CN203883787U - 一种智能割草机的电子篱笆电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种智能割草机的电子篱笆电路，包括中央处理单元、恒流控制单元、全桥式电机驱动单元和电流采样反馈单元，恒流控制单元及全桥式电机驱动单元分别和中央处理单元相连，恒流控制单元又和全桥式电机驱动单元相连，全桥式电机驱动单元的输出端和作为电子篱笆的金属导线相连，电流采样反馈单元的输入端和全桥式电机驱动单元相连，电流采样反馈单元的输出端和中央处理单元相连。本实用新型通过单片机控制全桥电路来产生交流频率信号，从而使所接电子篱笆线的负载范围更大，增大智能机器人的工作范围，而且有效减少电磁干扰，更适合和智能割草机匹配使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电子篱笆，尤其涉及一种智能割草机的电子篱笆电路。
背景技术
智能机器人，如全自动扫地机、全自动割草机，为了限定其工作范围，一般都由电子篱笆实现。电子篱笆就是能发出一定频率脉冲信号的金属导线。当机器人的电子篱笆传感器在靠近通有交变电流的电线边界时，会产生特定频率的感应电流，根据特定频率下信号幅度的大小就可以判断机器人是否接近工作边界，当机器人判断出接近工作边界时就会作出相应处理，如向后转180°，然后继续前进。
目前的电子篱笆电路，一般包括单片机和场效应管，通过单片机输出信号控制场效应管的通断来产生一个交流的频率信号，进而产生电磁场，实现智能机器人工作范围的限定。但是这种电子篱笆电路，所接电子篱笆线的负载大小比较有限，限定的工作范围较小，产生的交流频率信号不纯，易造成电磁干扰。
发明内容
本实用新型主要解决原有智能机器人的电子篱笆电路所接电子篱笆线的负载大小比较有限，限定的工作范围较小，产生的交流频率信号不纯，易造成电磁干扰的技术问题；提供一种智能割草机的电子篱笆电路，其所接电子篱笆线的负载范围大，增大智能机器人的工作范围，减少电磁干扰，更适合和智能割草机匹配使用。
本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括中央处理单元、恒流控制单元和全桥式电机驱动单元，恒流控制单元及全桥式电机驱动单元分别和中央处理单元相连，恒流控制单元又和全桥式电机驱动单元相连，全桥式电机驱动单元的输出端和作为电子篱笆的金属导线相连。由中央处理单元发出信号控制全桥式电机驱动单元产生交流频率信号输送给电子篱笆，由中央处理单元发出信号给恒流控制单元，再由恒流控制单元控制全桥式电机驱动单元以保持恒流。全桥式电机驱动单元可采用L298、A4950等电机驱动芯片。本实用新型所接电子篱笆线的负载范围大，增大智能机器人的工作范围，减少电磁干扰，更适合给智能割草机使用。
作为优选，所述的中央处理单元包括单片机U3，单片机U3采用STC15F2K60S2单片机，单片机U3的34脚和所述的恒流控制单元相连，单片机U3的35脚及33脚分别和所述的全桥式电机驱动单元相连。实现方便，工作可靠。
作为优选，所述的恒流控制单元包括运放U7、三极管Q10和场效应管Q8，运放U7的反相输入端经电阻R34和所述的中央处理单元相连，运放U7的反相输入端又经电阻R58和电容C12的并联电路接地，运放U7的输出端经电阻R56和三极管Q10的基极相连，三极管Q10的发射极接地，三极管Q10的集电极和场效应管Q8的栅极相连，场效应管Q8的栅极和场效应管Q8的漏极之间连接有电阻R33，场效应管Q8的漏极接12V电压，场效应管Q8的源极和电感L3的一端相连，电感L3的另一端，一路经电容C11和电容C24的并联电路接地，另一路经电阻R59和电阻R50的串联电路接地，还有一路和所述的全桥式电机驱动单元相连，电阻R59和电阻R50的并接点和运放U7的同相输入端相连。中央处理单元输出PWM调压信号给恒流控制单元，实现电子篱笆负载上的电流恒流。
