结构示意图。

图3是本发明补偿网络的一示例性的结构框图。

图4a至4e是本发明信号发生器的波形图。

图5是本发明自适应边界线发射机另一示例性的结构示意图。

图6是本发明自适应边界线发射机又一示例性的结构示意图。

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，下面结合附图和示例性实施例对本发明进行详细描述。

首先，对机器人割草机系统进行概括性描述。请参阅图1所示，为一种可在由边界线12围成的区域A内移动的机器人割草机40。为使附图显示更加清楚，对机器人割草机40进行放大示出。边界线12可以以任何形式设置，以形成限制机器人割草机40允许移动的区域A。边界线12可以设置在地面上或地面下，优选地，边界线12设置在地面下，使其不可见。边界线12为单芯型的普通铜线。当然，边界线12也可以为本领域技术人员熟知的其它选择，例如多股导线类型。机器人割草机系统还包括一个信号发生器，该信号发生器用于向边界线12提供交流电及交流信号的自适应边界线发射机2提供信号，以下说明书部分将对此进行详细描述。图1还示出了导丝20，自适应边界线发射机2还可向其提供AC信号。导丝20设置的作用在于：当机器人割草机40的电池需要再充电时，通过导丝20将机器人割草机40引导回充电位置。使用导丝40代替边界线12作为机器人割草机40的返回路径，可以缩短机器人割草机40返回充电位置所需的距离和时间。

请参阅图2所示，将更详细地描述本发明的自适应边界线发射机2。自适应边界线发射机2包括两个桥式耦合功率放大器4、6、传感元件8、反馈放大器10、补偿网络14和误差放大器16。如上所述，自适应边界线发射机2连接在边界线装置中，边界线装置包括边界线12并可选地包括导丝20。

反馈放大器10的正输入端连接到信号发生器中，以向反馈放大器10馈送输入电压信号。反馈放大器10的负输入端用于接收边界信号电流，该边界信号电流可被传感元件8检测并可在馈送到反馈放大器10之前通过误差放大器16进行误差放大。

反馈放大器10的输出信号通过两个桥式耦合功率放大器4、6放大，并馈送至边界线12。为了限制来自反馈放大器10的放大输出信号的输出频率响应，在反馈放大器10的输出端和反馈放大器10的负输入端之间设置了补偿网络14。如图3所示，在本发明的一个示例性实施例中，补偿网络14包括与另一个电阻R并联的电阻R和电容C。正如本领域的技术人员所了解的，补偿网络14还可设置为其他用于限制输出频率响应的形式。

两个桥式耦合功率放大器包括一个正功率放大器4和一个负功率放大器6。两个桥式耦合功率放大器4，6中哪一个是正功率放大器或是负功率放大器对达到本发明的目的并无影响，只需保证两个桥式耦合功率放大器不同即可。因此，在本发明的一个示例性实施例，功率放大器4为负功率放大器，功率放大器6为正功率放大器。且此时，反馈放大器10的极性也需要相应改变。请参阅图2所示的自适应边界线发射机2，其可与边界线12和/或导丝20的长度相适应。由于机器人割草机系统中的发射机为自适应边界线发射机2，故系统无需校准即可完成高效率的安装。

请一并参阅图4a～图4e，将进一步示出自适应边界线发射机2的优点。如图4a所示，为输入反馈放大器10正输入端的输入信号，该输入信号呈方波状。

请参阅图4b所示，自适应边界线发射机2的输入信号将显示为正功率放大器4上的输出信号，以及图4c所示的负功率放大器6上的输出信号。如图4d所示，两个输出信号将共同构成从自适应边界线发射机2到边界线12的输出信号。正如图4d所示，自适应边界系统的输出信号的质量高，且与输入反馈放大器10正输入端的信号偏差不大。如图4e所示，如果将输送到边界线12的输出信号与现有技术装置中的边界线上的输出信号进行比较，可清楚地看到现有技术装置中的边界线上的输出信号的衰减。因此，当要在边界线12上创建稳定且可识别的信号时，使用本发明的自适应边界线发射机2是非常有优势的。

