一种管道机器人供电方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种供电方法，具体是一种管道机器人供电方法。
【背景技术】
[0002]上世纪70年代，石油、化工、天然气及核工业的发展及管道维护的需要刺激了管内机器人的研究。近几年来管道机器人在我国发展速度迅速，仅仅几年的时间就能够应用与市场。国外，特别是美国和德国，管道机器人已经发展的很成熟，国外的管道管理都应用了管道机器人，我国目前管道管理运用了这一技术。但管道机器人普遍存在作业范围有限，维护故障率高的问题。尤其是供电系统，可以说是机器人可以实现其作业操作的技术，但自上世纪80年代应用多芯电缆手段实现供电以来30年间并无实际改进。
[0003]追其主要原因部分是由于传统多芯电缆采用平行布线结构，其中心使用绳索加强不利于高速数据信号与高功率电能传输。同时，由于数据信号线与供电能量线必须使用不同线径导线，导致电缆在频繁收放后出现线芯位移造成螺旋力矩，电缆成螺旋型无法有效盘起，机器人在管道中退回时容易出现打结现象造成无法顺利回收。出此之外管道机器人普遍使用直流供电，过长的平行电缆将导致寄生交流的产生影响供电效率，进而影响管道机器人作业半径。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种管道机器人供电方法，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
一种管道机器人供电方法，使用高强度超五类双绞以太网线作为介质载体，数据信号与供电电源通过供电端设备中的电能解调器，将供电电源依据数据信号调制为正负48伏混合信号，同时，电能解调器中的逆变器将输入的12伏供电电源提升为正负96伏电源以便提高送电功率，经过隔离变压器混合信号送入介质载体，混合信号在通过介质载体后依次进入隔离变压器和电能解调器，将混合信号解调为正负96伏供电电源与数据信号，正负96伏供电电源经过开关电源变为12伏可用电源。
[0006]作为本发明再进一步的方案:所述逆变器采用TL5001芯片控制
与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明实用性达到前所未有的高度，可以将从根本上解决管道机器人供能电缆设计问题，同时成本低廉，电缆结构简单更换容易。
【附图说明】
[0007]图1为管道机器人供电方法的结构示意图。
【具体实施方式】
[0008]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0009]请参阅图1，本发明实施例中，一种管道机器人供电方法，其特征在于，使用高强度超五类双绞以太网线作为介质载体，数据信号与供电电源通过供电端设备中的电能解调器2，将供电电源依据数据信号调制为正负48伏混合信号，同时，电能解调器2中的逆变器1将输入的12伏供电电源提升为正负96伏电源以便提高送电功率，经过隔离变压器3混合信号送入介质载体，混合信号在通过介质载体后依次进入隔离变压器3和电能解调器2，将混合信号解调为正负96伏供电电源与数据信号，正负96伏供电电源经过开关电源6变为12伏可用电源；所述逆变器1采用TL5001芯片控制。
[0010]本发明的工作原理是:本发明管道机器人供电方法使用高强度超五类双绞以太网线作为介质载体，数据信号与供电电源通过供电端设备中的电能解调器2，将供电电源依据数据信号调制为正负48伏混合信号。同时，电能解调器中的逆变器1将输入的12伏供电电源提升为正负96伏电源以便提高送电功率。经过隔离变压器3混合信号被送入介质载体，一般超五类双绞以太网线芯级耐压均为300伏单芯铜缆，所以无可靠性风险。
[0011]混合信号在通过介质载体后依次进入隔离变压器3和电能解调器2，将混合信号解调为正负96伏供电电源与数据信号，正负96伏供电电源经过开关电源6变为12伏可用电源，数据信号与IEEE 802.3以太网标准兼容，可以进行最高1000Mbps至最低10Mbps的数据连接。
[0012]介质载体芯级实际承载800mA电流，在传输1000米后通过铜缆电阻率对电流的衰减作用管道机器人接收端可获得近600mA电流，通过计算可得管道机器人可以获得近100瓦的12伏直流电源。
[0013]其供能端逆变器1，它其实与隔离变压器3是一种电压逆变的过程，隔离变压器3是将电网的高压交流电压转变为稳定的低压12伏直流输出，而逆变器1是将12伏直流电压转变为高压电；两个部分同样都采用了用得比较多的脉宽调制PWM技术，其核心部分都是一个PWM集成控制器，逆变器则采用TL5001芯片。TL5001的工作电压范围3.6?40V，其内部设有一个误差放大器，一个调节器、振荡器、有死区控制的PWM发生器、低压保护回路及短路保护回路等。经过整流后得到正96伏，与负96伏，组合为正负96伏电源。
[0014]电能解调器2是一个工作在正负96伏下的高速功率放大器，其信号源就是输入的IEEE 802.3标准数据信号，将微弱的以太网信号放大为正负96伏的信号，同时通过电流放大器进行增流完成能量传输。
[0015]电能解调器2的作用是将正负96伏的混合信号进行分离，其原理类似有线电话通过隔离变压器3耦合将数据信号分离直接输出，通过整流桥4获得高压直流电，经过降压就可以供管道机器人使用了。
[0016]本发明通过使用以太网电缆中没有被使用的空闲线对来传输直流电的同时，使用高压驱动器与电流放大器在传输数据所用的芯线上同时传输交流电，其输电信号承载以太网数据信号，增强了一倍的电能传输能力，并提高了数据信号传输能力。
[0017]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0018]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种管道机器人供电方法，其特征在于，使用高强度超五类双绞以太网线作为介质载体，数据信号与供电电源通过供电端设备中的电能解调器(2)，将供电电源依据数据信号调制为正负48伏混合信号，同时，电能解调器⑵中的逆变器⑴将输入的12伏供电电源提升为正负96伏电源以便提高送电功率，经过隔离变压器(3)混合信号送入介质载体，混合信号在通过介质载体后依次进入隔离变压器(3)和电能解调器(2)，将混合信号解调为正负96伏供电电源与数据信号，正负96伏供电电源经过开关电源(6)变为12伏可用电源。2.根据权利要求1所述的一种管道机器人供电方法，其特征在于，所述逆变器(1)采用TL5001芯片控制。
【专利摘要】本发明公开了一种管道机器人供电方法，使用高强度超五类双绞以太网线作为介质载体，数据信号与供电电源通过供电端设备中的电能解调器，将供电电源依据数据信号调制为正负48伏混合信号，同时，电能解调器中的逆变器将输入的12伏供电电源提升为正负96伏电源以便提高送电功率，经过隔离变压器混合信号送入介质载体，混合信号在通过介质载体后依次进入隔离变压器和电能解调器。本发明实用性达到前所未有的高度，可以将从根本上解决管道机器人供能电缆设计问题，同时成本低廉，电缆结构简单更换容易。
【IPC分类】H02J5/00
【公开号】CN105391100
【申请号】CN201510949419
【发明人】马进, 徐达, 杨义军, 张国平, 冀超, 冯俊博, 冯烨
【申请人】国网冀北电力有限公司张家口供电公司, 国家电网公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年12月18日