CN113904421A - 一种用于自动导向车的信号源 - Google Patents

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卢宏双
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Abstract

本公开的实施例提供了一种用于自动导向车的信号源。该信号源包括：信号发生器，被配置为用于输出电流恒定的交流电；以及电容电路，与信号发生器连接，并且被配置为与自动导向车的轨道线串联设置，以使轨道线的电感与电容电路的电容在交流电的基频处谐振。在此描述的信号源通过设置电容电路，使之与轨道线的电感在轨道线的电流的基频处谐振，从而减小了电感对轨道线中电流的影响，保证了自动导向车在长距离(特别是导向回路含有很大电感的情况)仍能正常工作。

Description

一种用于自动导向车的信号源
技术领域
本公开的实施例总体上涉及自动导向车(AGV)领域，并且更具体地，涉及一种用于自动导向车的信号源。
背景技术
自动导向车通过感测轨道线中的交流磁场计算出自动导向车和轨道线的相对位置和航向，通过电机控制行进方向以使其始终沿轨道线行驶。现有的用于在轨道线中产生交流磁场的信号源只根据轨道线的电阻值来设置输出参数。然而，由于轨道线是闭环的，其会形成电感，当流过电流时，会产生感抗，进而对轨道线上的电流产生影响，导致实际轨道线中的电流小于预设值，使自动导向车无法正常工作。并且，轨道线的电感和其布设的形状有关，难以事先准确计算，导致用户无法预先知晓所选信号源是否能用于其所布设的轨道线中。
发明内容
在本公开的实施例的第一方面，提供了一种用于自动导向车的信号源。该信号源包括：信号发生器，被配置为用于输出电流恒定的交流电；以及电容电路，与信号发生器连接，并且被配置为与自动导向车的轨道线串联设置，以使轨道线的电感与电容电路的电容在交流电的基频处谐振。
在根据本公开的实施例中，通过设置电容电路，使之与轨道线的电感在轨道线的电流的基频处谐振，从而减小了电感对轨道线中电流的影响，保证了自动导向车能够正常工作。
在一个实施例中，电容电路包括可调电容电路。
在一个实施例中，可调电容电路包括多个并联的支路，至少包括：第一支路，包括第一开关；第二支路，包括串联的第一电容和第二开关；第三支路，包括串联的第二电容和第三开关；第四支路，包括串联的第三电容和第四开关；以及第五支路，包括串联的第四电容和第五开关。
在一个实施例中，第一电容为0.1μf，第二电容为02μf，第三电容为0.4μf，第四电容为0.8μf。
在一个实施例中，信号发生器为正弦电压源。
在一个实施例中，正弦电压源包括：电源，被配置为输出直流电；隔离电源，与电源连接并且被配置为输出正负电压；振荡电路，与隔离电源连接并且被配置为输出正弦电压信号；自动增益电路，与振荡电路和轨道线连接并且被配置为根据轨道线中的电流大小控制正弦电压信号的幅值，以使电流保持恒定；以及功率放大电路，与自动增益电路和电源连接并且被配置为放大正弦电压信号。
在一个实施例中，振荡电路包括文氏电桥振荡电路。
在一个实施例中，功率放大电路包括D型功率放大器。
在一个实施例中，信号发生器为方波电压源。
在一个实施例中，方波电压源包括：电源，被配置为输出直流电；隔离电源，与电源连接并且被配置为输出正负电压；振荡电路，与隔离电源连接并且被配置为输出方波电压信号；开关电路，与电源和轨道线连接并且被配置为根据轨道线中的电流大小控制开关电路的输出电压，以使电流保持恒定；以及功率放大电路，与振荡电路和开关电路连接并且被配置为根据开关电路的输出电压和振荡电路输出的方波电压信号输出交流电。
在一个实施例中，信号源还包括箝位电路，箝位电路与开关电路连接并且被配置为将开关电路的输出电压箝位在预定值。
在一个实施例中，功率放大电路包括H桥电路。
通过下文描述将会理解，在此提出的自动导向车的信号源能够根据轨道线的实际布置情况调节电容值的大小，使其能够与轨道线的电感在电流的基频处谐振，从而减小电感对电流的影响，同时能够满足不同的布线场合，提高了信号源的适用性。
附图说明
