本实用新型涉及机器人电量采集领域，尤其涉及一种应用于机器人的电量及功耗管理电路。
背景技术：
在机器人领域中，需要采集机器人的电量和功耗数据。但是，目前的采用的方案是通过电阻分压后ADC(模数转换)采集的方式获得电量和功耗数据。因为该方案中的采集电量的深度取决于单片机MCU的ADC(模数转换)采样深度，如典型的MCU(ATMEGA8515)的ADC(模数转换)采样深度仅为10-bit，采样精度较差。
技术实现要素：
本实用新型的主要目的在于提出一种应用于机器人的电量及功耗管理电路，旨在提高机器人电量和功耗数据的采集精度和采集深度。
根据本实用新型的一个方面，提供了一种应用于机器人的电量及功耗管理电路，包括：电池电源输入电路、数据采集元件、微控处理器MCU及功耗负载元件；所述数据采集元件，通过电量传输接口连接所述电池电源输入电路，通过功耗传输接口连接所述功耗负载元件，适于采集所述电池电源输入电路的电流及所述功耗负载元件的电压；微控处理器MCU，通过控制信号连接端口连接所述数据采集元件的电量功耗输出端口，适于通过接收的电流及电压得到电池电量和功耗负载元件的功耗，并根据所述电池电量及功耗负载元件的功耗生成相应的提示信息和/或生成所述电池电源输入电路的启闭控制指令电平及所述功耗负载元件的启闭控制指令电平。
可选的，还包括：上位机PC，与所述MCU的上位机端口连接，适于显示所述MCU上报的所述提示信息。
可选的，所述控制信号连接端口为I2C接口。
可选的，所述数据采集元件包括电量监测芯片；所述电量监测芯片设有所述电量传输接口及所述功耗传输接口；所述电量传输接口包括电流采集输入端口及电流采集输出端口。
可选的，所述数据采集元件包括电量监测芯片、电容及电流采集电阻；所述电流采集电阻的一端连接所述电流采集输入端口、所述电池电源输入电路的正极及所述功耗负载元件的正极，另一端连接所述电量监测芯片的电流采集输出端口及所述电池电源输入电路的负极；所述电容的一端接地，另一端连接电源及所述电量监测芯片的供电接口。
可选的，所述数据采集元件还包括ID地址调节电阻；所述ID地址调节电阻的一端连接所述电量监测芯片的ID地址调节端口，另一端接地。
可选的，所述ID地址调节电阻包括第一电阻及第二电阻；所述第一电阻连接所述电量监测芯片的第一ID地址调节端口，所述第二电阻连接第二ID地址调节端口。
可选的，所述数据采集元件还包括高电频调节电阻；
所述高电频调节电阻的一端连接电源，另一端连接所述电量监测芯片的高电频调节端口。
可选的，所述MCU连接有指示灯元件，根据所述电池电量生成所述指示灯元件的启闭控制指令。
可选的，所述数据采集元件采集的范围为：所述电池电源输入电路中小于或等于20A的电流及所述功耗负载元件中4.2V至36V的电压。
本实用新型有益效果如下：本实用新型实施例所提供的一种应用于机器人的电量及功耗管理电路，在采集过程中，数据采集元件通过电量传输接口采集电池电源输入电路的电流及所述功耗负载元件的电压，微控处理器MCU通过控制信号连接端口接收数据采集元件采集的电流及电压，依据该电流及电压得到电池电量和功耗负载元件的功耗。就此，可以提高了采集电池电量和功耗负载元件的功耗的速度和精度。并且，根据所述电池电量及功耗负载元件的功耗， MCU生成相应的提示信息；当然，也可以是生成控制所述电池电源输入电路启闭的控制指令电平以控制电池电源输入电路的启闭，及生成控制所述功耗负载元件启闭的启闭控制指令电平，可以进一步提高采集电池电量和功耗负载元件的功耗的速度和精度。
附图说明
图1为本实用新型一种应用于机器人的电量及功耗管理电路的结构示意图；
图2为本实用新型一种应用于机器人的电量及功耗管理电路中数据采集元件的结构示意图；
图3为本实用新型一种应用于机器人的电量及功耗管理电路中MCU的结构示意图；
图4为通过该一种应用于机器人的电量及功耗管理电路获取电量和功耗的流程框图。
