CN114089732A - 一种具有能耗检测系统的电脑鼠 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有能耗检测系统的电脑鼠。所述系统包括：主控制器电路、电机驱动电路、蓝牙电路、红外发射接收传感器电路、陀螺仪传感器电路、电流电压检测电路。主控制器电路通过电机驱动电路来实现电机的正反转，电机驱动电路采用双H桥DRV8848电路，主控制器电路通过红外发射接收传感器电路来存储迷宫墙壁信息，陀螺仪电路来测量电脑鼠转弯的角度，电流电压检测电路采用MAX471检测芯片，内置毫欧级电阻用来采样，蓝牙电路通过与主控制器电路串口配置，可以将采集到的数据传给上位机平台，上位机平台检测到电池电压低于7.4V时会显示红色字样“电池电压过低请及时充电”，能够实现对电脑鼠运行过程中电池电量的实时检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有能耗检测系统的电脑鼠，属于机器人领域。
背景技术
电脑鼠是一种由微控制器、传感器、电机和齿轮等结构所组成的迷宫智能机器人。由于目前电脑鼠行走过程中所需的能量都是由锂电池来提供，当锂电池电压下降到一定值后，电脑鼠在走迷宫过程中会出现电机动力不足、红外传感器灵敏度降低导致出现迷路、撞墙等现象，不利于电脑鼠更好的搜索运行。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提出一种具有能耗检测系统的电脑鼠，能够实现电脑鼠运行过程中对锂电池电量的实时检测。
本发明提供了一种具有能耗检测系统的电脑鼠，所述系统包括主控制器、PCB底板、电源电路、左右两个电机、红外发射接收传感器、陀螺仪传感器、蓝牙、电压电流检测芯片和上位机平台。
进一步地，所述PCB底板采用四层布线；所述左右两个电机为自带1024线编码器的空心杯电机；所述红外发射接收传感器包括红外发射管和红外接收管。
进一步地，所述主控制器采用STM32F4系列，所述主控制器将采集到的电流电压信号、红外传感器信号转化为数字量，所述主控制器将电压电流数据通过蓝牙传递到上位机平台。
所述陀螺仪传感器采用MPU6050与主控制器通过IIC通信，用于采集电脑鼠转弯的角度。
所述红外发射接收传感器包括：红外发射管、红外接收管，所述红外发射管和红外接收管并排竖直放置在PCB底板上，所述红外发射管采用5V电压供电，用来探测迷宫墙壁有无挡板，所述红外接受管采用3V3电压供电，通过迷宫档板的反射来接收红外线。
所述蓝牙通过和主控制器串口协议配置，可以将电压、电流信息传递给上位机平台，所述上位机平台通过和蓝牙的配置可以将接收到的电压、电流以及功率曲线实时显示出来。
所述电压电流检测芯片采用MAX471，通过集成在内部的采样电阻来检测电脑鼠电源主电路的电压电流信息，所述电源主电路分别分压成3V3、5V给各个模块进行供电。
本发明利用蓝牙和上位机平台检测电脑鼠运行过程能量的损耗，有以下优点：
第一，电脑鼠冲刺速度突然提高时，锂电池的电压会急剧拉低，通过上位机可以得到锂电池的最优电压，避免了锂电池电压的过放，同时保护了锂电池。
第二，蓝牙和上位机平台可以更便捷的得到电脑鼠不同速度下能量消耗的情况，可以更好的分析锂电池所用的时间以及电脑鼠所能运行的距离。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将列出实施例描述中所需要使用的附图；
图1为本发明实施例中整体结构框图；
图2为本发明实施例中电流电压检测芯片电路原理图；
图3为本发明实施例中蓝牙电路原理框图；
图4为本发明实施例中红外发射接收传感器电路原理图；
图5为本发明实施例中整体结构立体图；
图6为本发明实施例中电源电路结构框图；
其中：1为蓝牙，2为主控制器，3为电机，4为陀螺仪传感器，5为电流电压检测芯片，6为红外发射接收传感器，7为轮子，9为PCB底板，10为陀螺仪传感器电路，21为电机驱动电路，31为红外发射接收传感器电路，41为蓝牙通讯电路，51为上位机平台，71为主控制器电路，81为电流电压检测电路。
具体实施方式
