CN220455472U - 一种开关检测装置和机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种开关检测装置和机器人，开关检测装置包括信号发射单元以及信号检测单元；信号发射单元、待测开关以及信号检测单元顺次连接形成目标闭合回路；信号发射单元向待测开关发送脉冲电平；信号检测单元接收通过待测开关传回的脉冲电平，并在脉冲电平存在异常状态时确定待测开关所在的目标闭合回路存在故障。本申请通过相关待测开关发送具有特定规律的脉冲电平，并检测通过待测开关传回的脉冲电平是否存在异常，以此确定待测开关所在回路是否存在故障，解决了现有技术中开关所在回路存在故障时无法及时检测到的技术问题，实现了用极少的元器件即可对待测开关进行检测的技术效果，提高了诊断率，提升了系统安全性和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型实施例涉及检测技术领域，尤其涉及一种开关检测装置和机器人。
背景技术
电气系统通常有外部的IO(Input/Output，输入/输出)功能，一般的电气系统的IO功能由按钮实现，例如，通过按钮控制MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)的GPIO(General-purpose input/output，通用型之输入输出)的电平变化，使得MCU识别到GPIO电平变化后做出响应。
常规的按钮控制回路通常采用如下的方法：A、直接将按钮接入到MCU的GPIO口，当按钮未动作时，MCU的IO口电平为低(高)，当按钮动作时，MCU的IO口电平为高(低)；B、为了防止外部的接口损坏MCU，加入隔离供电和光耦隔离芯片，同样的，当按钮未动作时，由光耦隔离芯片输出给MCU的IO口电平为低(高)，当按钮动作时，由光耦隔离芯片输出给MCU的IO口电平为高(低)。这样，当MCU检测到IO口的电平出现高变低或者低变高时，就认为按钮有动作，从而可以向系统发送控制指令。
当时以上的常规方式存在几点问题：(1)如果系统采用了隔离回路，那么隔离电源或者光耦隔离芯片本身损坏时，MCU的IO口电平将一直维持为高或者低，由于MCU无法知晓隔离电源或者光耦隔离芯片已经存在故障，则当按钮有动作时，MCU无法做出响应。同时，MCU的IO口本身也可能存在故障，导致电平始终维持不变，从而MCU无法对按钮动作做出响应；(2)如果不采用光耦隔离芯片，和(1)类似，当存在MCU本身的IO口故障时，会导致电平一直不变，使得按钮动作无法被检测；(3)MCU本身存在故障的可能，当其出现程序跑飞或者MCU本身故障时，也无法检测急停动作。
因此，在一些高安全性要求的场合，按钮动作无法被检测具有很大的安全隐患，这在一些场景下是无法接受的。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种开关检测装置和机器人，解决了现有技术中开关所在回路存在故障时无法及时检测到的技术问题。
本实用新型实施例提供了一种开关检测装置，所述开关检测装置包括信号发射单元以及信号检测单元；
所述信号发射单元、待测开关以及所述信号检测单元顺次连接形成目标闭合回路；
所述信号发射单元向所述待测开关发送脉冲电平；所述信号检测单元接收通过所述待测开关传回的所述脉冲电平，并在所述脉冲电平存在异常状态时确定所述待测开关所在的目标闭合回路存在故障。
进一步地，所述开关检测装置还包括第一隔离单元以及第二隔离单元；
所述第一隔离单元设置于所述信号发射单元与所述待测开关之间；所述第二隔离单元设置于所述信号检测单元与所述待测开关之间。
进一步地，所述开关检测装置还包括看门狗；所述看门狗与所述信号发射单元电连接；
所述信号发射单元还用于在向所述待测开关发送脉冲电平时，定时向所述看门狗发送喂狗信号；
所述看门狗用于在预设时间内未接收到所述喂狗信号时对所述信号发射单元所在的控制单元进行复位。
进一步地，所述开关检测装置还包括执行单元；所述执行单元与所述看门狗电连接；