作为优选，所述的全桥式电机驱动单元包括有内置全桥电路的电机驱动芯片U9、三极管Q3和三极管Q5，电机驱动芯片U9采用L298N电机驱动芯片；三极管Q3的基极及三极管Q5的基极分别经电阻R13、电阻R18和所述的中央处理单元相连，三极管Q3的发射极及三极管Q5的发射极均接地，三极管Q3的集电极，一路经电阻R14接电压VCC，另一路经电阻R15和电机驱动芯片U9的5脚及12脚相连，三极管Q5的集电极，一路经电阻R20接电压VCC，另一路经电阻R22和电机驱动芯片U9的6脚及11脚相连，电阻R13和中央处理单元的连接端又和电机驱动芯片U9的7脚及10脚相连，电机驱动芯片U9的4脚既经电容C13接地，又和所述的恒流控制单元相连，电机驱动芯片U9的9脚接电压VCC，电机驱动芯片U9的8脚接地，电机驱动芯片U9的3脚和13脚并接并且和接口LINE1的1脚相连，电机驱动芯片U9的2脚和14脚并接并且和接口LINE1的2脚相连，二极管D3的负极和二极管D5的负极并接并且和电机驱动芯片U9的4脚相连，二极管D4的正极和二极管D6的正极接地，二极管D3的正极及二极管D4的负极均和接口LINE1的1脚相连，二极管D5的正极及二极管D6的负极均和接口LINE1的2脚相连，接口LINE1再和作为电子篱笆的金属导线相连。结构简单，实现方便，性能稳定。
作为优选，所述的智能割草机的电子篱笆电路包括电流采样反馈单元，电流采样反馈单元的输入端和所述的全桥式电机驱动单元相连，电流采样反馈单元的输出端和所述的中央处理单元相连。电流采样反馈单元采集全桥式电机驱动单元的电流，并输送给中央处理单元，经中央处理单元处理，发出信号控制恒流控制单元的工作状态，再由恒流控制单元控制全桥式电机驱动单元，使其保持在恒流状态。确保智能割草机接收到的电子篱笆信号正确，减小电磁干扰，从而正确判断出电子篱笆的位置，能工作在限定的工作范围内。
作为优选，所述的智能割草机的电子篱笆电路包括电流采样反馈单元，所述的电流采样反馈单元包括运放U8，运放U8的同相输入端，一路经电阻R42和电机驱动芯片U9的1脚及15脚相连，另一路经电容C18接地，电机驱动芯片U9的1脚和15脚的并接点经电阻R66接地，运放U8的反相输入端，一路经电阻R41接地，另一路经电阻R61和运放U8的输出端相连，运放U8的输出端和电阻R40的一端相连，电阻R40的另一端，一路经电阻R39和电容C16的并联电路接地，另一路和所述的中央处理单元相连。电流采样反馈单元采集全桥式电机驱动单元的电流，并输送给中央处理单元，经中央处理单元处理，发出信号控制恒流控制单元的工作状态，再由恒流控制单元控制全桥式电机驱动单元，使其保持在恒流状态。确保智能割草机接收到的电子篱笆信号正确，减小电磁干扰，从而正确判断出电子篱笆的位置，能工作在限定的工作范围内。
本实用新型的有益效果是：通过单片机控制全桥电路来产生交流频率信号，从而使所接电子篱笆线的负载范围更大，增大智能机器人的工作范围，而且有效减少电磁干扰，更适合和智能割草机匹配使用。
附图说明
图1是本实用新型的一种电路原理连接结构框图。
图2是本实用新型中中央处理单元的一种电路原理图。
图3是本实用新型中恒流控制单元的一种电路原理图。
图4是本实用新型中全桥式电机驱动单元的一种电路原理图。
图5是本实用新型中电流采样反馈单元的一种电路原理图。
图中1.中央处理单元，2.恒流控制单元，3.全桥式电机驱动单元，4.电子篱笆，5.电流采样反馈单元。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种智能割草机的电子篱笆电路，如图1所示，包括中央处理单元1、恒流控制单元2、全桥式电机驱动单元3和电流采样反馈单元5，恒流控制单元2及全桥式电机驱动单元3分别和中央处理单元1相连，恒流控制单元2又和全桥式电机驱动单元3相连，全桥式电机驱动单元3的输出端和作为电子篱笆4的金属导线相连，电流采样反馈单元5的输入端和全桥式电机驱动单元3相连，电流采样反馈单元5的输出端和中央处理单元1相连。
