CN203929855U - 一种伺服机构电池电压测试电路 - Google Patents

Abstract

一种伺服机构电池电压测试电路，该测试电路包括电压比较模块、高速光耦隔离模块、驱动放大模块；输入电压经过所述电压比较模块后产生比较电压，将该比较电压送到所述高速光耦隔离模块实现输入电压与输出电压的隔离，并依据所述比较电压的状态来控制高速光耦隔离模块的光耦的导通、关断从而驱动放大电路输出低或高电平。本实用新型采用开关量的形式实现了模拟电压的隔离和测量，简化了系统设计，减小了测量电路的体积，提高了测量精度，在交流伺服机构的应用中前景广泛。

Description

一种伺服机构电池电压测试电路

技术领域

本实用新型涉及一种电池电压测试电路，具体指一种伺服机构电池电压测试电路。

背景技术

交流伺服系统能够实现先进且精确的运动控制，因此越来越频繁地出现于多种产业级应用中，尤其是在军用领域和机器人系统中，要求伺服控制系统具有高速度、高精度、高可靠性及高抗干扰能力。

通常，交流伺服系统中编码器靠电池电压供电，一般采用锂电池或者可充电的镍镉电池。当电池电压下降到一定值时，就会造成数据丢失，因此要定期检查电池电压。当电池电压下降到限定值或者出现电池电压报警时，就要及时更换电池。

已有的电池电压测试电路采用调制解调原理及变压器隔离方式实现了信号的隔离传输,电路由放大器、调制器、解调器、整流等部分组成。工作时，由驱动信号 (外加频率为25kHz、峰峰值为15V的方波信号) 的一路作为解调信号，同时方波信号经过整流滤波为输出级电路供电。另一路方波经变压器1传输至电路输入级作为载波信号，同时该方波信号经过整流滤波为输入级电路提供工作电源。变压器2用于传输输入与输出之间的信号，变压器1用于提供隔离电源和载波信号。该电池电压测试电路同样实现了输入电压和输出电压的隔离，并且将输入电压通过变压器传输到输出，根据输出电压的状态来判定电池电压的供电情况，但是由于该电路采用两个变压器，体积比较大，在实际应用中有局限性。

如上所述，在现有技术中，尽管采用不同的方案实现了伺服机构电池电压测试的目的。但是一般电池电压检测电路精度不高、体积大、影响了整个系统的装机使用。

实用新型内容

本实用新型提供一种伺服机构电池电压测试电路，具有结构简单合理、精度高、体积小、运行可靠的特点，同时能与各种执行机构配套使用。

为此，所采用的技术方案为：

一种伺服机构电池电压测试电路，该测试电路包括电压比较模块、高速光耦隔离模块、驱动放大模块；输入电压经过所述电压比较模块后产生比较电压，将该比较电压送到所述高速光耦隔离模块实现输入电压与输出电压的隔离，并依据所述比较电压的状态来控制高速光耦隔离模块的光耦的导通、关断从而驱动放大电路输出低或高电平。

所述电压比较模块由电压比较器IC1、电阻R1、R2、R3、R4和稳压管Dz1、Dz2组成；电压比较器IC1的负向输入端与电阻R3、稳压管Dz2连接，该稳压管Dz2的另一端接地；电阻R3的另一端与输入电压和电阻R4连接，电阻R4的另一端与稳压管Dz1的一端连接，该稳压管Dz1的另一端接地，输入电压分别与电阻R1、电阻R3、电阻R4的一端连接，电阻R1的另一端与电压比较器IC1的正向输入端连接，电压比较器IC1的正向输入端与地之间并联第二电阻R2；所述电压比较器IC1的第一管脚与所述高速光耦隔离模块的光耦IC2的第六管脚连接，电压比较器IC1的第八管脚与光耦IC2的第一管脚通过电阻R5连接。

所述电阻R2上并联电容C1。

所述驱动放大电路由电阻R6、R7、R8、三极管T1组成；所述高速光耦隔离模块的光耦IC2输出端的供电电压端分别接电阻R6、三极管T1的集电极，电阻R6的另一端分别接三极管T1的基极和电阻R8，该电阻R8的另一端接地，所述三极管T1的发射极接电阻R7，该电阻R7的另一端接地。

所述高速光耦隔离模块的光耦IC2输出端的供电端和地之间连接电容C2。

本实用新型采用开关量的形式实现了模拟电压的隔离和测量，简化了系统设计，减小了测量电路的体积，提高了测量精度，在交流伺服机构的应用中前景广泛。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1，一种伺服机构电池电压测试电路，包括电压比较模块、高速光耦隔离模块、驱动放大模块。该实用新型所要实现的功能是通过对输出端电压的检测，来测量输入端的电池电压供电情况。输入电压经过所述电压比较模块中的电阻分压后连接到电压比较模块中电压比较器的正向输入端，该电压比较模块的负向输入端设置为基准电压，将电压比较器的正向输入端电压与基准电压进行比较，产生比较电压，并将此比较电压送到高速光耦隔离模块的光耦的输入端；所述的高速光耦隔离模块主要功能是实现输入电压与输出电压的隔离，并依据比较电压的状态来控制高速光耦的导通、关断，并输出高、低电平；所述的驱动放大电路主要是通过三极管的扩流实现对负载的驱动。