本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本实用新型的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
图1为本实用新型一种应用于机器人的电量及功耗管理电路的结构示意图；根据图1所示，本实用新型第一实施例提供了一种应用于机器人的电量及功耗管理电路，包括：电池电源输入电路、数据采集元件、微控处理器MCU及功耗负载元件；所述数据采集元件，通过电量传输接口连接所述电池电源输入电路，通过功耗传输接口连接所述功耗负载元件，适于采集所述电池电源输入电路的电流及所述功耗负载元件的电压；微控处理器MCU，通过控制信号连接端口连接所述数据采集元件的电量功耗输出端口，适于通过接收的电流及电压得到电池电量和功耗负载元件的功耗，并根据所述电池电量及功耗负载元件的功耗生成相应的提示信息和/或生成所述电池电源输入电路的启闭控制指令电平及所述功耗负载元件的启闭控制指令电平。
本实施例通过数据采集元件采集机器人的电量和功耗数据，可以实现上电毫秒级电量数据采集，提升了采集速度和精度。
具体的，本发明第一实施例提供的一种应用于机器人的电量及功耗管理电路，其包括：电池电源输入电路、数据采集元件、微控处理器MCU及功耗负载元件。
其中，所述数据采集元件，通过电量传输接口连接所述电池电源输入电路，通过功耗传输接口连接所述功耗负载元件，适于采集所述电池电源输入电路的电流及所述功耗负载元件的电压。可选的，所述数据采集元件采集的范围为：所述电池电源输入电路中小于或等于20A的电流及所述功耗负载元件中4.2V至 36V的电压。而现有的移动终端却并不能采集如此高的电流及电压。
图2为微控处理器MCU的结构示意图。根据图2所示，微控处理器MCU 是通过控制信号连接端口连接所述数据采集元件的电量功耗输出端口，适于通过接收的电流及电压得到电池电量和功耗负载元件的功耗，并根据所述电池电量及功耗负载元件的功耗生成相应的提示信息和/或生成所述电池电源输入电路的启闭控制指令电平及所述功耗负载元件的启闭控制指令电平。
在采集过程中，数据采集元件通过电量传输接口采集电池电源输入电路的电流及所述功耗负载元件的电压，微控处理器MCU通过控制信号连接端口接收数据采集元件采集的电流及电压，依据该电流及电压得到电池电量和功耗负载元件的功耗。就此，可以提高了采集电池电量和功耗负载元件的功耗的速度和精度。并且，根据所述电池电量及功耗负载元件的功耗，MCU生成相应的提示信息；当然，也可以是生成控制所述电池电源输入电路启闭的控制指令电平以控制电池电源输入电路的启闭，及生成控制所述功耗负载元件启闭的启闭控制指令电平，可以进一步提高采集电池电量和功耗负载元件的功耗的速度和精度。
可选的，还包括：上位机PC，与所述MCU的上位机端口连接，适于显示所述MCU上报的所述提示信息。通过该上位机PC，用户就可以获知根据所述电池电量及功耗负载元件的功耗生成的提示信息，以便提示用户采取应对措施。
可选的，所述控制信号连接端口为I2C接口。获取的数据通过该控制信号连接端口进行传输，因为控制信号连接端口为I2C接口，故所获取的数据通过总线通讯读取，减少了CPU资源占用。
可选的，图3为电量监测芯片的结构示意图。根据图3所示，所述数据采集元件包括电量监测芯片；所述电量监测芯片设有所述电量传输接口及所述功耗传输接口；所述电量传输接口包括电流采集输入端口及电流采集输出端口。
可选的，所述数据采集元件包括电量监测芯片、电容及电流采集电阻(195)；所述电流采集电阻(195)的一端连接所述电流采集输入端口、所述电池电源输入电路的正极及所述功耗负载元件的正极，另一端连接所述电量监测芯片的电流采集输出端口及所述电池电源输入电路的负极；所述电容的一端接地，另一端连接电源及所述电量监测芯片的供电接口。
可选的，所述数据采集元件还包括ID地址调节电阻；所述ID地址调节电阻的一端连接所述电量监测芯片的ID地址调节端口，另一端接地。具体的，通过该ID地址调节电阻调解数据采集元件的ID地址。
