专利名称：一种自动导引车电量检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及自动导引车功能单元，具体地说是一种在自动导引车控制 系统上使用的、对车载电池组的充放电电量进行测量显示、实时指示工作状态、 并按照设定输出逻辑信号的电量检测装置。
背景技术：
现有的自动导引车控制系统中，通常釆用传统方案设计的电量检测装置。 传统方案中，采用的精密运算放大器精度相对较低，出厂前需要手工调零，工
作电压处于士12V之间；模数转换器工作电压处于-12V到+5V之间，转换时间较 长；用于输出逻辑信号的继电器与主控制器不隔离，动作时对主控制器造成干
扰；掉电存储功能是通过检测电源电压趺落，向主控制器发出中断请求，由主
控制器操作存储器完成参数的存储，这需要精密的分压电阻、检测门限一致的 电源监控器和高速存储器，否则容易造成参数无法存储、电量检测装置不能工 作的状态。
实用新型内容
为了克服上述不足，本实用新型提供一种可以自动区别两种充电状态的自 动导引车电量检测装置。它釆用自带看门狗的主控制器，在原有功能的基础上，
大幅提高了检测精度和可靠性，使该电量检测装置安装更简单，抗干扰能力强。
本实用新型技术方案包括
一主控制器，配有晶振电路和用来设置电量检测参数的按键电路； 一铁电存储器电路，输入与主控制器通讯；
一模数转换电路，信号输入端与运放电路中第l仪表运放输出端连接，输 出与主控制器通讯；
一数码显示电路，通过锁存器与主控制器通讯，充放电电量通过数码管显 示输出；
一l/0输出电路，通过1/0锁存器与主控制器通讯，输出通过继电器与外 部需检测电量的设备连接；
一运放电路，输入端接至外部釆样信号，输出信号为模数转换电路的输入 信号；
一基准电压电路，通过基准电源与运放电路、模数转换电路相连；基准电 源通过电源转换电路分别与主控制器、按键电路、铁电存储电路、数码显示电 路和1/0输出电路连接。
其中所述铁电存储器电路由铁电存储器、二极管、电容组成，其中铁电 存储器的输入输出端与主控制器的输入输出端连接；电解电容、陶瓷电容与二 极管组成桥式结构，并联于电源vcc端和铁电存储器的接地端之间。所述模数转换电路由模数转换器和第ll电阻组成，模数转换器的输入输出 端与主控制器的输入输出端连接，模数转换器的基准端与基准电源的第2输出
端连接，模数转换器的信号输入端与运放电路中第2仪表运放的第2输出端连 接；第11电阻并联在模数转换器的电源端和输入端之间。
所述数码显示电路由第l、 2锁存器、第1 8电阻、第1 8数码管组成， 第1、 2锁存器的输入端接至主控制器的输出端；第1锁存器的输出端接至第1 ~ 8数码管的接地端；第2锁存器的输出端通过第1~ 8电阻分别接至第1~ 8数码 管的数据输入端。
所述1/0输出电路由锁存器、第1 7限流电阻、指示灯、第1 4光电耦 合器、第1 4继电器、第1 4二极管、第1 4电阻、第1 4发光管组成， 其中锁存器的输入端与主控制器的输出端连接，锁存器的输出端通过第1~7限 流电阻分别与指示灯、第1指示灯、第2指示灯及第1 4光电耦合器的输入端 相连；第1 ~ 4光电耦合器的输出端正极接至第1 ~ 4继电器Kl ~ K4的控制端负 极，第1~4二极管串接第1~4电阻后并联于第1~4继电器的正负控制端，第 1 ~ 4继电器通过开关接至外部需检测电量的设备。
所述运放电路包括第1-2仪表运放，其中第l仪表运放的输入端经仪表瓷 片电容接至外部采样信号第2仪表运放经第24跟随电阻与模数转换器相连；仪 表运放经第20仪表电阻与第2仪表运放的第1反相输入端相连；第1 ~ 2仪表 运放经第20~21跟随电阻与基准电源相连。其中第10仪表电阻并联于第1仪 表运放的放大端及输入端之间；第11仪表瓷片电容和第11仪表钽电容并联于 仪表运放的电源端与模拟地之间；第20仪表瓷片电容和第12仪表钽电容并联 于第1仪表运放的接地端与基准输入端之间；第2仪表运放的第2输出端接至 模数转换器的信号输入端；第2跟随电阻并联于第2仪表运放的第1反相输入 端与第1输出端之间；第23跟随电阻并联于精密跟随运放的第1输出端与第2 反相输入端之间；跟随瓷片电容并联于第2仪表运放的第2反相输入端与第2 同相输入端之间。
