CN111952973A

CN111952973A - 一种搬运机器人的供电电路

Info

Publication number: CN111952973A
Application number: CN202010892064.2A
Authority: CN
Inventors: 焦合军; 赵群力; 李建; 李晶
Original assignee: Henan Institute of Engineering; Zhengzhou University of Industrial Technology; Zhengzhou Institute of Technology
Current assignee: Henan Institute of Engineering; Zhengzhou University of Industrial Technology; Zhengzhou Institute of Technology
Priority date: 2020-08-31
Filing date: 2020-08-31
Publication date: 2020-11-17

Abstract

本发明提供了一种搬运机器人的供电电路，包括外部电源模块、降压稳压模块、搬运机器人。本发明设置了处理保护电路，处理保护电路包括滤波跟随电路、短路保护电路，所述滤波跟随电路利用电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、电阻R4和运放器U1A对电压信号进行滤波，并利用电阻R11、电感L1、二极管D3、电容C6将电压信号选择出来滤除减幅震荡干扰后，通过继电器K1传输给搬运机器人，并利用短路保护电路中的电流互感器U2检测搬运机器人电机的工作电流，利用三极管Q2与三极管Q3分别对电流互感器U2检测到的电流信号进行检测，并利用三极管Q2来控制继电器K1的引脚连接状态，不仅对搬运机器人形成保护，还有效的保护了搬运机器人的供电线路。

Description

一种搬运机器人的供电电路

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别是一种搬运机器人的供电电路。

背景技术

技术的发展带来了人们生活的简便，也简化了人们的工作，对于重复性的沉重的搬运工作，在技术发展之前都是由人类完成，费事费力，现有技术设计了搬运机器人来代替人们完成重复性的沉重搬运工作，在搬运过程中，机器人采用蓄电池的供电方式进行供电，但由于搬运的工作量大，也易在搬运过程中出现蓄电池的电量不足无法继续进行供电的问题。

现有技术为解决此问题，一般为搬运机器人设置外部电源模块作为备用电源进行供电，外部电源模块一般采用电网提供的交流电压，并利用降压稳压模块进行处理，但在利用电容改善供电系统的功率因数或搬运机器人开关的瞬间易造成减幅震荡干扰，减幅震荡干扰造成外部电源模块提供的交流电压质量差，长此以往对搬运机器人造成了损害，且在实际使用过程中搬运机器人的供电线路的绝缘层在长时间工作后自然老化，导致搬运机器人的供电线路的绝缘层在工作时被击穿而引发短路现象，短路现象产生的瞬时电流是其工作电流的十几或几十倍，影响到搬运机器人的供电线路的安全性。

因此本发明提供一种的新的方案来解决此问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种搬运机器人的供电电路，有效的解决了外部电源模块提供的交流电压中存在减幅震荡干扰而对搬运机器人形成损害，以及搬运机器人在搬运工作中因短路现象的发生影响到供电线路的安全性的问题。

其解决的技术方案是，一种搬运机器人的供电电路，包括外部电源模块、降压稳压模块、搬运机器人，所述外部电源模块提供的交流电压经过降压稳压模块之后给搬运机器人供电，在稳压降压模块与搬运机器人之间设置了处理保护电路，处理保护电路包括滤波跟随电路、短路保护电路，所述滤波跟随电路利用电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、电阻R4和运放器U1A对电压信号进行滤波，并利用电阻R11、电感L1、二极管D3、电容C6将电压信号选择出来后通过继电器K1传输给搬运机器人，利用短路保护电路中的电流互感器U2检测搬运机器人电机的工作电流，利用三极管Q2与三极管Q3分别对电流互感器U2检测到的电流信号进行检测，并利用三极管Q2来控制继电器K1的引脚连接状态。

