CN207732466U - 接触式模拟串口通信的自动充电装置及机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种接触式模拟串口通信的自动充电装置及机器人，该装置的充电单元包括充电电池、与充电电池连接的两个第一接触片和第一电压转换模块、与第一电压转换模块连接的第一单片机，第一单片机的数据输出线和数据接收线均与一个第一接触片连接，电源单元包括与外接电源连接的第二电压转换模块、与第二电压转换模块连接的第三电压转换模块和两个第二接触片、与第三电压转换模块连接的第二单片机、与第二单片机连接的接触检测模块，第二单片机的数据输出线和数据接收线均与一个第二接触片连接，第二电压转换模块与两个第二接触片连接的线路上设置有第一继电器，本实用新型能够防止误触发且具有接触面积小、使用部件少、稳定可靠的优点。
Description
技术领域
本实用新型属于自动充电技术领域，具体涉及一种接触式模拟串口通信的自动充电装置及机器人。
背景技术
目前，机器人有线自动充电装置的充电端一般包括3个接触片，其中一个接触片用于通讯，或2个接触片，但是需要加触碰开关配合红外通讯来实现通讯。但是，采用3个接触片时，由于接触片较多，因此接触片会占用更多的面积；而使用红外通讯等传感器通讯则需要设置额外的红外通讯模块等器件。
实用新型内容
本实用新型是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能够防止误触发且具有接触面积小、使用部件少、稳定可靠的优点的接触式模拟串口通信的自动充电装置及机器人。
本实用新型提供了一种接触式模拟串口通信的自动充电装置，其特征在于，包括：充电单元，包括：充电电池、与所述充电电池的正负两极分别连接的两个第一接触片、与所述充电电池连接用于将所述充电电池的电压转换为安全电压的第一电压转换模块、以及与所述第一电压模块组成检测回路的第一单片机，所述第一单片机的数据输出线和数据接收线均与其中一个所述第一接触片连接；以及
电源单元，包括：与外接电源连接用于将所述外接电源的电压转换为可供所述充电单元充电的电压的第二电压转换模块、与所述第二电压转换模块连接用于将所述第二电压转换模块的电压转换为安全电压的第三电压转换模块、与所述第二电压转换模块的正负两极分别连接的两个第二接触片、与所述第三电压转换模块组成检测回路的第二单片机、以及与所述第二单片机连接用于检测所述两个第一接触片和所述两个第二接触片是否接触良好的接触检测模块，所述第二单片机的数据输出线和数据接收线均与其中一个所述第二接触片连接，所述第二电压转换模块与两个所述第二接触片连接的线路上设置有第一继电器，所述第一继电器与所述第二单片机连接；
所述第一继电器正常处于断开状态，所述第二单片机接收到所述第一单片机返回的串口信号后，控制所述第一继电器闭合，所述电源单元为所述充电单元充电。
进一步，在本实用新型提供的接触式模拟串口通信的自动充电装置中，还可以具有这样的特征：其中，所述充电电池与两个所述第一接触片连接的电路上设置有第二继电器，所述第二继电器与所述第一单片机连接，所述第二继电器正常处于断开状态，在接收到所述第二单片机发送的串口通讯信号后，所述第一单片机控制所述第二继电器闭合。
进一步，在本实用新型提供的接触式模拟串口通信的自动充电装置中，还可以具有这样的特征：其中，所述充电电池与两个所述第一接触片连接的电路上设置有防反保护电路。
进一步，在本实用新型提供的接触式模拟串口通信的自动充电装置中，还可以具有这样的特征：其中，所述第一单片机和所述第二单片机的数据接收线上均设置有光耦隔离模块，用于检测线路上的通讯数据。
进一步，在本实用新型提供的接触式模拟串口通信的自动充电装置中，还可以具有这样的特征：其中，所述第一单片机和所述第二单片机的数据输出线上均设置有二极管。
进一步，在本实用新型提供的接触式模拟串口通信的自动充电装置中，还可以具有这样的特征：其中，所述安全电压为5V。
本实用新型还提供一种机器人，其特征在于，包括：上述的接触式模拟串口通信的自动充电装置。
本实用新型的优点如下：
根据本实用新型所涉及的接触式模拟串口通信的自动充电装置，因为第一单片机的数据输出线和数据接收线、电源单元为充电单元充电的充电线均集成在一个第一接触片上，第二单片机的数据输出线和数据接收线、充电时的充电线均集成在一个第二接触片上，因此，电源单元为充电单元充电时，第一接触片和第二接触片接触后，既能进行信号通信，又能作为充电时的导线，不需要再增加额外的接触片，减少了接触面积，较少了多余接触片的占用空间，并且由于采用单片机发送串口信号进行通信确认，避免了误触发而导致触电，并且也不需要设置额外的红外通讯等器件。