本实用新型具有如下优点
1. 结构简单、设计合理、处理及时、功耗低。本实用新型采用的铁电存储 器具有掉电自动存储功能，摒弃传统设计中、通过电源监控器检测电压趺落， 向主控制器发出中断请求，再由主控制器搡作存储器完成参数存储这样一系列 复杂的工作流程，摆脱了对精密分压电阻、检测门限一致的电源监控器和高速 存储器等硬件要求，增强了系统的可靠性。
2. 测量精度高。本实用新型采用仪表运放，性能远远优于传统设计中的精 密运放，而且釆用12位的模数转换器，转换速度快，这样软件积分运算出的电 量，误差小于传统设计。
3. 按需设定，使用灵活。本实用新型可设定电池组电量、修正因数、继电 器动作值、恒流恒压充电动作值等，这样可根据实际需要设定工作状态，更精 确有效地测量记录电池组的充放电状态。
4. 抗干扰性能强。本实用新型回避了参数存储过程中软件运行容易被千扰终止的可能，并将继电器与主控制器隔离，这样可以有效减小外部对主控制器 造成干扰。
图l是本实用新型自动导引车电量检测装置的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的结构及工作原理作详细说明。 实施例
如图l所示，本实用新型结构包括
主控制器U1，自带防止死机的看门，配有晶振电路和用来设置电量检测参 数的按键电路，通过釆样信号的极性和大小计算出充放电电量；
铁电存储器电路，输入与主控制器U1通讯，用于掉电存储；
模数转换电路，信号输入端与运放电路中第一仪表运放0P2输出端连接， 将模拟信号转换为数字信号后输出与主控制器U1通讯；
数码显示电路，通过锁存器与主控制器U1通讯，将充放电电量通过数码管 显示输出；
1/0输出电路，通过I/0锁存器与主控制器U1通讯，输出通过继电器与自 动导引车连接；
运放电路，输入端接至外部采样信号，放大釆样信号，输出信号为模数转 换电路的输入信号；
基准电压电路，通过基准电源与运放电路、模数转换电路相连，提供4. 096V; 基准电源通过电源转换电路分别与主控制器Ul、按键电路、铁电存储电路、数 码显示电路和1/0输出电路连接，提供土5V电压。
所述充放电电量的计算主控制器U1通过模数转换电路检测釆样信号得出 AD数值，然后对其AD数值进行积分计算，从而求出车载电池组详细的充放电电 量；所述积分计算釆用周期定时中断方式，每次进入中断时将釆样信号的AD数 值乘上固定系数，作为定时中断周期时间段的电量，再与前次计算结果累加求 和，从而得出当前总共充放电的电量；釆用固定系数计算方法，可以简化计算 步骤，提高运算速度。
各电路具体构成为 _
所述主控制器U1通过输入输出端INT1、 INTO、 Tl、 TO与按键电路中第一— 四按键SW1 ~ SW4的相应管脚连接，第一 ~四按键SW1 ~ SW4的公共端接地。主 控制器Ul通过输入输出端P20 P23分别与铁电存储器电路中铁电存储器 UEEROM的输入输出端CS、 SK、 DI、 DO连接。主控制器Ul通过输入输出端P25 ~ P27分别与模数转换电路中模数转换器AD1的输入输出端SCLK、 SDO、 CS连接。 主控制器U1通过输入输出端P00 P07、 RXD、 TXD分别与数码显示电路中第一、 二锁存器HCA、 HCD的输入端D0 D7、 LE—HCA、 LE—HCD连接。所述主控制器Ul 通过输入输出端P10 P16、 WR分别与1/0输出电路中1/0锁存器HCL的输入端 D0 D6、 LE HCL连接。
所述按键电路由四个按键SW1 SW4组成，其公共端接地，另一端分别与主控制器U1的输入输出端INT1、 INTO、 Tl、 T0连接。
所述铁电存储器电路由铁电存储器UEEROM、 二极管DROM、陶瓷电容CROM、 电解电容EROM组成，其中铁电存储器UEEROM的输入输出端CS、 SK、 DI、 DO与 主控制器U1的输入输出端INT1、 INTO、 Tl、 TO连接；电解电容EROM的正极分 别与铁电存储器UEEROM的电源端VCC和输入端RCL连接，负极与铁电存储器 UEEROM的接地端VSS连接；陶瓷电容CROM并联于电源VCC和铁电存储器UEEROM 的接地端VSS之间；二极管DROM的负极与标准电源VCC端连接，正极与铁电存 储器UEEROM的电源端VCC连接。
所述模数转换电路由模数转换器ADl和第ll电阻RADII构成，模数转换器 AD1的输入输出端SCLK、 SDO、 CS与主控制器Ul的输入输出端P25 ~ P27连接； 模数转换器AD1的基准端VREF与基准电源的第二输出端连接；模数转换器AD1 的信号输入端AIN与第二仪表运放0P2的第二输出端02连接；第11电阻RADII 并联在模数转换器AD1的电源端VDD和输入端FS之间。
所述运放电路由第一仪表运放0P1、第IO、 20仪表电阻ROP10、 ROP20、第 11 ~ 12仪表钽电容EOPll ~E0P12、第11 12仪表瓷片电容C0P11 C0P12、仪 表瓷片电容CSAMP、第二仪表运放0P2 (采用精密跟随运放)、第21 24跟随电 阻R0P21 R0P24、跟随瓷片电容C0P21组成，其中第一仪表运放0P1的反相输 入端-IN和同相输入端+IN通过采样电阻接至外部采样信号的两极，仪表瓷片电 容CSAMP并联于第一仪表运放0P1的反相输入端-IN与同相输入端+IN之间；第 10仪表电阻ROP10并联于第一仪表运放0P1的放大输入端-RG与+RG之间；第 ll仪表瓷片电容COPll和第ll仪表钽电容EOPll并联于第一仪表运放OPl的电 源端+VS与模拟地之间；第12仪表瓷片电容C0P12和第12仪表钽电容E0P12并 联于第一仪表运放0P1的接地端-VS与基准输入端REF之间；第20仪表电阻 ROP20串联于第一仪表运放0P1的输出端0UT与第二仪表运放0P2的第一反相输 入端-INl之间；第二仪表运放0P2的第二输出端02接至模数转换器AD1的信号 输入端AIN;第21跟随电阻R0P21串联于基准电源的第二输出端与第二仪表运 放0P2的第一反相输入端-INl之间；第22跟随电阻ROP22并联于第二仪表运放 0P2的第一反相输入端-INl与第一输出端01之间；第23跟随电阻R0P23并联 于第二仪表运放0P2的第一输出端01与第二反相输入端-IN2之间；第24跟随 电阻R0P24串联于第二仪表运放0P2的第二反相输入端-IN2与模数转换器AD1 的信号输入端AIN之间；跟随瓷片电容C0P21并联于第二仪表运放0P2的第二 反相输入端-IN2与第二同相输入端+IN2之间。
所述数码显示电路由第一、二锁存器HCA、 HCD，第一 八电阻RD00 RD07， 第一 八数码管LG1 LG8组成，第一、二锁存器HCA、 HCD的输入端DO ~ D7、 LE—HCA、 LE-HCD接至主控制器Ul的输出端P00 P07、 RXD、 TXD;第一锁存器 HCA的输出端QO ~ Q7接至第一 -八数码管LG1 - LG8的第三和第八接地端GND; 第二锁存器HCD的输出端Q0 Q7通过第一 八电阻RD00 RD07分别接至第一 八数码管LG1 LG7、 LG8的数据输入端SEGA-SEGG、 DP。