由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：

（1）利用电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、电阻R4和运放器U1A组成的有源低通滤波器进行滤波，并利用电阻R11、电感L1、二极管D3、电容C6组成的谐振回路将电压信号所在的50Hz给选择出来，利用三极管Q4提高外部电源模块经降压稳压模块后提供给搬运机器人的电压信号的驱动能力，不仅将其他频率的噪声给滤除，也滤除了减幅震荡干扰，形成对搬运机器人的保护；

（2）在降压稳压模块与搬运机器人之间设置了短路保护电路，利用型号为CHG-1000E的电流互感器U2来检测搬运机器人交流电机输入端的工作电流，并利用三极管Q1将得到的电流信号反相，分别对电流互感器U2检测到的电流信号进行检测，并利用三极管Q2控制继电器K1的引脚连接状态，进而控制滤波跟随电路中继电器K1与搬运机器人之间的连接状态，进而对搬运机器人的供电线路形成保护。

附图说明

图1为本发明的电路原理图。

具体实施方式

为有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。

一种搬运机器人的供电电路，应用在降压稳压模块与搬运机器人之间，在稳压降压模块与搬运机器人之间设置了处理保护电路，处理保护电路包括滤波跟随电路、短路保护电路，所述滤波跟随电路利用电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、电阻R4和运放器U1A组成的有源低通滤波器进行滤波，并利用电阻R11、电感L1、二极管D3、电容C6组成的谐振回路将电压信号所在的50Hz给选择出来，只将50Hz的电压信号向三极管Q1传输，利用三极管Q4作为射极跟随器提高电压信号驱动继电器K1的能力，当电压信号通过三极管Q4的驱动能力不足时，利用三极管Q4的发射极通过电阻R5反馈至运放器U1A的同相端，重新提高驱动能力，电压信号通过继电器K1为搬运机器人供电，此时利用短路保护电路利用型号为CHG-1000E的电流互感器U2来检测搬运机器人交流电机输入端的工作电流，当短路现象发生时，搬运机器人的电机的瞬时电流是正常工作电流的十几或者几十倍，在此令搬运机器人的正常工作电流为低电平，短路时的瞬时电流为高电平，在短路现象未发生时，电流互感器U2检测到的电流信号为低电平，此时电流信号先经过电阻R8、电容C5的的低通滤波器，来滤除电流信号中混杂的噪声，然后经过三极管Q2的反相作用下将低电平反相为高电平，高电平的电流信号通过二极管D1的作用将三极管Q3导通，三极管Q3输出的高电平电流信号将二极管D2导通，进而通过电容C7、电阻R12的作用将晶闸管SCR导通，则高电平的电流信号通过电阻R13、电容C8的作用泄放至信号地，此时降压稳压模块提供的电压信号通过三极管Q4不改变继电器K1的引脚连接状态，正常向搬运机器人供电，而当短路现象发生时，电流互感器U2检测到搬运机器人电机的工作电流瞬时上升，则此时电流互感器U2检测到的电流信号处于高电平状态，通过三极管Q2的反相作用反相为低电平状态，此时低电平的电流信号通过电阻R7的作用将三极管Q1导通，三极管Q1此时使继电器K1的线圈得电，改变继电器K1的引脚连接状态，将继电器K1的4引脚连接至3引脚，降压稳压模块无法继续为搬运机器人供电，形成对搬运机器人的供电线路保护状态，利用电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、电阻R4和运放器U1A组成的有源低通滤波器进行滤波，并利用电阻R11、电感L1、二极管D3、电容C6组成的谐振回路将电压信号所在的50Hz给选择出来，将其他频率的噪声给滤除，也滤除了减幅震荡干扰，形成对搬运机器人的保护，利用三极管Q4提高外部电源模块经降压稳压模块后提供给搬运机器人的电压信号的驱动能力，利用三极管Q1、三极管Q2、三极管Q2之间的联动作用来控制继电器K1的引脚连接状态，进而控制滤波跟随电路中继电器K1与搬运机器人之间的连接状态，还有效的保护了搬运机器人的供电线路；