所述看门狗还用于在所述预设时间内未接收到所述喂狗信号时控制所述执行单元执行相应的动作。
进一步地，所述开关检测装置还包括至少一个控制单元；
所述信号发射单元和所述信号检测单元集成在同一个所述控制单元中；
或者，所述信号发射单元和所述信号检测单元分别集成在不同的所述控制单元中。
进一步地，所述开关检测装置还包括上位机；
所述上位机与所述信号检测单元、所述执行单元电连接；
所述信号检测单元检测到所述目标闭合回路存在故障时向所述上位机发送告警信号；
所述上位机基于所述告警信号控制所述执行单元执行相应的动作。
进一步地，所述第一隔离单元、所述第二隔离单元包括以下之一：光耦隔离模块、磁隔离模块。
进一步地，所述待测开关包括以下之一：按钮、继电器、常闭开关。
本实用新型实施例还提供了一种机器人，所述机器人包括上述任意实施例中的开关检测装置。
本实用新型实施例公开了一种开关检测装置和机器人，开关检测装置包括信号发射单元以及信号检测单元；信号发射单元、待测开关以及信号检测单元顺次连接形成目标闭合回路；信号发射单元向待测开关发送脉冲电平；信号检测单元接收通过待测开关传回的脉冲电平，并在脉冲电平存在异常状态时确定待测开关所在的目标闭合回路存在故障。本申请通过相关待测开关发送具有特定规律的脉冲电平，并检测通过待测开关传回的脉冲电平是否存在异常，以此确定待测开关所在回路是否存在故障，解决了现有技术中开关所在回路存在故障时无法及时检测到的技术问题，实现了用极少的元器件即可对待测开关进行检测的技术效果，提高了诊断率，提升了系统安全性和可靠性。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的一种开关检测装置的结构图；
图2是本实用新型实施例提供的另一种开关检测装置的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。本实用新型下述各个实施例可以单独执行，各个实施例之间也可以相互结合执行，本实用新型实施例对此不作具体限制。
图1是本实用新型实施例提供的一种开关检测装置的结构图。如图1所示，该开关检测装置包括信号发射单元10以及信号检测单元20；信号发射单元10、待测开关30以及信号检测单元20顺次连接形成目标闭合回路。
信号发射单元10向待测开关30发送脉冲电平；信号检测单元20接收通过待测开关30传回的脉冲电平，并在脉冲电平存在异常状态时确定待测开关30所在的目标闭合回路存在故障。可选地，待测开关30包括以下之一：按钮、继电器、常闭开关。
具体地，参见图1，待测开关30通常为常闭开关，则信号发射单元10向待测开关30发出脉冲电平之后，正常情况下，信号检测单元20检测到的待测开关30传回的信号也为脉冲电平，此时认为待测开关30为常闭状态，没有动作，且待测开关30所在的目标闭合回路状态正常。
当待测开关30出现故障断开时，信号检测单元20检测不到待测开关30传回的信号，此时信号检测单元20确定待测开关30所在的目标闭合回路存在故障，信号检测单元20执行预设的故障警示动作，包括向执行单元发送停止运行的控制指令，或向上位机发出告警信号，以使上位机控制执行单元执行相应的动作。
当待测开关30出现虚接或断线等状态异常的故障时，信号检测单元20检测到的传回的信号可能出现频率失常或断断续续的状况，与原始的脉冲电平差异较大，还可能出现检测不到传回的脉冲电平的情况，则此时信号检测单元20同样可以确定待测开关30所在的目标闭合回路存在故障，信号检测单元20执行预设的故障警示动作；
当信号发射单元10的发射接口存在故障，或者，信号检测单元20的接收接口存在故障，或者，信号发射单元10的发射接口和信号检测单元20的接收接口同时存在故障时，信号检测单元20检测不到待测开关30传回的信号，此时信号检测单元20确定待测开关30所在的目标闭合回路存在故障，信号检测单元20执行预设的故障警示动作。