本实用新型的机器人，由于采用本实用新型的接触式模拟串口通信的自动充电装置，第一接触片和第二接触片接触后，既能进行信号通信，又能作为充电时的导线，不需要再增加额外的接触片，减少了接触面积，在电源单元被误触发后，充电电路不会接通，避免了误触发而导致触电，并且也不需要设置额外的红外通讯等器件。
附图说明
图1是本实施例中接触式模拟串口通信的自动充电装置的充电单元的电路示意图；
图2是本实施例中接触式模拟串口通信的自动充电装置的电源单元的电路示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本实用新型接触式模拟串口通信的自动充电装置及机器人作具体阐述。
<结构一>
在本实施例中，接触式模拟串口通信的自动充电装置包括充电单元10和电源单元20。电源单元20为充电单元10提供电能。
充电单元10包含：充电电池11、两个第一接触片12、第一电压转换模块13和第一单片机14。
两个第一接触片12分别与充电电池11的正负两极连接，第一电压转换模块13与充电电池11连接，并将充电电池11的电压转换为安全电压，该安全电压为人体接触的安全电压。第一单片机14与第一电压转换模块13组成检测回路。第一电压转换模块13将充电电池11的电压转换后为第一单片机14提供电能。第一单片机14的数据输出线TX和数据接收线RX均与其中一个第一接触片12连接，该第一接触片12既能在电源单元20为充电单元10充电时作为充电线，又能作为第一单片机14发出的串口信号的输出线TX和接收串口信号的接收线RX。
在本实施例中，安全电压为5V，当然也可以为小于36V的其它电压。以图1中方向看，第一单片机14的数据输出线和数据输入线均与上端的第一接触片12连接。充电电池11的电压为58V，当然也可以为其它电压。
在本实施例中，充电电池11与两个第一接触片12连接的电路上设置有第二继电器15，第二继电器15与第一单片机14连接，第二继电器15正常处于断开状态，在接收到电源单元20发送的串口通讯信号后，第一单片机14控制第二继电器15闭合。
在本实施例中，充电电池11与两个第一接触片12连接的电路上还设置有防反保护电路16，用于在电源单元20与充电单元10连接后，当发生电源单元20的供电电压低于充电单元10的充电电池11 的电压时，防止充电电池11反为电源单元20充电。
在本实施例中，第一单片机14的数据接收线RX上设置有光耦隔离模块17，用于检测线路上的通讯数据。
在本实施例中，第一单片机14的数据输出线TX上设置有二极管 18，二极管18仅允许电流朝第一接触片12流动。
电源单元20包含：第二电压转换模块21、第三电压转换模块22、两个第二接触片23、第二单片机24、第一继电器25和接触检测模块26。
第二电压转换模块21与外接电源200连接，用于将外接电源200 的电压转换为可供充电单元10充电的电压。在本实施例中，外接电源为220V交流电，第二电压转换模块21将220V交流电转换为58V电压。第二电压转换模块21转换的58V电压为充电电池11充电。
第二电压转换模块21的正负两级分别与两个第二接触片23连接，且第二电压转换模块21与两个第二接触片23连接的线路上设置有第一继电器25，第一继电器25与第二单片机24连接。第一继电器25在正常处于断开状态，即使外界将两个第二接触片23导通，第二电压转换模块21与两个第二接触片23组成的充电回路仍旧为开路，只有当第二单片机24接收到第一单片机14返回的串口信号后，才控制第一继电器25闭合，第二电压转换模块21才能为外接设备充电。
第三电压转换模块22与第二电压转换模块21连接用于将第二电压转换模块21的电压转换为安全电压。第三电压转换模块22与第二单片机24组成检测回路，第三电压转换模块22用转换后的安全电压为第二单片机24提供电能。第二单片机24的数据输出线TX与数据输入线RX均与其中一个第二接触片23连接。该第二接触片23既能在电源单元20为充电单元10充电时作为充电线，又能作为第二单片机24发出的串口信号的输出线TX和接收串口信号的接收线RX，减少了接触片的数量。
接触检测模块26与第二接触片23连接，当两个第一接触片12 与两个第二接触片23充分接触后，会触发接触检测模块26的开关闭合，接触检测模块26会给第二单片机24发送一个信号，第二单片机 24接触到该信号后，向第一单片机14发送一个串口通讯信号。
在本实施例中，第三电压转换模块22将第二电压转换模块21的电压转换为5V的安全电压，当然也可以为小于36V的其它电压。以图2中方向看，第二单片机24的数据输出线和数据接收线均与上端的第二接触片23连接，且在电源单元20为充电单元10时，该第二接触片23与集成通信和导线功能的第一接触片12相接触。接触检测模块26包括检测两个第一接触片12与两个第二接触片23是否良好接触的传感器，该传感器具有导通和断开电路的功能，在电源单元 20未对外接设备充电时，传感器与第二单片机24形成的回路处于断开状态，只有当两个第一接触片12与两个第二接触片23接触良好时，才能将该传感器的开关闭合，此时向传感器向第二单片机24发送接触良好的信号。