如图2、图3、图4和图5所示，中央处理单元1包括单片机U3，单片机U3采用STC15F2K60S2单片机；恒流控制单元2包括运放U7、三极管Q10和场效应管Q8，运放U7采用LM358运算放大器；全桥式电机驱动单元3包括有内置全桥电路的电机驱动芯片U9、三极管Q3和三极管Q5，电机驱动芯片U9采用L298N电机驱动芯片；电流采样反馈单元5包括运放U8，运放U8也采用LM358运算放大器。单片机U3的34脚经电阻R34和运放U7的反相输入端相连，运放U7的反相输入端又经电阻R58和电容C12的并联电路接地，运放U7的输出端经电阻R56和三极管Q10的基极相连，三极管Q10的发射极接地，三极管Q10的集电极和场效应管Q8的栅极相连，场效应管Q8的栅极和场效应管Q8的漏极之间连接有电阻R33，场效应管Q8的漏极接12V电压，场效应管Q8的源极和电感L3的一端相连，电感L3的另一端，一路经电容C11和电容C24的并联电路接地，另一路经电阻R59和电阻R50的串联电路接地，还有一路和电机驱动芯片U9的4脚相连，电机驱动芯片U9的4脚经电容C13接地，电阻R59和电阻R50的并接点和运放U7的同相输入端相连。三极管Q3的基极经电阻R13和单片机U3的35脚相连，三极管Q5的基极经电阻R18和单片机U3的33脚相连，三极管Q3的发射极及三极管Q5的发射极均接地，三极管Q3的集电极，一路经电阻R14接电压VCC，另一路经电阻R15和电机驱动芯片U9的5脚及12脚相连，三极管Q5的集电极，一路经电阻R20接电压VCC，另一路经电阻R22和电机驱动芯片U9的6脚及11脚相连，单片机U3的35脚又和电机驱动芯片U9的7脚及10脚相连，电机驱动芯片U9的9脚接电压VCC，电机驱动芯片U9的8脚接地，电机驱动芯片U9的3脚和13脚并接并且和接口LINE1的1脚相连，电机驱动芯片U9的2脚和14脚并接并且和接口LINE1的2脚相连，二极管D3的负极和二极管D5的负极并接并且和电机驱动芯片U9的4脚相连，二极管D4的正极和二极管D6的正极接地，二极管D3的正极及二极管D4的负极均和接口LINE1的1脚相连，二极管D5的正极及二极管D6的负极均和接口LINE1的2脚相连，接口LINE1和作为电子篱笆4的金属导线相连。运放U8的同相输入端，一路经电阻R42和电机驱动芯片U9的1脚及15脚相连，另一路经电容C18接地，电机驱动芯片U9的1脚和15脚的并接点经电阻R66接地，运放U8的反相输入端，一路经电阻R41接地，另一路经电阻R61和运放U8的输出端相连，运放U8的输出端和电阻R40的一端相连，电阻R40的另一端，一路经电阻R39和电容C16的并联电路接地，另一路和单片机U3的8脚相连。
工作过程：由中央处理单元发出信号控制全桥式电机驱动单元产生交流频率信号输送给电子篱笆，电流采样反馈单元采集全桥式电机驱动单元的电流，并输送给中央处理单元，经中央处理单元处理，发出信号控制恒流控制单元的工作状态，再由恒流控制单元控制全桥式电机驱动单元，使其保持在恒流状态。确保智能机器人接收到的电子篱笆信号正确，减小电磁干扰，从而正确判断出电子篱笆的位置，能工作在限定的工作范围内。本实用新型所接电子篱笆线的负载范围大，增大智能机器人的工作范围，更适合智能割草机使用。
Claims (6)
1.一种智能割草机的电子篱笆电路，其特征在于包括中央处理单元（1）、恒流控制单元（2）和全桥式电机驱动单元（3），恒流控制单元（2）及全桥式电机驱动单元（3）分别和中央处理单元（1）相连，恒流控制单元（2）又和全桥式电机驱动单元（3）相连，全桥式电机驱动单元（3）的输出端和作为电子篱笆（4）的金属导线相连。