当开关检测装置所在的机器人或电气设备中的电源出现故障时，信号检测单元20同样检测不到待测开关30传回的信号，此时信号检测单元20确定待测开关30所在的目标闭合回路存在故障，信号检测单元20执行预设的故障警示动作。
因此，无论待测开关30所在的目标闭合回路中出现任何故障，均可以被检测到，大大提高了可靠性。
本申请通过相关待测开关发送具有特定规律的脉冲电平，并检测通过待测开关传回的脉冲电平是否存在异常，以此确定待测开关所在回路是否存在故障，解决了现有技术中开关所在回路存在故障时无法及时检测到的技术问题，实现了用极少的元器件即可对待测开关进行检测的技术效果，提高了诊断率，提升了系统安全性和可靠性。
图2是本实用新型实施例提供的另一种开关检测装置的结构图。
可选地，如图2所示，开关检测装置还包括第一隔离单元40以及第二隔离单元50；第一隔离单元40设置于信号发射单元10与待测开关30之间；第二隔离单元50设置于信号检测单元20与待测开关30之间。
具体地，为了防止待测开关30产生的静电等对开关检测装置造成影响，可以在信号发射单元10与待测开关30之间设置第一隔离单元40，在信号检测单元20与待测开关30之间设置第二隔离单元50。
同样的，当第一隔离单元40或第二隔离单元50中的任意一个或两个出现故障时，信号检测单元20可能检测到常高或常低的电平信号，与规律高低的脉冲电平不同，此时信号检测单元20确定待测开关30所在的目标闭合回路存在故障，信号检测单元20执行预设的故障警示动作。因此，设置隔离单元并不影响开关检测装置的可靠性，还可以对开关检测装置进行保护。
可选地，第一隔离单元40、第二隔离单元50包括以下之一：光耦隔离模块、磁隔离模块。
具体地，第一隔离单元40、第二隔离单元50可以选择常见的光耦隔离，也可以选择磁隔离，还可以是其他任何能够实现对开关检测装置产生电气隔离保护作用的器件，在此不做具体限制。
可选地，如图2所示，开关检测装置还包括看门狗60；看门狗60与信号发射单元10电连接；信号发射单元10还用于在向待测开关30发送脉冲电平时，定时向看门狗60发送喂狗信号；看门狗60用于在预设时间内未接收到喂狗信号时对信号发射单元10所在的控制单元进行复位。
具体地，信号发射单元10发送给待测开关30脉冲电平的同时，也会定期对看门狗60进行喂狗动作，当看门狗在预设时间内未收到喂狗信号，表明信号发射单元10出现故障，或信号发射单元10所在的控制单元(MCU)出现故障，则看门狗60可以对信号发射单元10所在的控制单元发送复位信号，实现对开关检测单元的备份保护。需要说明的是，喂狗信号可以为信号发射单元10发送个待测开关30的脉冲电平，也可以为信号发射单元10单独向看门狗60发送的电信号，在此不做具体限制。优选地，喂狗信号为信号发射单元10发送个待测开关30的脉冲电平。
可选地，如图2所示，开关检测装置还包括执行单元70；执行单元70与看门狗60电连接；看门狗60还用于在预设时间内未接收到喂狗信号时控制执行单元70执行相应的动作。
具体地，执行单元70可以为开关检测装置所在机器人的急停控制机构或刹车控制机构，当看门狗60在预设时间内未收到喂狗信号时，可以在向发射单元10所在的控制单元发送复位信号的同时，向执行单元70发送相应的控制指令，例如向执行单元70发送刹车指令或急停指令等，实现对开关检测装置所在机器人的备份保护。
可选地，开关检测装置还包括至少一个控制单元MCU；信号发射单元10和信号检测单元20集成在同一个控制单元MCU中；或者，信号发射单元10和信号检测单元20分别集成在不同的控制单元MCU中。图2示例性地给出了信号发射单元10和信号检测单元20集成在一个控制单元MCU中的示意图。
具体地，一个控制单元MCU可以实现向待测开关30发送脉冲电平，并能同时接收通过待测开关30传回的脉冲电平(即上述信号发射单元10和信号检测单元20集成在同一个控制单元MCU中的情况)；还可以根据需要设置两个控制单元MCU，一个用来向待测开关30发送脉冲电平，另一个用于接收通过待测开关30传回的脉冲电平(即上述信号发射单元10和信号检测单元20分别集成在不同的控制单元MCU中的情况)。不论哪种设置情况，一旦控制单元MCU出现程序跑飞等异常，无法对看门狗60发送喂狗信号，则看门狗60同样可以响应控制MCU进行复位以及控制执行单元70执行相应的动作。