通过参照附图的以下详细描述，本公开实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本公开的多个实施例进行说明，其中：
图1示出了根据本公开的实施例的信号源的电路结构图；
图2示出了根据本公开的实施例的信号发生器的电路结构图；以及
图3示出了根据本公开的实施例的另一信号发生器的电路结构图。
具体实施方式
现在将参照附图中所示的各种示例性实施例对本公开的实施例的原理进行说明。应当理解，这些实施例的描述仅仅为了使得本领域的技术人员能够更好地理解并进一步实现本公开的实施例，而并不意在以任何方式限制本公开的实施例的范围。应当注意的是，在可行情况下可以在图中使用类似或相同的附图标记，并且类似或相同的附图标记可以表示类似或相同的功能。本领域的技术人员将容易地认识到，从下面的描述中，本文中所说明的结构和方法的替代实施例可以被采用而不脱离通过本文描述的本公开实施例的原理。
下面将结合图1至图3详细说明根据本公开的示例实施例的信号源的结构。首先参考图1，图1示出了根据本公开的实施例的信号源的电路结构图。
在图1所示的实施例中，信号源100适于为自动导向车的轨道线110提供交流电压，使得在轨道线110中生成交流电，进而生成交变磁场。安装在自动导向车上的传感器接收到这一磁场信号，并计算出自动导向车和轨道线110的相对位置和航向，通过电机控制自动导向车的行进方向以消除位置偏差，使自动导向车始终沿轨道线110行驶。
总体上，信号源100包括相互连接的信号发生器101和电容电路102。其中，信号发生器101用于输出电流恒定的交流电，而电容电路102用于与轨道线110串联设置，以使轨道线110的电感L与电容电路102的电容在交流电的基频处谐振。
在电感L和电容电路102的串联回路里，电流是共同的，而电感L和电容电路102中的电容上的电压相位相差180度，即反相，因此可以互相抵消。如果二者电压幅度相等，则可以抵消为零，也称之为“串联谐振”。这样，就完全排除了轨道线电感L对轨道线中的电流的不利作用。
在某些实施例中，电容电路102例如可以包括可调电容电路。在这样的实施例中，信号源100可以根据具体的轨道线布置情况而设置与之在电流基频处谐振的电容值，这使得信号源100的应用范围得到提升。同时，在配置谐振电路时，可以将电容从大到小逐渐改变并检测轨道线上的交流电压，当电压值达到最大时，即说明电感和电容处于谐振状态。这样，可以在电感无法测量的情况下得到合适的谐振电容值，简化了电路的设计。
在某些实施例中，可调电容电路例如可以包括多个并联的支路，至少包括：第一支路，包括第一开关K1；第二支路，包括串联的第一电容C1和第二开关K2；第三支路，包括串联的第二电容C2和第三开关K3；第四支路，包括串联的第三电容C3和第四开关K4；以及第五支路，包括串联的第四电容C4和第五开关K5。通过不同的开关通断组合，可以得到不同的电容值，以匹配具有不同电感值的不同布线场合。在其他实施例中，支路的数目也可以是其他数值，例如4条、6条，等等。这可以根据信号源的类型和应用的场合来确定。
在某些实施例中，第一电容C1为0.1μf，第二电容C2为02μf，第三电容C3为0.4μf，第四电容C4为0.8μf。在这样的实施例中，可以以0.1μf的步进值将电容值从0调节到1.5μf。如此，以较小的成本实现了调节精度较高的可调电容电路。在其他实施例中，也是可以采用其他数值的电容，例如0.5μf、1.0μf，等等。这可以根据信号源的类型和应用的场合来确定。
在其他实施例中，电容电路102例如可以是固定电容值的电容，以满足特定电路的要求。这可以根据信号源的类型和应用的场合来确定。
在某些实施例中，信号发生器101例如可以是正弦电压源，例如，参考图2所示。图2示出了根据本公开的实施例的信号发生器的电路结构图，其中信号发生器101为正弦电压源。
