CN111367334B - 地检发射控制电路及扫地机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种地检发射控制电路及扫地机器人，其中，所述地检发射控制电路包括用于与扫地机器人的控制单元连接的信号发射模块和信号接收模块，信号发射模块包括信号输入端和信号发射器，信号输入端用于与控制单元连接以接收检测信号，信号发射器与信号输入端连接以将检测信号向地面发射，信号接收模块包括相互连接的信号接收器及信号检测端，信号接收器用于接收检测信号的反射信号并输出相应的检测信号到控制单元以供其与预设电压值对比以调整控制器输出至信号发射模块中的检测信号。控制单元通过对比，可调整输出的检测信号，进而调节信号发射器所发射的检测信号的强弱，实现信号发射模块的自调节，以使检测信号适于扫地机器人的地检需求。

Description

地检发射控制电路及扫地机器人

技术领域

本发明涉及智能家居领域，尤其涉及一种地检发射控制电路及扫地机器人。

背景技术

扫地机器人，又称自动打扫机、智能吸尘器、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。一般采用刷扫和真空方式，将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能。一般来说，将完成清扫、吸尘、擦地工作的机器人，也统一归为扫地机器人。

扫地机器人通常通过在其机身上设置距离传感器等感应元件以检测周边环境，确保扫地机器人行走的稳定性及安全性。通常会在扫地机器人上设置多个红外发光二极管以用于发射红外线信号，但是红外发光二极管在生产过程中的参数无法保证完全一致，导致多个红外发光二极管所发射的红外线信号的强弱程度不同，导致扫地机器人对路面情况的检测存在误差。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种具有检测地面情况以确保设备行走安全的效果的地检发射控制电路。

本发明的另一目的旨在提供一种包括上述地检发射控制电路的扫地机器人。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种地检发射控制电路，包括用于与扫地机器人的控制单元连接的信号发射模块和信号接收模块，所述信号发射模块包括信号输入端和信号发射器，所述信号输入端用于与控制单元连接以接收检测信号，所述信号发射器与信号输入端连接以将检测信号向地面发射，所述信号接收模块包括相互连接的信号接收器及信号检测端，所述信号接收器用于接收所述检测信号的反射信号并输出相应的检测信号到所述控制单元以供其与预设电压值对比以调整控制器输出至信号发射模块中的检测信号。

通过上述方案，地检发射控制电路兼具发射及接收信号的功能，使得信号发射模块在发出检测信号后，可由信号接收模块接收检测信号所反射的信号，并输出至控制单元中与预设电压值进行对比以调整控制单元再输出至信号输入端的检测信号，从而可调节信号发射器所发射的检测信号的强弱以实现信号发射器的参数的自调节，使得信号发射器的所发射的检测信号适于扫地机器人的地检需求。

进一步设置：所述信号发射模块还包括第一开关管，所述第一开关管的基极与信号输入端连接，发射极与信号发射器连接，集电极接地。

进一步设置：所述第一开关管与信号发射器之间设有第二开关管，所述第二开关管的基极与第一开关的集电极连接，集电极与信号发射器连接，发射极接地。

通过上述方案，通过第一开关管与第二开关管的结合可形成达林顿管，对比于仅用一个开关管的放大倍数更高。

进一步设置：所述信号发射器包括红外发光二极管。

进一步设置：所述检测信号为脉冲信号。

进一步设置：所述信号接收器包括光敏三极管，所述光敏三极管的集电极与信号检测端连接，所述三极管的发射极接地。

进一步设置：所述信号接收模块还包括设于所述信号接收器与信号检测端之间的放大电路。

进一步设置：所述放大电路包括运算放大器，所述运算放大器的同相输入端接入基准电压，其反相输入端与所述光敏三极管的集电极连接。

通过上述方案，设置放大电路可放大输入至放大电路中的反射信号，以提高检测结果的准确度，并且运算放大器的同相输入端接入基准电压，其反相输入端与所述光敏三极管的集电极连接，以此设置使得运算放大器作为反相放大器，具有较强的抗干扰能力。