所述I/O输出电路由锁存器HCL、第一 七限流电阻RL1 RL7、指示灯、第一 四光电耦合器U0UT1 U0UT4、第一-四继电器、第一 四二极管DK1~ DK4、第一 四电阻R0UT1 R0UT4及第一 四发光管REL1 REL4组成，其中锁 存器HCL的输入端D0 D6、 LE-HCL与主控制器U1的输出端P10 P16、 WR连 接，锁存器HCL的输出端Q0 ~ Q6通过第一 ~七限流电阻RL1 ~ RL7分别与指示 灯LV0L、第一指示灯LFAC1、第二指示灯LFAC2、第一 ~四光电耦合器U0UT1 ~ U0UT4的输入端正极相连；第一 四光电耦合器U0UT1 U0UT4的输出端正极接 至第一 四继电器的控制端负极，第一 四二极管DK1 DK4串接第一 四电阻 R0UT1-R0UT4后并联于第一 ~四继电器的正负控制端，第一~四继电器输出端 通过第一 ~四开关Kl ~ K4接至外部自动导引车。
所述基准电压电路包括基准电源、第十一-十二电容CREF11 CREF12，其 中基准电源的第二输出端与模数转换器AD1的基准端VREF连接；第十一 ~十二 电容CREF11 CREF12并联于基准电源的第二输出端与模拟地之间。
所述电源转换电路由电源模块DC1、第十一 十二电感LDC11 LDC12组成， 电源模块DC1的输入端外接24V，其输出端分别与主控制器Ul、铁电存储器 UEER0M、模数转换器AD1、锁存器HCA HCL、第一仪表运放0P1、精密跟随运放 0P2和基准电源连接；第十一电感LDC11并联于电源+5端与VCC端之间；第十 二电感LDC12并联于模拟地与数字地之间。
本实施例所述主控制器U1采用AT89S52,铁电存储器UEEROM采用X24C44、 模数转换器AD1采用TLV2541、锁存器采用74HC573、数码管采用LG3911、光电 耦合器采用3fn、第一仪表运放0Pl来用AD6UB、第二仪表运放0P2采用TLC2262、 基准电源采用REF3040、电源转换模块DC1采用24D05N05。
本实用新型工作原理如下
第一仪表运放0P1将外部采样信号放大后送入第二仪表运放0P2变送跟随， 然后送入模数转换器AD1将模拟信号转换为数字信号输入主控制器U1，主控制 器Ul根据采样信号的极性和大小计算出充放电电量；手动调节第一 四按键 SW1 SW4可以设置电量检测的参数；当充放电电量数值达到设置参数时，主控 制器Ul控制指示灯，或者第一 ~四继电器(与自动导引车连接，获得电量状态) 作是否充放电的相应动作。
权利要求1.一种自动导引车电量检测装置，其特征在于包括一主控制器(U1)，配有晶振电路和用来设置电量检测参数的按键电路；一铁电存储器电路，输入与主控制器(U1)通讯；一模数转换电路，信号输入端与运放电路中第1仪表运放(OP2)输出端连接，输出与主控制器(U1)通讯；一数码显示电路，通过锁存器与主控制器(U1)通讯，充放电电量通过数码管显示输出；一I/O输出电路，通过I/O锁存器与主控制器(U1)通讯，输出通过继电器与外部需检测电量的设备连接；一运放电路，输入端接至外部采样信号，输出信号为模数转换电路的输入信号；一基准电压电路，通过基准电源与运放电路、模数转换电路相连；基准电源通过电源转换电路分别与主控制器(U1)、按键电路、铁电存储电路、数码显示电路和I/O输出电路连接。
2. 按权利要求l所述自动导引车电量检测装置，其特征在于所述铁电存 储器电路由铁电存储器(UEEROM)、 二极管(DROM)、电容组成，其中铁电存储 器(UEEROM )的输入输出端与主控制器(Ul )的输入输出端连接；电解电容(EROM) 陶瓷电容(CROM)与二极管(DROM)组成桥式结构，并联于电源VCC端和铁电 存储器(UEEROM)的接地端之间。
3. 按权利要求l所述自动导引车电量检测装置，其特征在于所述模数转 换电路由模数转换器UD1)和第11电阻(RAD11)组成，模数转换器(AD1) 的输入输出端与主控制器(Ul)的输入输出端连接，模数转换器(AD1)的基准 端与基准电源的第2输出端连接，模数转换器(AD1)的信号输入端与运放电路 中第2仪表运放(0P2)的第2输出端连接；第ll电阻(RAD11)并联在模数转 换器UD1)的电源端和输入端之间。