在本实施例中，第二单片机24的数据接收线RX上设置有光耦隔离模块27，用于检测线路上的通讯数据。
在本实施例中，第二单片机24的数据输出线TX上均设置有二极管28，二极管18仅允许电流朝第二接触片23流动。
充电过程：
当电源单元20为充电单元10充电时，两个第一接触片12与两个第二接触片23接触，当两个第一接触片12与两个第二接触片23 充分接触时，即两个第一接触片12将两个第二接触片23按压到一定程度后会触发接触检测模块26的开关闭合，接触检测模块26向第二单片机24发送一个接触良好的信号，然后，第二单片机24向第一单片机14发送一个5V的TTL串口通讯信号，该串口通讯信号经过电源单元20侧的数据输出线TX、第二接触片23、第一接触片12、充电单元10侧的信号接收线RX，被光耦隔离模块17检测到后发送给第一单片机14。
其中，串口通讯信号的数据格式为：
串口通讯信号传输时，一个字符一个字符地传输，每个字符一位一位地传输，并且传输一个字符时，总是以“起始位”开始，以“停止位”结束，字符之间没有固定的时间间隔要求。
每一个字符的前面都有一位起始位(低电平)，字符本身由7位数据位组成，接着字符后面是一位校验位(检验位可以是奇校验、偶校验或无校验位)，最后是一位或一位半或二位停止位，停止位后面是不定长的空闲位，停止位和空闲位都规定为高电平。
第一单片机14接收到此5V的TTL串口通讯信号后，返回一个对应的串口通讯信号，该串口通讯信号经过充电单元10侧的数据输出线TX、第一接触片12、第二接触片23、电源单元20侧的信号接收线RX，被光耦隔离模块27检测到后发送给第二单片机24。同时，第一单片机14接收到此5V的TTL串口通讯信号后，控制第二继电器 15闭合。第二单片机24接收到第一单片机14返回的串口通讯信号后，控制第一继电器25闭合，此时，第二电压转换模块21与充电电池11的充电回路连通，开始充电。
<结构二>
机器人包括上述接触式模拟串口通信的自动充电装置。
上述实施方式为本实用新型的优选案例，并不用来限制本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种接触式模拟串口通信的自动充电装置，其特征在于，包括：
充电单元，包括：充电电池、与所述充电电池的正负两极分别连接的两个第一接触片、与所述充电电池连接用于将所述充电电池的电压转换为安全电压的第一电压转换模块、以及与所述第一电压转换模块组成检测回路的第一单片机，所述第一单片机的数据输出线和数据接收线均与其中一个所述第一接触片连接；以及
电源单元，包括：与外接电源连接用于将所述外接电源的电压转换为可供所述充电单元充电的电压的第二电压转换模块、与所述第二电压转换模块连接用于将所述第二电压转换模块的电压转换为安全电压的第三电压转换模块、与所述第二电压转换模块的正负两极分别连接的两个第二接触片、与所述第三电压转换模块组成检测回路的第二单片机、以及与所述第二单片机连接用于检测所述两个第一接触片和所述两个第二接触片是否接触良好的接触检测模块，所述第二单片机的数据输出线和数据接收线均与其中一个所述第二接触片连接，所述第二电压转换模块与两个所述第二接触片连接的线路上设置有第一继电器，所述第一继电器与所述第二单片机连接；
所述第一继电器正常处于断开状态，所述第二单片机接收到所述第一单片机返回的串口信号后，控制所述第一继电器闭合，所述电源单元为所述充电单元充电。
2.根据权利要求1所述的接触式模拟串口通信的自动充电装置，其特征在于：
其中，所述充电电池与两个所述第一接触片连接的电路上设置有第二继电器，所述第二继电器与所述第一单片机连接，所述第二继电器正常处于断开状态，在接收到所述第二单片机发送的串口通讯信号后，所述第一单片机控制所述第二继电器闭合。
3.根据权利要求1所述的接触式模拟串口通信的自动充电装置，其特征在于：
其中，所述充电电池与两个所述第一接触片连接的电路上设置有防反保护电路。
4.根据权利要求1所述的接触式模拟串口通信的自动充电装置，其特征在于：
其中，所述第一单片机和所述第二单片机的数据接收线上均设置有光耦隔离模块，用于检测线路上的通讯数据。
5.根据权利要求1所述的接触式模拟串口通信的自动充电装置，其特征在于：
其中，所述第一单片机和所述第二单片机的数据输出线上均设置有二极管。
6.根据权利要求1所述的接触式模拟串口通信的自动充电装置，其特征在于：
其中，所述安全电压为5V。
7.一种机器人，其特征在于，包括：权利要求1至6任一权利要求所述的接触式模拟串口通信的自动充电装置。
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