进一步设置：所述运算放大器的反相输入端与输出端之间连接有电容。

通过上述方案，在运算放大器的反相输入端与输出端之间加设电容，可构成积分电路，以消除放大电路中的失调电压，同时利用电容的充放电过程可以实现延时、定时的作用。

进一步设置：所述放大电路还包括与所述电容并联的泄放电阻。

通过上述方案，泄放电阻可为电容提供泄放通路，以便在停止工作后，泄放掉电容两端所存储的电能，还可起到保护电容的作用。

进一步设置：所述基准电压由一电源电压经电阻分压模块产生，所述电阻分压模块包括相互串联且阻值相等的两个电阻，两个电阻的连接节点与运算放大器的同相输入端连接。

进一步设置：还包括连接于所述信号输入端前端的第一滤波模块。

进一步设置：还包括连接于所述信号检测端的第二滤波模块。

通过上述方案，在信号输入端及信号检测端处设置滤波模块，以消除信号接收器所接收的信号中干扰的杂讯，以确保输出的反射信号与控制单元的检测预设值的对比准确度，避免电路中的谐波干扰。

作为第二方面，本发明还涉及一种扫地机器人，包括控制单元，包括多个如上所述的地检发射控制电路，每个地检发射控制电路相对独立地与所述控制单元连接。

进一步设置：当所述信号接收模块包括设于所述信号接收器与信号检测端之间的放大电路，且所述放大电路包括运算放大器时，多组所述地检发射控制电路的运算放大器连接于同一电源以供电，以节约电能。

通过上述方案，扫地机器人设置多个地检控制电路，通过控制单元将脉冲信号从信号输入端输入到信号发射模块中，再由信号发射器向地面发射检测信号，由于各个信号发射器自身参数存在差异，导致接收的检测信号的反射信号不同，使得信号接收器所接收的反射信号不同，随后通过信号检测端输出到控制单元中，并与控制单元的预设电压值比较以调整控制单元再输出到信号发射模块中的检测信号，使得多个信号发射器所发射的检测信号的差异减小，以减小因信号发射器之间自身参数的差异而导致所发射的检测信号的不一致性，实现信号发射器的参数自调节，确保多个吸纳后发射器所发射的检测信号的一致性，进而提高扫地机器人对路况的有效识别能力。

相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：

1.本发明的地检发射控制电路中，其兼具发射及接收信号的功能，使得信号发射模块在发出检测信号后，可由信号接收模块接收检测信号所反射的信号，并输出至控制单元中与预设电压值进行对比以调整控制单元再输出至信号输入端的检测信号，从而可调节信号发射器所发射的检测信号的强弱以实现信号发射器的参数的自调节，使得信号发射器的所发射的检测信号适于扫地机器人的地检需求。

2.本发明的地检发射控制电路中，设置放大电路可放大输入至放大电路中的反射信号，以提高检测结果的准确度，并且运算放大器的同相输入端接入基准电压，其反相输入端与所述光敏三极管的集电极连接，以此设置使得运算放大器作为反相放大器，具有较强的抗干扰能力。

3.本发明的扫地机器人中，通过设置多个地检发射控制电路，控制单元将脉冲信号从信号输入端输入到信号发射模块中，再由信号发射器向地面发射检测信号，由于各个信号发射器自身参数存在差异，导致信号接收器所接收的反射信号不同，随后通过信号检测端输出到控制单元中，并与控制单元的预设电压值比较以调整控制单元再输出到信号发射模块中的检测信号，使得多个信号发射器所发射的检测信号的差异减小，以减小因信号发射器之间自身参数的差异而导致所发射的检测信号的不一致性，实现信号发射器的参数自调节，确保多个信号发射器所发射的检测信号的一致性，进而提高扫地机器人对路况的有效识别能力。

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为本发明的地检发射控制电路的一个实施例的示意图；

图2为本发明的地检发射控制系统的一个实施例的示意图；

图3为本发明的地检发射控制电路中的基准电压的电压分压模块的示意图。

图中，10、信号发射模块；11、信号输入端；13、第一滤波模块；20、信号接收模块；21、放大电路；22、信号检测端；23、第二滤波模块。

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。

本发明涉及一种地检发射控制电路，适用于扫地机器人中，通过发射红外信号并接收红外信号所反射的信号并将其电压值与预设电压值对比，例如经过作差，以使控制单元调整所发射的红外信号的强弱适于扫地机器人的地检需求。

请参见图1，所述地检发射控制电路包括用于与扫地机器人的控制单元连接的信号发射模块10和信号接收模块20，通过信号发射模块10向地面发射红外信号，然后通过信号接收模块20接收红外信号的反射信号并输入至扫地机器人的控制单元中，将反射信号与控制单元中的预设电压值对比以判断地势情况。

所述信号发射模块10包括信号输入端11、第一开关管Q1和信号发射器D1，所述信号输入端11用于与所述控制单元连接以通过控制单元向其输入检测信号，所述信号发射器D1通过第一开关管Q1与信号输入端11连接以将所述检测信号向地面发射。