所述滤波跟随电路先利用电阻R1接收降压稳压模块提供的电压信号，为避免外部电源模块为搬运机器人提供的电压信号中有减幅震荡干扰，利用电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、电阻R4和运放器U1A组成的有源低通滤波器进行滤波，并利用电阻R11、电感L1、二极管D3、电容C6组成的谐振回路将电压信号所在的50Hz给选择出来，将其他频率的噪声给滤除，也滤除了减幅震荡干扰，只将50Hz的电压信号向三极管Q1传输，为避免电压信号驱动不了继电器K1的问题出现，利用三极管Q4作为射极跟随器提高电压信号驱动继电器K1的能力，当电压信号通过三极管Q4的驱动能力不足时，利用三极管Q4的发射极通过电阻R5反馈至运放器U1A的同相端，重新提高驱动能力，利用二极管D4来形成对三极管Q4的保护，电压信号通过继电器K1为搬运机器人供电，包括电阻R1，电阻R1的一端与降压稳压模块相连接，电阻R1的另一端分别连接电阻R2的一端、电容C1的一端，电阻R2的另一端分别连接运放器U1A的同相端、电容C2的一端、电阻R5的一端，运放器U1A的反相端分别连接电阻R3的一端、电阻R4的一端，电容C1的另一端分别连接电容C2的另一端、电阻R3的另一端并接地，运放器U1A的输出端分别连接电阻R4的另一端、电阻R11的一端、二极管D3的正极、电感L1的一端，电阻R11的另一端分别连接二极管D3的负极、电感L1的另一端、三极管Q4的基极，三极管Q4的集电极分别连接正极性电源VCC、二极管D4的正极、继电器K1的1引脚，三极管Q4的发射极分别连接电阻R5的另一端、继电器K1的5引脚的一端，继电器K1的2引脚连接二极管D4的负极，继电器K1的5引脚的另一端与继电器K1的4引脚的一端相连接，继电器K1的4引脚的另一端与搬运机器人相连接；

所述短路保护电路是为避免搬运机器人因电气故障产生的短路现象损害到搬运机器人的供电线路，利用型号为CHG-1000E的电流互感器U2来检测搬运机器人的交流电机输入端的工作电流，当短路现象发生时，搬运机器人的电机的瞬时电流是正常工作电流的十几或者几十倍，在此令搬运机器人的正常工作电流为低电平，短路时的瞬时电流为高电平，在短路现象未发生时，电流互感器U2检测到的电流信号为低电平，此时电流信号先经过电阻R8、电容C5的的低通滤波器，来滤除电流信号中混杂的噪声，然后经过三极管Q2的反相作用下将低电平反相为高电平，高电平的电流信号通过二极管D1的作用将三极管Q3导通，三极管Q3输出的高电平电流信号将二极管D2导通，进而通过电容C7、电阻R12的作用将晶闸管SCR导通，则高电平的电流信号通过电阻R13、电容C8的作用泄放至信号地，此时降压稳压模块提供的电压信号通过三极管Q4不改变继电器K1的引脚连接状态，正常向搬运机器人供电，使搬运机器人进行搬运工作，而当短路现象发生时，电流互感器U2检测到搬运机器人电机的工作电流瞬时上升，则此时电流互感器U2检测到的电流信号处于高电平状态，通过三极管Q2的反相作用反相为低电平状态，此时低电平的电流信号通过电阻R7的作用将三极管Q1导通，三极管Q1此时使继电器K1的线圈得电，改变继电器K1的引脚连接状态，将继电器K1的4引脚连接至3引脚，降压稳压模块无法继续为搬运机器人供电，形成对搬运机器人的供电线路保护状态，正极性电源VCC通过电阻R9、电阻R10分别为三极管Q2、三极管Q3提供合适的集电极电压，包括电阻R12，电阻R12的一端分别连接电容C7的一端、三极管Q3的发射极、三极管Q2的发射极、电容C5的一端、电流互感器U2的2引脚、滤波跟随电路中的继电器K1的3引脚并连接地，电阻R12的另一端分别连接二极管D2的负极、电容C7的另一端、晶闸管SCR的控制极，三极管Q1的发射极分别连接电阻R6的一端、电容C3的一端、滤波跟随电路中的电阻R3的另一端、电容C3的另一端、电容C1的另一端、电容C2的另一端并接地，三极管Q1的集电极分别连接滤波跟随电路中的二极管D4的负极、继电器K1的2引脚，三极管Q1的基极分别连接电容C3的另一端、电阻R6的另一端、电阻R7的一端，电阻R7的另一端分别连接电阻R9的一端、二极管D1的正极、三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极分别连接电阻R8的一端、电容C5的另一端，电阻R8的另一端连接电流互感器U2的1引脚，电阻R10的一端分别连接电阻R9的另一端、正极性电源VCC，二极管D1的负极与三极管Q3的基极相连接，三极管Q3的集电极分别连接电阻R10的另一端、二极管D2的正极、晶闸管SCR的阳极，晶闸管SCR的阴极与电阻R13的一端相连接，电阻R13的另一端与电容C4的一端相连接，电容C4的另一端连接信号地；