在图2所示的实施例中，信号发生器101包括：电源103、隔离电源104、振荡电路105、自动增益电路106以及功率放大电路107。其中，电源103输出直流电；隔离电源103与电源103连接，用于接收电源103输出的直流电压并输出与电源103相互隔离的正负电压；振荡电路105与隔离电源104连接，用于接收隔离电源104输出的正负电压并输出正弦电压信号；自动增益电路106与振荡电路104和轨道线110连接，用于根据轨道线110中的电流大小控制正弦电压信号的幅值，以使电流保持恒定；功率放大电路107与自动增益电路106和电源103连接，用于放大正弦电压信号以达到输出功率要求。
通过生成正弦电压信号，使得电感L与电容电路102中的电容的谐振效果更好。
在某些实施例中，电源103例如可以是24V直流电源。在其他实施例中，电源103也可以是其他电压值的直流电源，例如12V、15V，等等。这可以根据信号源的类型和应用的场合来确定。
在某些实施例中，隔离电源104例如可以输出±5V的电压。在其他实施例中，隔离电源104也可以输出其他电压值，例如±3V、±3.3V，等等。这可以根据信号源的类型和应用的场合来确定。
在某些实施例中，振荡电路105例如可以是文氏电桥振荡电路。在这样的实施例中，振荡电路的振荡频率稳定，带负载能力强，输出电压失真小。在其他实施例中，振荡电路105也可以是其他类型的振荡电路。这可以根据信号源的类型和应用的场合来确定。
在某些实施例中，自动增益电路106例如可以通过电流互感器检测轨道线110中的电流大小，以防止自动增益电路106对轨道线110的影响。在其他实施例中，自动增益电路106也可以通过其他方式检测轨道线110中的电流大小。这可以根据信号源的类型和应用的场合来确定。
在某些实施例中，功率放大电路107例如可以是D型功率放大器。在这样的实施例中，D型放大器的功率输出管工作在开关状态，因此，整体电路的效率得到提高。在其他实施例中，功率放大电路107也可以是其他类型的功率放大电路。这可以根据信号源的类型和应用的场合来确定。
在某些实施例中，信号发生器101例如可以是方波电压源，例如，参考图3所示。图3示出了根据本公开的实施例的另一信号发生器的电路结构图，其中信号发生器101为方波电压源。
在图3所示的实施例中，信号发生器101包括：电源103、隔离电源104、振荡电路105、开关电路108以及功率放大电路107。其中，电源103输出直流电；隔离电源103与电源103连接，用于接收电源103输出的直流电压并输出与电源103相互隔离的正负电压；振荡电路105与隔离电源104连接，用于接收隔离电源104输出的正负电压并输出方波电压信号；开关电路108与电源103和轨道线110连接，用于根据轨道线110中的电流大小控制开关电路108的输出电压，以使电流保持恒定；功率放大电路107与振荡电路105和开关电路108连接，用于根据开关电路108的输出电压和振荡电路105输出的方波电压信号输出交流电。
在图3所示的实施例中，方波电压源的开关元件只产生少量开关损耗，与正弦电压源相比，在输出同样的功率下自身发热量较少，效率较高。
在某些实施例中，电源103例如可以是24V直流电源。在其他实施例中，电源103也可以是其他电压值的直流电源，例如12V、15V，等等。这可以根据信号源的类型和应用的场合来确定。
在某些实施例中，隔离电源104例如可以输出+12V/-5V的电压。在其他实施例中，隔离电源104也可以输出其他电压值，例如±3V、±3.3V，等等。这可以根据信号源的类型和应用的场合来确定。
在某些实施例中，开关电路108例如可以通过电流互感器检测轨道线110中的电流大小，以防止开关电路108对轨道线110的影响。在其他实施例中，开关电路108也可以通过其他方式检测轨道线110中的电流大小。这可以根据信号源的类型和应用的场合来确定。
在某些实施例中，开关电路108的输出电压范围为1.27-11.5V。
在其他实施例中，开关电路108的输出电压范围也可以是其他电压值。这可以根据信号源的类型和应用的场合来确定。
在某些实施例中，信号发生器101还包括箝位电路109，其与开关电路108连接，用于将开关电路108的输出电压箝位在预定值，例如，11.5V。在这样的实施例中，开关电路108的输出电压的大小受到了限制，防止了过压的发生。
在某些实施例中，箝位电路109例如可以是稳压二极管。在其他实施例中，箝位电路109也可以是其他类型的箝位器件。这可以根据信号源的类型和应用的场合来确定。