所述电压比较模块由电压比较器IC1、电阻R1、R2、R3、R4和稳压管Dz1、Dz2组成；电压比较器IC1的负向输入端与电阻R3、稳压管Dz2连接，该稳压管Dz2的另一端接地；电阻R3的另一端与输入电压和电阻R4连接，电阻R4的另一端与稳压管Dz1的一端连接，该稳压管Dz1的另一端接地，输入电压分别与电阻R1、R3、R4的一端连接，电阻R1的另一端与电压比较器IC1的正向输入端连接，电压比较器IC1的正向输入端与地之间并联第二电阻R2和电容C1；所述电压比较器IC1的第一管脚与所述高速光耦隔离模块的光耦IC2的第六管脚连接，电压比较器IC1的第八管脚与光耦IC2的第一管脚通过电阻R5连接。

在单限电压比较器IC1中，输入电压在基准电压附近的任何微小变化，都将引起输出电压的跃变。因此，在电阻R2上并联电容C1，提高抗干扰能力。

所述驱动放大电路由电阻R6、R7、R8、三极管T1组成；所述高速光耦隔离模块的光耦IC2输出端的供电电压端分别接电阻R6、三极管T1的集电极，电阻R6的另一端分别接三极管T1的基极和电阻R8，该电阻R8的另一端接地，所述三极管T1的发射极接电阻R7，该电阻R7的另一端接地。

所述高速光耦隔离模块的光耦IC2输出端的供电端和地之间连接高频特性良好的电容C2。该电容C2的作用是吸收电源线上的纹波，减小高速光耦IC2输入端有开关工作时对电源的冲击。在实验中发现该电容的作用十分明显，接上电容后输出波形不仅延迟减小而且波形变陡。

输入电压的一路通过电阻R1和R2分压后连接到电压比较器IC1的正向输入端，输入电压的另一路通过电阻R3和稳压管Dz2稳压，稳压后的基准电压连接到电压比较器IC1的负向输入端。通过设置电阻R3的阻值，使稳压管Dz2工作在温漂最小的电流（7.5mA）下，因此，电路在三温条件下基准电压漂移很小，精度高。输入电压还通过电阻R4和稳压管Dz1稳压后给比较器IC1和高速光耦IC2供电。高速光耦IC2内部的发光二极管正向压降为1.2-1.7V，正向电流为6.5-15mA，光敏管导通。当发光二极管导通电流很大时对供电电压有较大冲击，尤其是数字波形较陡时，上升、下降沿的频谱很宽，会造成相当大的尖峰脉冲噪声，足以使模拟电路产生自激，A/D不能正常工作。所以在可能的情况下，起限流作用的电阻R5应尽量取大，使通过光耦的电流为7-10mA之间。

使用中，当电压比较器IC1正向输入端的电池电压低于基准电压时，电压比较器IC1的输出为低电平，高速光耦IC2内部的光电二极管导通，继而高速光耦IC2内部的三极管也随之导通，高速光耦IC2的输出端输出低电平，导致第一三极管T1关断，电路输出为低电平，表明电池电压供电不足，需要更换电池。相反的，当比较器IC1正向输入端的电压高于基准电压时，比较器IC1的输出为高电平，高速光耦IC2内部的光电二极管关断，因此高速光耦IC2内部的三极管也关断，高速光耦IC2的输出端输出高电平，引起第一三极管T1导通，电路输出为高电平，表明电池电压供电正常。

本实用新型电路元件的选择：图1中电压比较器芯片IC1为LM393，光电耦合器IC2的型号为OLI500，三极管T1的型号为3CG130B。稳压管Dz1的型号为1N5248、稳压管Dz2的型号为IN829。

Claims (5)

1.一种伺服机构电池电压测试电路，其特征在于：该测试电路包括电压比较模块、高速光耦隔离模块、驱动放大模块；输入电压经过所述电压比较模块后产生比较电压，将该比较电压送到所述高速光耦隔离模块实现输入电压与输出电压的隔离，并依据所述比较电压的状态来控制高速光耦隔离模块的光耦的导通、关断从而驱动放大电路输出低或高电平。

2.如权利要求1所述的一种伺服机构电池电压测试电路，其特征在于：所述电压比较模块由电压比较器IC1、电阻R1、R2、R3、R4和稳压管Dz1、Dz2组成；电压比较器IC1的负向输入端与电阻R3、稳压管Dz2连接，该稳压管Dz2的另一端接地；电阻R3的另一端与输入电压和电阻R4连接，电阻R4的另一端与稳压管Dz1的一端连接，该稳压管Dz1的另一端接地，输入电压分别与电阻R1、电阻R3、电阻R4的一端连接，电阻R1的另一端与电压比较器IC1的正向输入端连接，电压比较器IC1的正向输入端与地之间并联第二电阻R2；所述电压比较器IC1的第一管脚与所述高速光耦隔离模块的光耦IC2的第六管脚连接，电压比较器IC1的第八管脚与光耦IC2的第一管脚通过电阻R5连接。

3.如权利要求2所述的一种伺服机构电池电压测试电路，其特征在于：所述电阻R2上并联电容C1。

4.如权利要求1所述的一种伺服机构电池电压测试电路，其特征在于：所述驱动放大电路由电阻R6、R7、R8、三极管T1组成；所述高速光耦隔离模块的光耦IC2输出端的供电电压端分别接电阻R6、三极管T1的集电极，电阻R6的另一端分别接三极管T1的基极和电阻R8，该电阻R8的另一端接地，所述三极管T1的发射极接电阻R7，该电阻R7的另一端接地。

5.如权利要求4所述的一种伺服机构电池电压测试电路，其特征在于：所述高速光耦隔离模块的光耦IC2输出端的供电端和地之间连接电容C2。