2.根据权利要求1所述的一种智能割草机的电子篱笆电路，其特征在于所述的中央处理单元（1）包括单片机U3，单片机U3采用STC15F2K60S2单片机，单片机U3的34脚和所述的恒流控制单元（2）相连，单片机U3的35脚及33脚分别和所述的全桥式电机驱动单元（3）相连。
3.根据权利要求1所述的一种智能割草机的电子篱笆电路，其特征在于所述的恒流控制单元（2）包括运放U7、三极管Q10和场效应管Q8，运放U7的反相输入端经电阻R34和所述的中央处理单元（1）相连，运放U7的反相输入端又经电阻R58和电容C12的并联电路接地，运放U7的输出端经电阻R56和三极管Q10的基极相连，三极管Q10的发射极接地，三极管Q10的集电极和场效应管Q8的栅极相连，场效应管Q8的栅极和场效应管Q8的漏极之间连接有电阻R33，场效应管Q8的漏极接12V电压，场效应管Q8的源极和电感L3的一端相连，电感L3的另一端，一路经电容C11和电容C24的并联电路接地，另一路经电阻R59和电阻R50的串联电路接地，还有一路和所述的全桥式电机驱动单元（3）相连，电阻R59和电阻R50的并接点和运放U7的同相输入端相连。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种智能割草机的电子篱笆电路，其特征在于所述的全桥式电机驱动单元（3）包括有内置全桥电路的电机驱动芯片U9、三极管Q3和三极管Q5，电机驱动芯片U9采用L298N电机驱动芯片；三极管Q3的基极及三极管Q5的基极分别经电阻R13、电阻R18和所述的中央处理单元（1）相连，三极管Q3的发射极及三极管Q5的发射极均接地，三极管Q3的集电极，一路经电阻R14接电压VCC，另一路经电阻R15和电机驱动芯片U9的5脚及12脚相连，三极管Q5的集电极，一路经电阻R20接电压VCC，另一路经电阻R22和电机驱动芯片U9的6脚及11脚相连，电阻R13和中央处理单元（1）的连接端又和电机驱动芯片U9的7脚及10脚相连，电机驱动芯片U9的4脚既经电容C13接地，又和所述的恒流控制单元（2）相连，电机驱动芯片U9的9脚接电压VCC，电机驱动芯片U9的8脚接地，电机驱动芯片U9的3脚和13脚并接并且和接口LINE1的1脚相连，电机驱动芯片U9的2脚和14脚并接并且和接口LINE1的2脚相连，二极管D3的负极和二极管D5的负极并接并且和电机驱动芯片U9的4脚相连，二极管D4的正极和二极管D6的正极接地，二极管D3的正极及二极管D4的负极均和接口LINE1的1脚相连，二极管D5的正极及二极管D6的负极均和接口LINE1的2脚相连，接口LINE1再和作为电子篱笆（4）的金属导线相连。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种智能割草机的电子篱笆电路，其特征在于包括电流采样反馈单元（5），电流采样反馈单元（5）的输入端和所述的全桥式电机驱动单元（3）相连，电流采样反馈单元（5）的输出端和所述的中央处理单元（1）相连。
6.根据权利要求4所述的一种智能割草机的电子篱笆电路，其特征在于包括电流采样反馈单元（5），所述的电流采样反馈单元（5）包括运放U8，运放U8的同相输入端，一路经电阻R42和电机驱动芯片U9的1脚及15脚相连，另一路经电容C18接地，电机驱动芯片U9的1脚和15脚的并接点经电阻R66接地，运放U8的反相输入端，一路经电阻R41接地，另一路经电阻R61和运放U8的输出端相连，运放U8的输出端和电阻R40的一端相连，电阻R40的另一端，一路经电阻R39和电容C16的并联电路接地，另一路和所述的中央处理单元（1）相连。
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