CN214205012U - 用于机器人电池的低频无线充电功率控制装置 - Google Patents
用于机器人电池的低频无线充电功率控制装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN214205012U CN214205012U CN202023001773.1U CN202023001773U CN214205012U CN 214205012 U CN214205012 U CN 214205012U CN 202023001773 U CN202023001773 U CN 202023001773U CN 214205012 U CN214205012 U CN 214205012U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- resistor
- low
- operational amplifier
- wireless power
- capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 40
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种用于机器人电池的低频无线充电功率控制装置，其技术特点是：无线充电发射电路板包括无线功率发射电路、无线功率发射PWM主控MCU和低频接收电路，该无线功率发射PWM主控MCU的输入端和输出端分别与低频接收电路相连接和无线功率发射电路相连接；无线充电接收电路板包括无线功率接收电路、无线功率接收主控MCU和低频发射电路，无线功率接收主控MCU通过输入端和输出端分别与无线功率接收电路及低频发射电路相连接，无线功率接收电路与机器人电池相连接为其充电。本实用新型设计合理，实现小环路反馈功率控制功能，具有可靠性高、电磁兼容性能好、成本低、体积小等特点，可广泛用于机器人供电可充电电池的无线充电系统功率控制场所中。
Description
技术领域
本实用新型属于充电控制技术领域，涉及机器人电池充电控制装置，尤其是一种用于机器人电池的低频无线充电功率控制装置。
背景技术
机器人可充电电池的无线充电系统一般包括无线功率发射系统和无线功率接收系统两大部分，其中无线功率发射系统由电源电路、PWM控制电路、功放及功率发射天线、射频反馈接收电路组成；无线功率接收系统由功率接收天线、交直流转换电路、电池充电及管理电路、射频反馈发射电路组成。电源电路给PWM控制电路、功放及功率发射天线、射频反馈接收电路供电，PWM控制电路输出占空比可变的方波信号给功放及功率发射天线，功率脉冲由相距一定距离内的功率接收天线接收，交流的功率脉冲由交直流转换电路变换为功率直流给电池充电及管理电路供电，再由电池充电及管理电路向机器人可充电电池充电。
为了保证对机器人可充电电池进行无线充电的过程安全可控，电池充电及管理电路实时监控电池充电状态，并将电池充电状态编码输出给射频反馈发射电路，再由射频反馈接收电路输出给PWM控制电路完成功率闭环控制。其射频反馈发射电路、射频反馈接收电路一般采用市售315MHz或433MHz无线收发模组电路、蓝牙无线收发模组电路等类似设计，射频设计及整机高频电磁兼容设计成本较高，整机高频电磁兼容设计难度较大，对机器人可充电电池的无线充电系统的可靠性、适用性有不利影响。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于机器人电池的低频无线充电功率控制装置，解决现有机器人电池无线充电系统中使用高频无线模组存在的成本高、电磁兼容性差、可靠性低等问题。
本实用新型解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种用于机器人电池的低频无线充电功率控制装置，包括无线充电发射电路板和无线充电接收电路板，所述无线充电发射电路板包括无线功率发射电路、无线功率发射PWM主控MCU 和低频接收电路，该无线功率发射PWM主控MCU通过输入接口与低频接收电路相连接，该无线功率发射PWM主控MCU通过输出接口与无线功率发射电路相连接；所述无线充电接收电路板包括无线功率接收电路、无线功率接收主控MCU和低频发射电路，所述无线功率接收主控 MCU通过输入端与无线功率接收电路相连接，无线功率接收主控MCU通过控制端口与低频发射电路相连接，无线功率接收电路与机器人电池相连接为其充电。
进一步，所述低频接收电路为小于100kHz接收电路，所述低频发射电路为小于100kHz 发射电路。
进一步，所述低频发射电路包括三极管Q2、小体积磁芯电感L3、电阻R11、电容C40和二极管D7，所述三极管Q2的b极通过电阻R11与无线功率接收主控MCU的控制端口相连接，该三极管Q2的e极接地，三极管Q2的c极与二极管D7的正极、小体积磁芯电感L3的一端相连接，所述二极管D7的负极、小体积磁芯电感L3的另一端及电容C40一端与5V电源相连接，电容C40的另一端接地；