请参阅图5所示，为本发明自适应边界线发射机2的另一个示例性实施例。本实施例适用于具有导丝20的边界线装置，第三负功率放大器17被布置成将反馈放大器10的放大输出信号馈送至导丝20。此外，图5所示的自适应边界线发射机2还包括两个开关18、19，以分别通过每个负功率放大器6、17选择性地驱动边界线12或导丝20。开关18、19可以为逐一驱动边界线12或导丝20的晶体管。或者，开关18、19也可以是交流三极管，三端双向交流开关(TRIAC)。

请参阅图6所示，为本发明自适应边界线发射机2的又一个示例性实施例。如图6所示，自适应边界线发射机2还包括设置在正功率放大器4的输出端的三端双向交流开关(TRIAC，21)。三端双向交流开关的设置可抵抗功率放大器4、6、17输出的高压。使得自适应边界线发射机2具有较佳的抗雷击能力。优选地，自适应边界线发射机2还包括设置在功率放大器的输出端的放电管22、23、24，以进一步提升其抗雷击的能力。

需要说明的是，尽管单独示例性的描述了通过控制单元或者处理器实施上述方法或者步骤，但是，本发明并不限于上述示例性实施方式。例如，如上所述，反馈放大器的极性可以相互颠倒而不偏离范围。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。另外，单数引用不排除多个。术语“一”，“一个”，“第一”，“第二”等不排除多个。上述示例性描述，不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。另外，尽管不同的实施方式中包括不同的技术特征，本领域的普通技术人员应当理解，可以将这些技术特征有利地组合，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种自适应边界线发射机(2)，包括两个桥式耦合功率放大器(4、6)、传感元件(8)、反馈放大器(10)、补偿网络(14)和误差放大器(16)，所述自适应边界线发射机(2)连接于边界线装置中，所述边界线装置包括边界线(12)，以为边界线(12)提供边界信号电流，其特征在于，所述自适应边界线发射机(2)被设置为：

-向反馈放大器(10)的正输入端馈送输入电压信号，

-通过传感元件(8)检测边界信号电流，

-利用误差放大器(16)对感测到的边界信号电流进行误差放大，

-将误差放大的边界信号电流馈入反馈放大器(10)的负输入端，

-通过两个桥式耦合功率放大器(4、6)放大反馈放大器(10)的输出信号，

-通过补偿网络(14)限制来自反馈放大器(10)的放大输出信号的输出频率响应，以及

-将反馈放大器(10)的放大输出信号馈送至边界线(12)。

2.根据权利要求1所述的自适应边界线发射机(2)，其特征在于：所述补偿网络(14)包括与一个电阻(R)并联的另一个电阻(R)和电容(C)。

3.根据权利要求1或2所述的自适应边界线发射机(2)，其特征在于：所述两个桥式耦合功率放大器包括一个正功率放大器(4)和一个负功率放大器(6)。

4.根据权利要求3所述的自适应边界线发射机(2)，其特征在于：所述边界线装置还包括导丝(20)及用于将所述反馈放大器(10)的放大输出信号馈送至所述导丝(20)的第三负功率放大器(17)。

5.根据权利要求4所述的自适应边界线发射机(2)，其特征在于：所述边界线装置还包括两个开关(18、19)，所述开关(18、19)分别通过每个所述负功率放大器(6、17)选择性地驱动边界线(12)或导丝(20)。

6.根据权利要求5所述的自适应边界线发射机(2)，其特征在于：所述开关(18、19)为交流三极管。

7.根据权利要求3所述的自适应边界线发射机(2)，其特征在于：所述正功率放大器(4)还设有开关(21)，开关(21)为交流三极管。

8.根据权利要求4所述的自适应边界线发射机(2)，其特征在于：所述边界线装置设有放电管(22；23；24)。

9.根据权利要求8所述的自适应边界线发射机(2)，其特征在于：所述放电管(22、23、24)与所述功率放大器(4、6、17)一一对应设置。

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