在一个可选的实施方式中，如图2所示，信号发射单元10与执行单元70相连接，则在正常无故障的情况下，信号发射单元10所在的控制单元MCU可以通过信号发射单元10向执行单元70发送控制信号，以控制执行单元70执行相应的动作。
可选地，如图2所示，开关检测装置还包括上位机80；上位机80与信号检测单元10、执行单元70电连接；信号检测单元20检测到目标闭合回路存在故障时向上位机80发送告警信号；上位机80基于告警信号控制执行单元70执行相应的动作。
具体地，在信号检测单元20检测到待测开关30所在的目标闭合回路存在故障时还会向上位机80发送告警信号，以使上位机80基于告警信号控制执行单元70执行相应的动作，实现对开关检测装置所在机器人的备份保护。
本实用新型实施例还提供了一种机器人，该机器人包括上述任意实施例中的开关检测装置。
本实用新型实施例提供的机器人包括上述实施例中的开关检测装置，因此本实用新型实施例提供的机器人也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。
在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
最后应说明的是，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (9)
1.一种开关检测装置，其特征在于，所述开关检测装置包括信号发射单元以及信号检测单元；
所述信号发射单元、待测开关以及所述信号检测单元顺次连接形成目标闭合回路；
所述信号发射单元向所述待测开关发送脉冲电平；所述信号检测单元接收通过所述待测开关传回的所述脉冲电平，并在所述脉冲电平存在异常状态时确定所述待测开关所在的目标闭合回路存在故障。
2.根据权利要求1所述的开关检测装置，其特征在于，所述开关检测装置还包括第一隔离单元以及第二隔离单元；
所述第一隔离单元设置于所述信号发射单元与所述待测开关之间；所述第二隔离单元设置于所述信号检测单元与所述待测开关之间。
3.根据权利要求1所述的开关检测装置，其特征在于，所述开关检测装置还包括看门狗；所述看门狗与所述信号发射单元电连接；
所述信号发射单元还用于在向所述待测开关发送脉冲电平时，定时向所述看门狗发送喂狗信号；
所述看门狗用于在预设时间内未接收到所述喂狗信号时对所述信号发射单元所在的控制单元进行复位。
4.根据权利要求3所述的开关检测装置，其特征在于，所述开关检测装置还包括执行单元；所述执行单元与所述看门狗电连接；
所述看门狗还用于在所述预设时间内未接收到所述喂狗信号时控制所述执行单元执行相应的动作。
5.根据权利要求1所述的开关检测装置，其特征在于，所述开关检测装置还包括至少一个控制单元；
所述信号发射单元和所述信号检测单元集成在同一个所述控制单元中；
或者，所述信号发射单元和所述信号检测单元分别集成在不同的所述控制单元中。
6.根据权利要求4所述的开关检测装置，其特征在于，所述开关检测装置还包括上位机；
所述上位机与所述信号检测单元、所述执行单元电连接；
所述信号检测单元检测到所述目标闭合回路存在故障时向所述上位机发送告警信号；
所述上位机基于所述告警信号控制所述执行单元执行相应的动作。
7.根据权利要求2所述的开关检测装置，其特征在于，所述第一隔离单元、所述第二隔离单元包括以下之一：光耦隔离模块、磁隔离模块。
8.根据权利要求1所述的开关检测装置，其特征在于，所述待测开关包括以下之一：按钮、继电器、常闭开关。
9.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括上述权利要求1-8任一所述的开关检测装置。
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