在某些实施例中，功率放大电路107例如可以是H桥电路。在在其他实施例中，功率放大电路107也可以是其他类型的逆变电路。这可以根据信号源的类型和应用的场合来确定。
根据本公开的实施例，通过增加谐振电容电路，减小了轨道线的电感对其中电流的影响，使轨道线的敷设长度得以增加。同时，通过设置可调电容电路，简化了电路的设计过程，使信号源的应用范围更广。
虽然在本申请中权利要求书已针对特征的特定组合而制定，但是应当理解，本公开的实施例的范围还包括本文所公开的明确或隐含或对其任何概括的任何新颖特征或特征的任何新颖的组合，不论它是否涉及目前所要求保护的任何权利要求中的相同方案。申请人据此告知，新的权利要求可以在本申请的审查过程中或由其衍生的任何进一步的申请中被制定成这些特征和/或这些特征的组合。

Claims (12)

1.一种用于自动导向车的信号源(100)，包括：
信号发生器(101)，被配置为用于输出电流恒定的交流电；以及
电容电路(102)，与所述信号发生器(101)连接，并且被配置为与所述自动导向车的轨道线串联设置，以使所述轨道线的电感与所述电容电路(102)的电容在所述交流电的基频处谐振。
2.根据权利要求1所述的信号源(100)，其中所述电容电路(102)包括可调电容电路。
3.根据权利要求2所述的信号源(100)，其中所述可调电容电路包括多个并联的支路，至少包括：
第一支路，包括第一开关(K1)；
第二支路，包括串联的第一电容(C1)和第二开关(K2)；
第三支路，包括串联的第二电容(C2)和第三开关(K3)；
第四支路，包括串联的第三电容(C3)和第四开关(K4)；以及
第五支路，包括串联的第四电容(C4)和第五开关(K5)。
4.根据权利要求3所述的信号源(100)，所述第一电容(C1)为0.1μf，所述第二电容(C2)为02μf，所述第三电容(C3)为0.4μf，所述第四电容(C4)为0.8μf。
5.根据权利要求1所述的信号源(100)，其中所述信号发生器(101)为正弦电压源。
6.根据权利要求5所述的信号源(100)，其中所述正弦电压源包括：
电源(103)，被配置为输出直流电；
隔离电源(104)，与所述电源(103)连接并且被配置为输出正负电压；
振荡电路(105)，与所述隔离电源(104)连接并且被配置为输出正弦电压信号；
自动增益电路(106)，与所述振荡电路(105)和所述轨道线连接并且被配置为根据所述轨道线中的电流大小控制所述正弦电压信号的幅值，以使所述电流保持恒定；以及
功率放大电路(107)，与所述自动增益电路(106)和所述电源(103)连接并且被配置为放大所述正弦电压信号。
7.根据权利要求6所述的信号源(100)，其中所述振荡电路(105)包括文氏电桥振荡电路。
8.根据权利要求6所述的信号源(100)，其中所述功率放大电路(107)包括D型功率放大器。
9.根据权利要求1所述的信号源(100)，其中所述信号发生器(101)为方波电压源。
10.根据权利要求1所述的信号源(100)，其中所述方波电压源包括：
电源(103)，被配置为输出直流电；
隔离电源(104)，与所述电源(103)连接并且被配置为输出正负电压；
振荡电路(105)，与所述隔离电源(104)连接并且被配置为输出方波电压信号；
开关电路(108)，与所述电源(103)和所述轨道线连接并且被配置为根据所述轨道线中的电流大小控制所述开关电路(108)的输出电压，以使所述电流保持恒定；以及
功率放大电路(107)，与所述振荡电路(105)和所述开关电路(108)连接并且被配置为根据所述开关电路(108)的所述输出电压和所述振荡电路(105)输出的所述方波电压信号输出所述交流电。
11.根据权利要求10所述的信号源(100)，还包括箝位电路(109)，所述箝位电路(109)与所述开关电路(108)连接并且被配置为将所述开关电路(108)的所述输出电压箝位在预定值。
12.根据权利要求10所述的信号源(100)，其中所述功率放大电路(107)包括H桥电路。
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