4. 按权利要求l所述自动导引车电量检测装置，其特征在于所述数码显 示电路由第l、 2锁存器(HCA、 HCD)、第1~8电阻(RD00 RD07)、第l-8数 码管(LG1 LG8)组成，第1、 2锁存器(HCA、 HCD )的输入端接至主控制器(Ul ) 的输出端；第1锁存器(HCA)的输出端接至第1~8数码管(LG1 LG8)的接 地端；第2锁存器(HCD)的输出端通过第1~8电阻(RD00 RD07)分别接至 第1~8数码管(LG1 LG8)的数据输入端。
5. 按权利要求l所述自动导引车电量检测装置，其特征在于所述I/0输 出电路由锁存器(HCL)、第1 7限流电阻(RL1 RL7)、指示灯、第1 4光电 耦合器(U0UT1 ~ U0UT4 )、第1 4继电器、第1 ~ 4 二极管(DK1 ~ DK4 )、第1~ 4电阻(R0UT1 R0UT4)、第1 ~ 4发光管(REL1 ~ REL4 )组成，其中锁存器(HCL) 的输入端与主控制器(Ul)的输出端连接，锁存器(HCL)的输出端通过第1~7限流电阻(RL1 RL7)分别与指示灯(LV0L)、第1指示灯(LFAC1 )、第2指示 灯(LFAC2)及第1 4光电耦合器(U0UT1 ~ U0UT4 )的输入端相连；第1 4光 电耦合器(U0UT1 U0UT4)的输出端正极接至第1~4继电器(K1 K4)的控制 端负极，第1~4 二极管(DK1 DK4)串接第1~4电阻(R0UT1 ~ R0UT4 )后并 联于第1~4继电器(K1 K4)的正负控制端，第1~4继电器通过开关接至外 部需检测电量的设备。
6. 按权利要求l所述自动导引车电量检测装置，其特征在于所述运放电 路包括第1~2仪表运放(0P1 0P2),其中第l仪表运放(0P1)的输入端经仪 表瓷片电容(CSAMP)接至外部釆样信号第2仪表运放(0P2)经第24跟随电阻(R0P24 )与模数转换器(AD1 )相连；仪表运放(0P1 )经第20仪表电阻(ROP20 ) 与第2仪表运放(0P2)的第l反相输入端相连；第1 2仪表运放(0P1 0P2) 经第20-21跟随电阻(ROP20-ROP21)与基准电源相连。
7. 按权利要求6所述自动导引车电量检测装置，其特征在于第10仪表 电阻(ROP10)并联于第l仪表运放(0P1)的放大端及输入端之间；第ll仪表 瓷片电容(C0P11)和第11仪表钽电容(E0P11)并联于仪表运放(0P1)的电 源端与模拟地之间；第20仪表瓷片电容(C0P12)和第12仪表钽电容(E0P12) 并联于第l仪表运放(0P1)的接地端与基准输入端之间；第2仪表运放(0P2) 的第2输出端接至模数转换器(AD1)的信号输入端；第2跟随电阻(R0P22) 并联于第2仪表运放(0P2)的第1反相输入端与第1输出端之间；第23跟随 电阻(R0P23)并联于精密跟随运放(0P2)的第1输出端与第2反相输入端之 间；跟随瓷片电容(C0P21)并联于第2仪表运放(0P2)的第2反相输入端与 第2同相输入端之间。
专利摘要本实用新型涉及自动导引车功能单元，具体为一种自动导引车电量检测装置，包括通过采样信号的极性和大小计算充放电电量的主控制器，与主控制器通讯的铁电存储器电路，输入与运放电路中第1仪表运放输出端连接、输出与主控制器通讯的模数转换电路，通过锁存器与主控制器通讯的数码显示电路，通过I/O锁存器与主控制器通讯、输出通过继电器与外部需检测电量的设备连接的I/O输出电路，输入接至外部采样信号、输出接模数转换电路的运放电路，通过基准电源与运放电路、模数转换电路相连的基准电压电路；还包括基准电源，通过电源转换电路分别与主控制器、按键电路、铁电存储电路、数码显示电路和I/O输出电路连接。它测量精度高，抗干扰性能强。
文档编号G01R29/00GK201141910SQ200820010338
公开日2008年10月29日 申请日期2008年1月18日 优先权日2008年1月18日
发明者曹智荀, 健 王 申请人:沈阳新松机器人自动化股份有限公司