所述低频接收电路包括小功率磁芯接收电感L2、第一运算放大器、第二运算放大器，所述小功率磁芯接收电感L2两端分别连接电容C33和电容C34的一端，所述电容C34的另一端通过电阻R22连接第一运算放大器的正向输入端及电阻R21；电容C33的另一端通过电阻R25 连接第一运算放大器的反向输入端、电阻R23及电容C35；第一运算放大器的电源端连接 DC3.3V电源，DC3.3V电源还与电阻R27相连接，电阻R27的另一端分别连接电阻R21的另一端及电容C32、电阻R26，电容C32、电阻R26的另一端接地，电阻R27和电阻R26对电源分压取得运算放大器偏置电压VR；第一运算放大器的输出端与电阻R23、电容C35的另一端以及电容C31相连接，电容C31的另一端连接电阻R20，电阻R20的另一端连接第二运算放大器的反向输入端，第二运算放大器正向输入端连接运算放大器偏置电压VR，第二运算放大器的输出端通过电阻R24连接第二运算放大器的反向输入端，第二运算放大器的输出信号连接无线功率发射PWM主控MCU的输入端。
进一步，所述第一运算放大器、第二运算放大器采用一片AD8552芯片。
本实用新型的优点和积极效果是：
1、本实用新型采用低频电磁收发电路实现小环路反馈功率控制功能，具有可靠性高、电磁兼容性能好、成本低、体积小等特点，可广泛用于机器人供电可充电电池的无线充电系统功率控制场所中。
2、本实用新型采用3kHz收发射电路，其硬件实现容易，可大大缩短产品的设计周期，同时，因其收发速率较低，抗干扰性远高于射频收发模块，可靠性极高。
3、本实用新型采用小体积磁芯电感做收发天线，天线尺寸远小于射频天线，三极管、运放体积、成本亦远远低于无线收发专用IC，成本低廉、体积小巧，研发产品可在短时间内达到稳定，对工程师要求较低，即人力成本低，产品更易于大批量生产。
附图说明
图1为本实用新型的用于机器人电池的低频无线充电功率控制装置方框图；
图2为本实用新型的3kHz发射电路图；
图3为本实用新型的3kHz接收电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述。
一种用于机器人电池的低频无线充电功率控制装置，如图1所示，包括无线充电发射电路板和无线充电接收电路板，所述无线充电发射电路板包括：无线功率发射电路、无线功率发射PWM主控MCU和3kHz接收电路，该无线功率发射PWM主控MCU通过输入接口与3kHz接收电路相连接，无线功率发射PWM主控MCU通过输出接口与无线功率发射电路相连接；所述无线充电接收电路板包括：无线功率接收电路、无线功率接收主控MCU和3kHz发射电路；所述无线功率接收主控MCU通过输入端与无线功率接收电路相连接，无线功率接收主控MCU通过控制端口与3kHz发射电路相连接，无线功率接收电路与机器人电池相连接为其充电。
本实施例以3kHz接收电路和3kHz发射电路为例进行说明，实际上只要是低于100kHz接收电路和100kHz发射电路即可实现本实用新型的功能。
本实用新型中的无线功率发射电路、无线功率接收电路均采用常规电路即可实现，其与主控MCU的连接、控制、检测方式均采用常规设计，并非本实用新型的创新内容，在此不再详述，下面主要对3kHz发射电路、3kHz接收电路的结构及原理进行说明。
如图2所示，3kHz发射电路包括三极管Q2、小体积磁芯电感L3、电阻R11、电容C40和二极管D7，三极管Q2采用9014三极管，该三极管Q2的b极通过电阻R11与无线功率接收主控MCU的控制端口相连接，三极管Q2的e极接地，三极管Q2的c极与二极管D7的正极、小体积磁芯电感L3的一端相连接，二极管D7的负极、小体积磁芯电感L3的另一端及电容 C40一端与5V电源相连接，电容C40的另一端接地。在本电路中，无线功率接收主控MCU产生的充电电池信息编码的3kHz低频控制信号，经三极管Q2推动L3小功率磁芯电感，向3kHz 接收电路的小功率磁芯接收电感发射。本实施例以3kHz发射电路为例进行说明，实际上该电路为一种通用脉冲发射电路，可采用任何分立元件，或集成电路，只要开关功率满足小体积磁芯电感在近距离内能够正常收发脉冲信息均可实现。