本发明在进行具体使用的时候，利用滤波跟随电路利用电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、电阻R4和运放器U1A组成的有源低通滤波器进行滤波，并利用电阻R11、电感L1、二极管D3、电容C6组成的谐振回路将电压信号所在的50Hz给选择出来，滤除了减幅震荡干扰，只将50Hz的电压信号向三极管Q1传输，利用三极管Q4作为射极跟随器提高电压信号驱动继电器K1的能力，当电压信号通过三极管Q4的驱动能力不足时，利用三极管Q4的发射极通过电阻R5反馈至运放器U1A的同相端，重新提高驱动能力，电压信号通过继电器K1为搬运机器人供电，此时利用短路保护电路利用型号为CHG-1000E的电流互感器U2来检测搬运机器人电机的工作电流，当短路现象发生时，搬运机器人的电机的瞬时电流是正常工作电流的十几或者几十倍，在此令搬运机器人的正常工作电流为低电平，短路时的瞬时电流为高电平，在短路现象未发生时，电流互感器U2检测到的电流信号为低电平，此时电流信号先经过电阻R8、电容C5的的低通滤波器，来滤除电流信号中混杂的噪声，然后经过三极管Q2的反相作用下将低电平反相为高电平，高电平的电流信号通过二极管D1的作用将三极管Q3导通，三极管Q3输出的高电平电流信号将二极管D2导通，进而通过电容C7、电阻R12的作用将晶闸管SCR导通，则高电平的电流信号通过电阻R13、电容C8的作用泄放至信号地，此时降压稳压模块提供的电压信号通过三极管Q4不改变继电器K1的引脚连接状态，正常向搬运机器人供电，而当短路现象发生时，电流互感器U2检测到搬运机器人电机的工作电流瞬时上升，则此时电流互感器U2检测到的电流信号处于高电平状态，通过三极管Q2的反相作用反相为低电平状态，此时低电平的电流信号通过电阻R7的作用将三极管Q1导通，三极管Q1此时使继电器K1的线圈得电，改变继电器K1的引脚连接状态，将继电器K1的4引脚连接至3引脚，降压稳压模块无法继续为搬运机器人供电，形成对搬运机器人的供电线路保护状态；