优选地，本实施例中的第一开关管Q1为三极管，具体为PNP型三极管，所述第一开关管Q1的基极与信号输入端11连接，其发射极与信号发射器D1连接，其集电极接地。

进一步地，所述第一开关管Q1与信号发射器D1之间还设有第二开关管Q2，优选地，本实施例中的第二开关管Q2为三极管，具体为NPN型三极管，所述第二开关管Q2的基极与第一开关管Q1的集电极连接，其集电极与信号发射器D1连接，其发射极接地。

通过第一开关Q1与第二开关管Q2合连接以构成达林顿管，使得检测信号的放大倍数对比于普通单个三极管的放大倍数更高。

所述信号发射器D1为红外发光二极管，所述红外发光二极管的阴极与第二开关管Q2的集电极连接，其阳极连接有5V的供电电源。通过从信号输入端11输入检测信号到第一开关管Q1的基极，所述第一开关管Q1导通后电流流到第二开关管Q2的基极，使第二开关管Q2导通，所述第二开关管Q2导通后，其集电极的电流流过信号发射器，以使信号发射器D1发射红外线信号。

所述输入的检测信号为脉冲信号，同时在信号输入端11与第一开关管Q1的基极之间设有第一滤波模块13，所述第一滤波模块13包括串联于信号输入端11与第一开关管Q1的基极之间的第一电阻R2及第一电容C1，以将输入的脉冲信号整形为矩形波。

所述信号接收模块20包括相互连接的信号接收器I R1及信号检测端22，所述信号接收器I R1用于接收所述检测信号的反射信号，并通过信号检测端22输入至该控制单元中，所述控制单元接收所述反射信号并将其与控制单元中的检测预设值进行对比以判断地势情况。优选地，本实施例中的预设电压值设定为50mV，当反射信号的电压与预设电压值存在差值的情况下，控制单元可调整输出到信号发射模块10的检测信号，从而可调节信号发射器所发射的检测信号的强弱以实现信号发射器的参数的自调节，使得信号发射器的所发射的检测信号适于扫地机器人的地检需求。

优选地，本实施例中的信号接收器I R1为光敏三极管，所述光敏三极管的集电极与信号检测端22连接，同时连接有5V的供电电源以为其进行供电，所述光敏三极管的发射极接地。

所述信号接收模块20还包括设于所述信号接收器I R1与信号检测端22之间的放大电路21，通过放大电路21将所信号接收器I R1所接收的反射信号进行放大后再通过信号检测端22输出至控制单元中，以提高检测结果的准确度。

所述放大电路21包括运算放大器U1A，所述运算放大器U1A的同相输入端接入基准电压，其反相输入端与所述光敏三极管的集电极连接，以此设置使得运算放大器U1A作为反相放大器，具有较强的抗干扰能力。并且，请参见图3，所述基准电压是由一个5V的电源电压经过电阻分压模块产生，所述电阻分压模块包括相互串联且阻值相等的两个电阻R51、R52，所述运算放大器U1A的同相输入端与两个电阻R51、R52之间的连接节点连接以接入2.5V的基准电压。

所述运算放大器U1A的反相输入端与输出端之间还连接有电容C3，使得运算放大器U1A与电容C3构成积分电路，以消除放大电路21中的失调电压，同时利用电容C3的充放电过程可以实现延时、定时的作用。所述电容C3还并联有泄放电阻R9，通过泄放电阻R9可为电容C3提供泄放通路，以便在停止工作后，泄放掉电容C3两端所存储的电能，还可起到保护电容C3的作用。

所述运算放大器U1A还连接有6.3V的电源电压为其供电。

此外，所述信号检测端22还连接有第二滤波模块23，所述第二滤波模块23包括串接于运算放大器U1A的输出端与信号检测端22之间的第二电阻R10及一端与第二电阻R10的一端连接、另一端接地的第二电容C4。

本发明的地检发射控制电路的具体工作原理及工作过程如下：

所述地检发射控制电路设于扫地机器人中以兼具发射和接收信号的功能实现底面检测，确保扫地机器人行走的安全性。

首先通过在信号输入端输入脉冲信号，通过第一滤波模块13进行整形后，加载到第一开关管Q1的基极，使第一开关管Q1导通，同时第一开关Q1管的集电极的电压加到第二开关管Q2的基极上，使得第二开关管Q2导通后，红外发光二极管进行发光指示，以向地面发射红外线信号。所述红外线信号在触碰到物体时候产生反射以形成反射信号反射回到信号接收模块20处进行接收。

通过光敏三极管接收反射信号，随后通过其集电极输入至放大电路21中以将微弱的反射信号进行放大，以便于随后输出至控制单元中进行对比，从而提高检测结果的准确性。

输出到控制单元中的反射信号与控制单元中的预设电压值对比，以使控制单元调整输出到信号发射模块10的脉冲信号的占空比，达到调节红外发光二极管所发射红外线信号的强弱的目的，实现红外发光二极管参数的自调节，使得红外发光二极管所发射的红外线信号适于扫地机器人的地检需求。

本发明还涉及一种扫地机器人，如图2所示，其包括多个如上所述的地检发射控制电路，每个地检发射控制电路相对独立地与控制单元连接，并可根据实际生产需要，将多个地检发射控制电路布置于扫地机器人沿周向的不同位置，以实现多方位的检测，进一步提高扫地机器人移动过程中对路面的有效识别能力。

多个所述地检发射控制电路的运算放大器连接于同一电源以供电。具体地，所述电源为6.3V电源电压，以节约电能。

具体地，所述地检发射控制系统中包括四个地检发射控制电路，分别对应与控制单元的左、左中、右中及右的AD检测端口连接。并且四个地检发射控制电路所输入的脉冲信号不同，但均通过与同一预设电压值进行对比，保证了扫地机器人的地检准确性。

通过设置四个地检发射控制电路，控制单元将脉冲信号从信号输入端输入到信号发射模块10中，再由红外发光二极管向地面发射红外线信号，由于各个红外发光二极管自身参数存在差异，导致光敏三极管所接收的反射信号不同，随后通过信号检测端22输出到控制单元中，并与控制单元的预设电压值比较以调整控制单元再输出到信号发射模块10中的脉冲信号的占空比，使多个红外发光二极管所发射的红外线的差异减小，以减小因红外发光二极管之间自身参数的差异而导致所发射的检测信号的不一致性，实现红外发光二极管的参数自调节，确保多个红外发光二极管所发射的红外线信号的一致性，进而提高扫地机器人对路况的有效识别能力。

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 (7)

1.一种地检发射控制电路，其特征是：包括用于与扫地机器人的控制单元连接的信号发射模块和信号接收模块，所述信号发射模块包括信号输入端和信号发射器，所述信号输入端用于与控制单元连接以接收检测信号，所述信号发射器与信号输入端连接以将检测信号向地面发射，所述信号接收模块包括相互连接的信号接收器及信号检测端，所述信号接收器用于接收所述检测信号的反射信号并输出相应的检测信号到所述控制单元以供其与预设电压值对比以调整控制器输出至信号发射模块中的检测信号；

所述检测信号为用于驱动所述信号发射模块发射红外线信号的脉冲信号，所述调整控制器输出至信号发射模块中的检测信号，包括：调整控制器输出到信号发射模块中的所述脉冲信号的占空比，以根据调整后的脉冲信号控制所述信号发射模块中各所述信号发射器所发射的红外线信号的差异减小；

所述信号接收器包括光敏三极管，所述光敏三极管的集电极与信号检测端连接，所述三极管的发射极接地；

所述信号接收模块还包括设于所述信号接收器与信号检测端之间的放大电路；

所述放大电路包括运算放大器，所述运算放大器的同相输入端接入基准电压，其反相输入端与所述光敏三极管的集电极连接；

所述信号发射模块还包括连接于所述信号输入端前端的第一滤波模块；

所述信号接收模块还包括连接于所述信号检测端的第二滤波模块。

2.根据权利要求1所述的地检发射控制电路，其特征是：所述信号发射模块还包括第一开关管，所述第一开关管的基极与信号输入端连接，发射极与信号发射器连接，集电极接地。

3.根据权利要求2所述的地检发射控制电路，其特征是：所述第一开关管与信号发射器之间设有第二开关管，所述第二开关管的基极与第一开关的集电极连接，集电极与信号发射器连接，发射极接地。

4.根据权利要求1所述的地检发射控制电路，其特征是：所述运算放大器的反相输入端与输出端之间连接有电容。

5.根据权利要求4所述的地检发射控制电路，其特征是：所述放大电路还包括与所述电容并联的泄放电阻。

6.根据权利要求1所述的地检发射控制电路，其特征是：所述基准电压由一电源电压经电阻分压模块产生，所述电阻分压模块包括相互串联且阻值相等的两个电阻，两个电阻的连接节点与运算放大器的同相输入端连接。

7.一种扫地机器人，包括控制单元，其特征是：包括多个如权利要求1-6任意一项所述的地检发射控制电路，每个地检发射控制电路相对独立地与所述控制单元连接。

Images