如图3所示，3kHz接收电路包括：小功率磁芯接收电感L2、运算放大器U9A、运算放大器U8B以及相应的电阻、电容，在本实施例中，运算放大器U9A、运算放大器U8B采用一片AD8552芯片实现。所述磁芯接收电感L2两端分别连接电容C33和电容C34的一端，所述电容C34的另一端通过电阻R22连接运算放大器U9A的正向输入端(管脚3)及电阻R21；电容 C33的另一端通过电阻R25连接运算放大器U9A的反向输入端(管脚2)、电阻R23及电容C35； U9A的电源端(管脚8)连接DC3.3V电源，DC3.3V电源还与电阻R27相连接，电阻R27的另一端分别连接电阻R21的另一端及电容C32、电阻R26，电容C32、电阻R26的另一端接地，电阻R27和电阻R26对电源分压取得运算放大器偏置电压VR；U9A的输出端(管脚1)与电阻R23、电容C35的另一端以及电容C31相连接，电容C31的另一端连接电阻R20，电阻R20 的另一端连接运算放大器U8B的反向输入端(管脚6)，运算放大器U8B正向输入端(管脚5) 连接运算放大器偏置电压VR，运算放大器U8B的输出端(管脚7)通过电阻R24连接运算放大器U8B的反向输入端(管脚6)，运算放大器U8B的输出信号连接无线功率发射PWM主控MCU 的输入端。在本电路中，来自小功率磁芯接收电感L2的控制低频脉冲，经U9A低频选频放大后，由U8B二次整放大输出至MCU进行数字滤波并解码成为相应PWM占空比控制值输出。本实施例以3kHz接收电路为例进行说明，实际上该接收电路可用分立元件、通用运算放大器、专用脉冲接收IC，只要能够对低频3KHz进行选频均可实现。
本实用新型的工作原理为：无线功率发射PWM主控MCU以最小功率的PWM输出给无线功率发射电路，无线功率发射电路进行功率放大由功率天线发射。无线功率发射电路发射的功率脉冲由无线功率接收电路接收后，由无线功率接收电路提供给机器人电池(可充电电池)。无线功率接收电路同时检测电池充电的充电电压、电流等参数并传至无线功率接收主控MCU，无线功率接收主控MCU编码发至3kHz发射电路，经3kHz接收电路接收并传至无线功率发射 PWM主控MCU，无线功率发射PWM主控MCU解码得出调整PWM占空比数据改变PWM占空比，从而实现小环路反馈功率控制功能。
本实用新型以3kHz低频为例进行，实际上可使用低于100KHz的其他低频信号替代，只要能够有效接收发射控制编码信息，不会受到主回路功率脉冲干扰，均可实现。
需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。
Claims (4)
1.一种用于机器人电池的低频无线充电功率控制装置，包括无线充电发射电路板和无线充电接收电路板，其特征在于：所述无线充电发射电路板包括无线功率发射电路、无线功率发射PWM主控MCU和低频接收电路，该无线功率发射PWM主控MCU通过输入接口与低频接收电路相连接，该无线功率发射PWM主控MCU通过输出接口与无线功率发射电路相连接；所述无线充电接收电路板包括无线功率接收电路、无线功率接收主控MCU和低频发射电路，所述无线功率接收主控MCU通过输入端与无线功率接收电路相连接，无线功率接收主控MCU通过控制端口与低频发射电路相连接，无线功率接收电路与机器人电池相连接为其充电。
2.根据权利要求1所述的用于机器人电池的低频无线充电功率控制装置，其特征在于：所述低频接收电路为小于100kHz接收电路，所述低频发射电路为小于100kHz发射电路。
3.根据权利要求2所述的用于机器人电池的低频无线充电功率控制装置，其特征在于：所述低频发射电路包括三极管Q2、小体积磁芯电感L3、电阻R11、电容C40和二极管D7，所述三极管Q2的b极通过电阻R11与无线功率接收主控MCU的控制端口相连接，该三极管Q2的e极接地，三极管Q2的c极与二极管D7的正极、小体积磁芯电感L3的一端相连接，所述二极管D7的负极、小体积磁芯电感L3的另一端及电容C40一端与5V电源相连接，电容C40的另一端接地；
所述低频接收电路包括小功率磁芯接收电感L2、第一运算放大器、第二运算放大器，所述小功率磁芯接收电感L2两端分别连接电容C33和电容C34的一端，所述电容C34的另一端通过电阻R22连接第一运算放大器的正向输入端及电阻R21；电容C33的另一端通过电阻R25连接第一运算放大器的反向输入端、电阻R23及电容C35；第一运算放大器的电源端连接DC3.3V电源，DC3.3V电源还与电阻R27相连接，电阻R27的另一端分别连接电阻R21的另一端及电容C32、电阻R26，电容C32、电阻R26的另一端接地，电阻R27和电阻R26对电源分压取得运算放大器偏置电压VR；第一运算放大器的输出端与电阻R23、电容C35的另一端以及电容C31相连接，电容C31的另一端连接电阻R20，电阻R20的另一端连接第二运算放大器的反向输入端，第二运算放大器正向输入端连接运算放大器偏置电压VR，第二运算放大器的输出端通过电阻R24连接第二运算放大器的反向输入端，第二运算放大器的输出信号连接无线功率发射PWM主控MCU的输入端。