下边结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
请参照图1、2、3所示，所述主控制器电路71分别与电机驱动电路21、蓝牙电路41、红外发射接收传感器电路31、陀螺仪传感器电路10、电流电压检测电路81相连。所述主控制器电路71通过电机驱动电路21来实现电机的正反转，所述电机驱动电路21采用双H桥DRV8848电机驱动，所述主控制器电路71通过红外发射接收传感器电路31来存储迷宫墙壁信息，所述红外发射接收传感器电路31分布四组安放在电脑鼠的头部，所述陀螺仪电路10来测量电脑鼠转弯的角度，所述电流电压检测电路81采用MAX471检测芯片，内置毫欧级电阻用来采样，输出端与主控制器电路71连接，所述蓝牙电路41通过与主控制器电路71串口配置，可以将采集到的数据传给上位机平台51，所述上位机平台51检测到锂电池电压低于7.4V时会显示红色字样“锂电池电压过低请及时充电”，可以实时看到锂电池电压的变化，为电脑鼠运行提供更准确的速度与电压关系，保证锂电池电压始终在电机额定电压以上。
请参照图4所示，所述红外发射接收传感器电路31包括红外发射电路和红外接收电路，所述红外发射电路通过MOS管和电阻与地相连，通过调整电阻阻值的大小可以改变红外发射强度的大小，通过主控制器引脚电平的高低来控制MOS管的导通与关断，所述红外接收管通过电阻与地相连，所述红外接收管将接收的信号通过主控制器转换得到数字信号，所述红外接受管检测到红外值大于电脑鼠位于中间位置设定的红外阈值时，电脑鼠此时偏离路线，需要靠红外矫正来实现电脑鼠靠迷宫中间行走。
请参照图5所示，所述整体结构包括：蓝牙1，主控制器2，电机3，陀螺仪传感器4，电流电压检测芯片5，红外发射接收传感器6，轮子7，PCB底板9。
请参照图6所示，所述电源电路包含8.4V锂电池、5V稳压器、3V3稳压器，所述5V稳压器采用开关电源TPS5430，所述5V稳压器用来给蓝牙、陀螺仪传感器、红外发射传感器供电，所述3V3稳压器采用线性电源TPS73633，所述3V3稳压器用来给主控制器、红外接收传感器供电，所述电机电压由8.4V锂电池直接提供。
本发明的操作及运行过程如下：
首先将蓝牙1与上位机平台51连接，配置完成上位机平台51显示“蓝牙已连接”，将电脑鼠放置于迷宫起点启动，红外发射接收传感器6点亮，主控制器2准备记录迷宫墙壁信息，上位机平台51呈现电脑鼠刚开机的电流、电压、功率曲线信息，触发启动按键，电脑鼠开始在迷宫中以匀速进行搜索，上位机平台51会显示恒定的电流、电压、功率曲线，当电脑鼠到达迷宫终点后，返回到起点开始进行冲刺，电脑鼠在冲刺过程中，如果锂电池瞬间被拉低到电机额定电压以下，上位机平台51会出现红色字样“锂电池电压过低请及时充电”，随后会消失。
Claims (5)
1.一种具有能耗检测系统的电脑鼠，其特征在于，所述系统包括主控制器、PCB底板、电源电路、左右两个电机、红外发射接收传感器、陀螺仪传感器、蓝牙、电压电流检测芯片和上位机平台。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述电流电压检测电路采用MAX471检测芯片，内置毫欧级电阻用来采样，输出端与主控制器电路连接。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述红外发射电路通过MOS管和电阻与地相连，通过调整电阻阻值的大小可以改变红外发射强度的大小，通过主控制器引脚电平的高低来控制MOS管的导通与关断。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述5V稳压器采用开关电源TPS5430，所述5V稳压器用来给蓝牙、陀螺仪传感器、红外发射传感器供电，所述3V3稳压器采用线性电源TPS73633用来给主控制器、红外接收传感器供电。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述主控制器通过串口和蓝牙实现数据的交互。
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