通过在降压稳压模块与搬运机器人之间设置了处理保护电路，处理保护电路包括滤波跟随电路、短路保护电路，所述滤波跟随电路利用电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、电阻R4和运放器U1A组成的有源低通滤波器进行滤波，并利用电阻R11、电感L1、二极管D3、电容C6组成的谐振回路将电压信号所在的50Hz给选择出来，将其他频率的噪声给滤除，也滤除了减幅震荡干扰，形成对搬运机器人的保护，短路保护利用三极管Q4提高外部电源模块经降压稳压模块后提供给搬运机器人的电压信号的驱动能力，并利用三极管Q1将得到的电流信号反相，分别对电流互感器U2检测到的电流信号进行检测，并利用三极管Q2控制继电器K1的引脚连接状态，进而控制滤波跟随电路中继电器K1与搬运机器人之间的连接状态，形成对搬运机器人的供电线路的保护。

Claims

1.一种搬运机器人的供电电路，包括外部电源模块、降压稳压模块、搬运机器人，所述外部电源模块提供的交流电压经过降压稳压模块之后给搬运机器人供电，其特征在于，在稳压降压模块与搬运机器人之间设置了处理保护电路，处理保护电路包括滤波跟随电路、短路保护电路，所述滤波跟随电路利用电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、电阻R4和运放器U1A对电压信号进行滤波，并利用电阻R11、电感L1、二极管D3、电容C6将电压信号选择出来后通过继电器K1传输给搬运机器人，利用短路保护电路中的电流互感器U2检测搬运机器人电机的工作电流，利用三极管Q2与三极管Q3分别对电流互感器U2检测到的电流信号进行检测，并利用三极管Q2来控制继电器K1的引脚连接状态。

2.如权利要求1所述的一种搬运机器人的供电电路，其特征在于，所述滤波跟随电路包括电阻R1，电阻R1的一端与降压稳压模块相连接，电阻R1的另一端分别连接电阻R2的一端、电容C1的一端，电阻R2的另一端分别连接运放器U1A的同相端、电容C2的一端、电阻R5的一端，运放器U1A的反相端分别连接电阻R3的一端、电阻R4的一端，电容C1的另一端分别连接电容C2的另一端、电阻R3的另一端并接地，运放器U1A的输出端分别连接电阻R4的另一端、电阻R11的一端、二极管D3的正极、电感L1的一端，电阻R11的另一端分别连接二极管D3的负极、电感L1的另一端、三极管Q4的基极，三极管Q4的集电极分别连接正极性电源VCC、二极管D4的正极、继电器K1的1引脚，三极管Q4的发射极分别连接电阻R5的另一端、继电器K1的5引脚的一端，继电器K1的2引脚连接二极管D4的负极，继电器K1的5引脚的另一端与继电器K1的4引脚的一端相连接，继电器K1的4引脚的另一端与搬运机器人相连接。

3.如权利要求1所述的一种搬运机器人的供电电路，其特征在于，所述短路保护电路包括电阻R12，电阻R12的一端分别连接电容C7的一端、三极管Q3的发射极、三极管Q2的发射极、电容C5的一端、电流互感器U2的2引脚、滤波跟随电路中的继电器K1的3引脚并连接地，电阻R12的另一端分别连接二极管D2的负极、电容C7的另一端、晶闸管SCR的控制极，三极管Q1的发射极分别连接电阻R6的一端、电容C3的一端、滤波跟随电路中的电阻R3的另一端、电容C3的另一端、电容C1的另一端、电容C2的另一端并接地，三极管Q1的集电极分别连接滤波跟随电路中的二极管D4的负极、继电器K1的2引脚，三极管Q1的基极分别连接电容C3的另一端、电阻R6的另一端、电阻R7的一端，电阻R7的另一端分别连接电阻R9的一端、二极管D1的正极、三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极分别连接电阻R8的一端、电容C5的另一端，电阻R8的另一端连接电流互感器U2的1引脚，电阻R10的一端分别连接电阻R9的另一端、正极性电源VCC，二极管D1的负极与三极管Q3的基极相连接，三极管Q3的集电极分别连接电阻R10的另一端、二极管D2的正极、晶闸管SCR的阳极，晶闸管SCR的阴极与电阻R13的一端相连接，电阻R13的另一端与电容C4的一端相连接，电容C4的另一端连接信号地。