可选的，所述ID地址调节电阻包括第一电阻(189)及第二电阻(190)；所述第一电阻(189)连接所述电量监测芯片的第一ID地址调节端口，所述第二电阻(190)连接第二ID地址调节端口。
可选的，所述数据采集元件还包括高电频调节电阻(194)；所述高电频调节电阻(194)的一端连接电源，另一端连接所述电量监测芯片的高电频调节端口。
可选的，所述电量监测芯片为INA226芯片。
可选的，所述MCU连接有指示灯元件，根据所述电池电量生成所述指示灯元件的启闭控制指令。
为方便理解本实用新型的技术方案，在此通过下述具体实施例进行阐述。
根据图2至图3可知，预先进行以下设定：图2中CZ6为电池电源输入电路，CZ7为功耗负载元件。
该应用于机器人的电量及功耗管理电路包括MCU、电池电源输入电路、数据采集元件、上位机PC、微控处理器MCU及功耗负载元件。
MCU连接有指示灯元件，MCU的上位机端口连接上位机PC。
数据采集元件包括INA226芯片、电容、电流采集电阻(195)、第一电阻 (189)、第二电阻(190)、以及高电频调节电阻(194)。
所述电流采集电阻(195)一端连接INA226芯片的电流采集输入端口、所述电池电源输入电路CZ6的正极及所述功耗负载元件CZ7的正极，所述电流采集电阻(195)的另一端连接所述INA226芯片的电流采集输出端口及所述电池电源输入电路的负极；所述电容的一端接地，另一端连接电源及所述电量监测芯片的供电接口；所述第一电阻(189)连接所述INA226芯片的第一ID地址调节端口，所述第二电阻(190)连接INA226芯片的第二ID地址调节端口；所述高电频调节电阻(194)的一端连接电源，另一端连接所述电量监测芯片的高电频调节端口。MCU的I2C接口连接INA226芯片的电量功耗输出端口，
图4为机器人采集电量和功耗的流程框图。根据图4所示，机器人上电初始化后需要检测是否有按键开关请求。其中，机器人上电初始化包括MCU上电初始化，该MCU上电初始化包括：1.初始化MCU外部晶振及MCU内部定时器；2.初始化GPIO(通用输入/输出端口)、UART(通用异步收发器)。
接着，如果未检测到按键开机请求，则MCU继续保持关机状态。如果检测到按键开机请求，则MCU先初始化I2C通讯接口，然后通过I2C通讯接口读取当前时刻的电池电源输入电路CZ6以得到电池电量数据。如果检测到的电池电量小于10％(低电量状态)，则MCU控制指示灯闪烁三次后进入关机状态。如果检测到的电池电量大于等于10％，则MCU进入正常工作状态。
在正常工作状态下，MCU每秒检测一次当前时刻的电池电量及机器人整机功耗数据，并将读取到的数据通过串口(UART)发送至上位机PC。
如果检测到的电池电量小于15％，则MCU通过串口(UART)发送“机器人低电量”告警信息至上位机PC。另外，如果检测到的电池电量小于10％，则 MCU通过串口(UART)发送“即将关机”消息至上位机PC，并等待2分钟后进入关机状态。
如果检测到的机器人整机功耗超出了限定的阈值，则MCU通过串口 (UART)发送“机器人高功耗”告警信息至上位机PC，并关闭机器人部分功能(运动功能)从而降低功耗。
在采集过程中，MCU通过该数据采集元件获得电流及电压，依据该电流及电压得到电池电量和功耗负载元件的功耗。就此，可以提高了采集电池电量和功耗负载元件的功耗的速度和精度。并且，根据所述电池电量及功耗负载元件的功耗，MCU生成相应的提示信息；当然，也可以是生成控制所述电池电源输入电路启闭的控制指令电平以控制电池电源输入电路的启闭，及生成控制所述功耗负载元件启闭的启闭控制指令电平，可以进一步提高采集电池电量和功耗负载元件的功耗的速度和精度。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。