4.根据权利要求3所述的用于机器人电池的低频无线充电功率控制装置，其特征在于：所述第一运算放大器、第二运算放大器采用一片AD8552芯片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202023001773.1U CN214205012U (zh) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | 用于机器人电池的低频无线充电功率控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202023001773.1U CN214205012U (zh) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | 用于机器人电池的低频无线充电功率控制装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN214205012U true CN214205012U (zh) | 2021-09-14 |
Family
ID=77652396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202023001773.1U Active CN214205012U (zh) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | 用于机器人电池的低频无线充电功率控制装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN214205012U (zh) |
-
2020
- 2020-12-15 CN CN202023001773.1U patent/CN214205012U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106104958B (zh) | 用于与无线电力接收器进行通信的装置和相关方法 | |
| EP0592224B1 (en) | Bidirectional communication system with dual resonant antenna circuit for RF tags | |
| US9099878B2 (en) | Wireless power transmitter and wireless power transceiver | |
| CN104158269A (zh) | 一种无线充电发射器、接收器、充电装置及无线充电方法 | |
| CN101860087B (zh) | 反馈调谐法提高无线能量传输效率的方法和系统 | |
| CN103595145A (zh) | 一种基于公共电感耦合实现高速通讯和无线能量传输的系统 | |
| CN105007249A (zh) | 基于2fsk的无线能量和信号同步传输系统及方法 | |
| CN104158304A (zh) | 移动式自适应能量与信息同步无线传输方法与传输装置 | |
| CN114386539B (zh) | 零功耗节点设备、工作方法及零功耗系统 | |
| CN202331539U (zh) | 一种高频无源rfid模拟前端电路 | |
| CN105188114A (zh) | 短距离超低功耗无线唤醒接收机 | |
| CN110311439A (zh) | 一种基于无线能量传输系统的无线充电方法 | |
| Son et al. | Simultaneous data and power transmission in resonant wireless power system | |
| US20240235272A1 (en) | Cross talk and interference mitigation in dual wireless power transmitter | |
| CN214205012U (zh) | 用于机器人电池的低频无线充电功率控制装置 | |
| KR20140018603A (ko) | Ｒｆｉｄ 리더기, ｒｆｉｄ 태그 및 ｒｆｉｄ 시스템 | |
| CN204633803U (zh) | 基于2fsk的无线能量和信号同步传输电路 | |
| CN209358534U (zh) | 一种调节无线发射功率的电路 | |
| CN213960066U (zh) | 一种植入式医疗器械无线近场通讯主机系统 | |
| CN203480530U (zh) | 用于粮库移动设备的跟踪管理的双频定位节点设备 | |
| CN115515115A (zh) | 频分复用式超高频rfid标签及其响应方法 | |
| CN211530859U (zh) | 一种无线充电发射端、无线充电接收端及无线充电系统 | |
| CN201821344U (zh) | 一种433M 50mW无线收发器 | |
| CN210199800U (zh) | 具有微能量收集、数字编码和射频发射的单片集成电路 | |
| EP3661329B1 (en) | Communication adaptor for converter for driving lighting means |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |