CN111367270B - 红外引导回充电路及充电座 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种红外引导回充电路及充电座，其中，所述红外引导回充电路，包括沿墙引导电路及对位引导电路，所述沿墙引导电路及对位引导电路均包括红外信号发生模块及频率调节模块，所述红外信号发生模块包括引号信号输入端、与引导信号输入端连接的发射开关管及与发射开关管连接的引导信号发射器，所述引导信号输入端用于与充电座的控制单元连接以输入引导信号，并通过发射开关管输送至信号发射器以使信号发射器向外发射引导信号，所述频率调节模块包括调节信号输入端及与发射开关管连接的调节开关管，所述调节信号输入端用于输入不同频率的电压信号，并通过调节开关管输送至发射开关管以调节引导信号发射器所发射的引导信号的辐射距离。

Description

红外引导回充电路及充电座
技术领域
本发明涉及智能家居领域，尤其涉及一种红外引导回充电路及充电座。
背景技术
随着科学技术的不断发展，扫地机器人逐渐进入人类生活中并起到了积极的作用。电源技术是扫地机器人的关键技术，是实现机器长期自主工作的保证。由于移动电源存在容量限制，经常需要人工的为机器进行充电。
目前，解决扫地机电源问题的主要思路是自主返回充电，最常用的技术手段是基于红外线信号引导扫地机返回充电座进行对接充电。该方法和系统虽然能实现扫地机自主回充电，但是红外传感器发射角度小，稍微有遮挡，红外信号就不能完整穿透，并且红外信号易受到其它光线的干扰导致引导出现偏差，很有可能扫地机器人无法回到充电座，电量耗尽搁浅在半路上的情况。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种具有提高红外引导效果的红外引导回充电路。
本发明的另一目的旨在提供一种包括上述红外引导回充电路的充电座。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种红外引导回充电路，包括沿墙引导电路及对位引导电路，所述沿墙引导电路及对位引导电路均包括红外信号发生模块及频率调节模块，所述红外信号发生模块包括引号信号输入端、与引导信号输入端连接的发射开关管及与发射开关管连接的引导信号发射器，所述引导信号输入端用于与充电座的控制单元连接以输入引导信号，并通过发射开关管输送至信号发射器以使信号发射器向外发射引导信号，所述频率调节模块包括调节信号输入端及与发射开关管连接的调节开关管，所述调节信号输入端用于输入不同频率的电压信号，并通过调节开关管输送至发射开关管以调节引导信号发射器所发射的引导信号的辐射距离。
进一步设置：所述引导信号输入端包括左引导信号输入端与右引导信号输入端，且两者均连接有发射开关管及引导信号发射器。
进一步设置：所述不同频率的电压信号包括高频率信号及低频率信号，两者交替输入调节信号输入端。
通过上述方案，将红外信号发生模块与频率调节模块连接，通过改变输入的电压信号的不同，以达到控制红外信号发生模块所发射的红外线信号的辐射范围可调，以提高充电座对扫地机器人的引导效果；引导信号输入端包括左引导信号输入端及右引导信号输入端，以针对扫地机器人的左红外线接收端及右红外线接收端，以对扫地机器人的红外引导效果更佳。
进一步设置：所述调节开关管为三极管，所述调节开关管的基极与调节信号输入端连接，其集电极与发射开关管连接，其发射极接地。
进一步设置：发射开关管包括第一三极管及第二三极管，所述第一三极管的基极与对应的信号输入端连接，所述第一三极管的集电极与引导信号发射器连接，其发射极与第一三极管的集电极及第二三极管的基极均连接，所述第二三极管的集电极与第一三极管的基极连接，其发射极接地。
通过上述方案，第一三极管与第二三极管可复合形成达林顿管，可进一步扩大引导信号，对比于仅用一个三极管的放大倍数更高。
进一步设置：所述引导信号发射器包括红外发光二极管，所述红外发光二极管的阴极与第一三极管的集电极连接，所述红外发光二极管的阳极与供电电源连接。
进一步设置：所述第二三极管的基极与第一三极管的发射极之间设有滤波模块，所述滤波模块包括与滤波电容及与滤波电容并联的泄放电阻。
通过上述方案，在第二三极管的基极和第一三极管的发射极之间设置滤波模块，可用于滤除电路中的脉冲交流成分，提高红外发光二极管发射光线的稳定性。
进一步设置：所述第一三极管的基极和与其连接的引导信号输入端之间设有限流电阻。
通过上述方案，限流电阻可限制加到第二三极管基极处的电流的作用，并起到保护与第一三极管连接的控制单元的目的。
进一步设置：所述沿墙引导电路还包括与频率调节模块连接的载波调制模块。
进一步设置：所述载波调制模块包括与充电座的控制单元连接的载波信号输入端及与发射开关管连接的场效应管，所述场效应管的源极接地，所述场效应管的栅极与所述载波信号输入端连接以用于接收控制单元输入的载波信号对红外信号发生模块输出的信号进行调制。
进一步设置：所述载波信号为脉冲调制信号。
通过上述方案，在沿墙引导模块加设载波调制模块，以达到改变电路编码信号的目的，使得红外线信号具有较强的抗干扰能力和较远的辐射范围，有利于处于沿墙模式下的扫地机器人找到充电座。
一种充电座，包括如上所述的红外引导回充电路，所述红外引导回充电路包括沿墙引导电路及对位引导电路，所述沿墙引导电路及对位引导电路包括红外信号发生模块及频率调节模块，所述沿墙引导电路还包括与频率调节模块连接的载波调制模块。
相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：
1.将红外信号发生模块与频率调节模块连接，通过改变输入的电压信号的不同，以达到控制红外信号发生模块所发射的红外线信号的辐射范围可调，以增强充电座对扫地机器人的引导效果。
2.引导信号输入端包括左引导信号输入端及右引导信号输入端，以针对扫地机器人的左红外线接收端及右红外线接收端，以对扫地机器人的红外引导效果更佳。
3.在沿墙引导模块加设载波调制模块，以达到改变电路编码信号的目的，使得红外线信号具有较强的抗干扰能力和较远的辐射范围，有利于处于沿墙模式下的扫地机器人找到充电座。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明的红外引导回充电路的一个实施例中的对位引导电路的示意图；
图2为本发明的红外引导回充电路的一个实施例中的沿墙引导电路的示意图。
图中，10、红外信号发生模块；11、引导信号输入端；20、频率调节模块；21、调节信号输入端；30、载波调制模块；31、载波信号输入端。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
请参见图1和图2，本发明涉及一种红外引导回充电路，主要用于引导扫地机器人与为其供电的充电座连接，并且引导信号的范围可调，便于扫地机器人接收。
所述红外引导回充电路包括沿墙引导电路及对位引导电路，所述沿墙引导电路用于引导距离充电座较远的扫地机器人，所述对位引导电路用于引导距离充电座较近的扫地机器人准确与充电座对接以进行充电。
所述沿墙引导电路及对位引导电路均包括红外信号发生模块10及与红外信号发生模块10连接的频率调节模块20。
请参见图1，所述红外信号发生模块10包括引导信号输入端11、发射开关管(未标示，下同)及引导信号发射器，所述发射开关管设于引导信号输入端11与引导信号发射器之间且均与两者连接。所述引导信号输入端11用于与充电座的控制单元连接以用于输入引导信号，随后通过发射开关管输送至引导信号发射器，再由引导信号发射器将引导信号以红外线信号的形式向外发射。
所述发射开关管包括第一三极管Q308、Q310与第二三极管Q307、Q311，所述第一三极管Q308、Q310的基极与信号输入端连接，集电极与引导信号发射器连接，发射极与第二三极管Q307、Q311的基极连接，所述第二三极管Q307、Q311的集电极与第一三极管Q308、Q310的基极连接，其发射极接地。同时第一三极管Q308、Q310与第二三极管Q307、Q311可复合形成达林顿管，可进一步扩大引导信号，对比于仅用一个三极管的放大倍数更高。
进一步的，所述引导信号输入端11包括左引导信号输入端11及右引导信号输入端11。具体地，所述沿墙引导电路中的引导信号输入端11包括左引导信号输入端11及右引导信号输入端11，所述对位引导电路中的引导信号包括左中引导信号输入端11及右中引导信号输入端11。每个引导信号输入端11均连接有与其对应的发射开关管及引导信号发射器。
所述引导信号发射器包括红外发光二极管D303、D304，所述红外发光二极管D303、D304的阴极与第一三极管Q308、Q310的集电极连接，所述红外发光二极管D303、D304的阳极与供电电源连接以为红外发光二极管D303、D304进行供电。具体地，本实施例中与红外发光二极管D303、D304连接的供电电源为5V的电源电压。
所述第二三极管管Q307、Q311的基极和第一三极管Q308、Q310的发射极之间设有滤波模块(未标示，下同)，以用于滤除电路中的脉冲交流成分，提高红外发光二极管D303、D304发射光线的稳定性。
此外，所述第一三极管Q308、Q310的基极和与其连接的引号信号输入端之间还设有限流电阻R315，以达到限制加到第二三极管Q307、Q311基极处的电流的作用，并起到保护与第一三极管Q308、Q310连接的控制单元的目的。
所述沿墙引导电路及对位引导电路还包括与红外信号发生模块10连接的频率调节模块20，所述频率调节模块20包括调节信号输入端21及与发射开关管连接的调节开关管Q309。所述调节信号输入端21与充电座的控制单元连接以用于输入不同频率的电压信号，并通过调节开关管Q309输送至发射开关管处以调节引导信号发射器所发射的红外引导信号的辐射范围。进一步的，所述电压信号包括高频信号和低频信号，所述高频信号和低频信号交替间隔地输入调节信号输入端21。
所述调节开关管Q309为三极管，具体为NPN型开关管，所述调节开关管Q309的基极与调节信号输入端21连接，集电极与第一三极管Q308、Q310的发射极连接，所述调节开关管Q309的发射极接地。通过调节信号输入端21输入不同频率的电压信号，使得调节开关管Q309的集电极的电流发生改变，所述调节开关管Q309的集电极与第一三极管Q308、Q310的发射极连接，使得第一三极管Q308、Q310的发射极的电流也随之改变，由于三极管发射极的电流等于其基极与集电极电流的和，在引导信号输入端11接收的引导信号不变的情况下，三极管的发射极发生改变，其集电极的电流也随之发生改变，从而可达到调节引导信号发射器所发射的红外线信号的辐射范围。
特别指出的是，沿墙引导电路对比于对位引导电路还多包括载波调制模块30，通过在沿墙引导电路中加入载波调制模块30可提高红外线的抗干扰能力，进一步增大红外线信号的辐射范围。
所述载波调制模块30包括与充电座的控制单元连接的载波信号输入端31及场效应管Q306，所述场效应管Q306设于载波信号输入端31与调节开关管之间且均与两者连接，所述场效应管Q306的源极接地，所述场效应管Q306的栅极与所述载波信号输入端31连接以用于接收控制单元输入的载波信号，所述场效应管Q306的漏极与调节开关管Q305的发射极连接。所述场效应管Q306以将由栅极接收到的载波信号通过其漏极输送至调节开关管Q305的发射极，以调制调节开关管Q305集电极的电压信号，进而达到调制红外信号发生模块10所输出的信号的目的。
进一步的，所述载波信号为脉冲调制信号，且所述脉冲调制信号的频率为38KHz。设置于第一三极管Q308、Q310的发射极和第二三极管Q307、Q311的基极之间的滤波模块可用于滤除电路中的脉冲交流成分，提高发射的红外信号的稳定性。
本发明还涉及一种充电座，其适用于与扫地机器人配合使用的充电座，包括如上所述的红外引导回充电路，所述红外引导回充电路包括沿墙引导电路及对位引导电路，所述沿墙引导电路及对位引导电路包括红外信号发生模块10及频率调节模块20，所述沿墙引导电路还包括与频率调节模块20连接的载波调制模块30。
所述充电座通过设置红外引导回充电路发射红外线信号以引导扫地机人准确寻找并定位充电座的位置。
所述充电座对应沿墙引导电路及对位引导电路设置有左发光二极管D301、左中发光二极管D303、右中发光二极管D304及右发光二极管D302。
当扫地机器人电量低于某一预设值时，可接收来自充电座所发出的红外线信号以引导其朝红外线移动，由于左中发光二极管D303和右中发光二极管D303位于充电座中部设置，可有利于扫地机器人与充电座之间的成功对接。
但当扫地机器人的电压低于预设值并且在空间内接收不到充电座信号时，可启动沿墙模式，进行延边移动以沿着墙壁行走，直到找到充电座的位置。所述沿墙引导电路通过加设载波调制模块30以使红外线信号具有较强的抗干扰能力和较远的辐射范围，可有利于处于沿墙模式状态下的扫地机器人找到充电座，随后在对接过程中，通过对位引导模块的红外线信号可引导其进行准确对位。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种红外引导回充电路，其特征是：包括沿墙引导电路及对位引导电路，所述沿墙引导电路及对位引导电路均包括红外信号发生模块及频率调节模块，所述红外信号发生模块包括引号信号输入端、与引导信号输入端连接的发射开关管及与发射开关管连接的引导信号发射器，所述引导信号发射器包括红外发光二极管，所述红外发光二极管的阴极与所述发射开关管的第一三极管的集电极连接，所述红外发光二极管的阳极与供电电源连接，所述发射开关管的第二三极管的基极与所述发射开关管的所述第一三极管的发射极之间设有滤波模块，所述滤波模块包括与滤波电容及与滤波电容并联的泄放电阻，所述引导信号输入端用于与充电座的控制单元连接以输入引导信号，并通过发射开关管输送至信号发射器以使信号发射器向外发射引导信号，所述频率调节模块包括调节信号输入端及与发射开关管连接的调节开关管，所述调节信号输入端用于输入不同频率的电压信号，并通过调节开关管输送至发射开关管以调节引导信号发射器所发射的引导信号的辐射距离。
2.根据权利要求1所述的红外引导回充电路，其特征是：所述引导信号输入端包括左引导信号输入端与右引导信号输入端，且两者均连接有发射开关管及引导信号发射器。
3.根据权利要求1所述的红外引导回充电路，其特征是：所述不同频率的电压信号包括高频率信号及低频率信号，两者交替输入调节信号输入端。
4.根据权利要求1所述的红外引导回充电路，其特征是：所述调节开关管为第一三极管，所述第一三极管的基极与调节信号输入端连接，其集电极与发射开关管连接，其发射极接地。
5.根据权利要求4所述的红外引导回充电路，其特征是：发射开关管包括第一三极管及第二三极管，所述第一三极管的基极与对应的信号输入端连接，所述第一三极管的集电极与引导信号发射器连接，所述第一三极管的发射极与第一三极管的集电极及第二三极管的基极均连接，所述第二三极管的集电极与第一三极管的基极连接，其发射极接地。
6.根据权利要求5所述的红外引导回充电路，其特征是：所述发射开关管的所述第一三极管的基极和与其连接的引导信号输入端之间设有限流电阻。
7.根据权利要求1所述的红外引导回充电路，其特征是:所述沿墙引导电路还包括与频率调节模块连接的载波调制模块。
8.根据权利要求7所述的红外引导回充电路，其特征是：所述载波调制模块包括与充电座的控制单元连接的载波信号输入端及与调节开关管连接的场效应管，所述场效应管的源极接地，所述场效应管的栅极与所述载波信号输入端连接以用于接收控制单元输入的载波信号对红外信号发生模块输出的信号进行调制。
9.根据权利要求8所述的红外引导回充电路，其特征是：所述载波信号为脉冲调制信号。
10.一种充电座，其特征是：包括如权利要求1至6任意一项所述的红外引导回充电路，所述红外引导回充电路包括沿墙引导电路及对位引导电路，所述沿墙引导电路及对位引导电路包括红外信号发生模块及频率调节模块，所述沿墙引导电路还包括与频率调节模块连接的载波调制模块。
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