工业机器人控制器母线电压检测电路的制作方法

本实用新型涉及工业机器人控制器的技术领域，尤其涉及一种隔离式高精度低成本的母线电压检测电路。

背景技术：

伺服系统的母线电压检测对于整个工业机器人控制器的正常运转尤为重要，不仅要根据检测到的母线电压来监控整个系统的负载情况，还要根据母线电压来控制泄放电阻在回路中的通断从而减缓电机反馈的电能对母线的压力，并且母线电压的检测的精准度也是后续系统过流，过热，欠压等保护的基础和前提。现有母线电压检测电路大多采用电阻衰减网络对母线电压进行衰减然后经过运放进行跟随还要经过AD芯片进行采样转化成数字信号再经过光耦隔离输出之后才能给MCU进行采样，这一系列转化过程不仅大大减低了电压采样的精度增加了电路的复杂度，而且电路成本偏高。

技术实现要素：

本实用新型的目的为了克服现有的工业机器人控制器母线电压检测方式的不足，提供一种不仅能精确检测母线电压，而且还避免了母线与控制电路不共地带来的影响的工业机器人控制器母线电压检测电路，该工业机器人控制器母线电压检测电路不仅能精确检测母线电压，而且还避免了母线与控制电路不共地带来的影响,成本低且精度高。

本实用新型一种工业机器人控制器母线电压检测电路，包括高阻隔离分压电路、输入电压钳位电路、差分放大电路、电压跟随电路、输出电压钳位电路；

所述的高阻隔离分压电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1；第一电阻R1的一端与母线电压正极输入端VBUS连接，第一电阻R1的另一端与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端与母线电压的输入负极AGND连接；

输入电压钳位电路包括第一双向二极管D1、第二双向二极管D2；

第一双向二极管D1中的第一二极管的负极接5V电源，第二二极管的正极与DGND连接，第一二极管的正极与第二二极管的负极、第一电阻R1的另一端、第一电容C1的一端连接，第二双向二极管D2中的第三二极管的负极接5V电源，第四二极管的正极与DGND连接，第三二极管的正极与第四二极管的负极、第一电阻R1的另一端、第一电容C1的一端连接；

差分放大电路包括第一运算放大器OP1、第二电容C2、第三电容C3、第三电阻R3、第四电阻R4；

第一运算放大器OP1的同向输入端与第三电容C3的一端、第三电阻R3的一端、第一电阻R1的另一端连接，第一运算放大器OP1的反向输入端与第四电阻R4的一端、第二电容C2的一端、第一电容C1的另一端连接，第一运算放大器OP1的输出端与第四电阻R4的另一端、第二电容C2的另一端连接，第三电阻R3的另一端、第三电容C3的另一端接DGND；

电压跟随电路包括第二运算放大器OP2和第五电阻R5；

第二运算放大器OP2的同向输入端与第一运算放大器OP1的输出端连接，第二运算放大器OP2的反向输入端与第五电阻R5的一端连接，第二运算放大器OP2的输出端与第五电阻R5的另一端连接；

输出电压钳位电路包括第三双向二极管D3；

第三双向二极管D3第五二极管的负极接3.3V电源，第六二极管的正极与DGND连接，第五二极管的正极与第六二极管的负极、第五电阻R5的另一端，并作为输出端。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：从工业机器人控制器主电路母线电压的正极VBUS与地AGND引出至母线电压检测电路，把工业机器人控制器主电路母线正极和地直接作为检测电路输入的正极与负极，并将其引出至母线电压检测电路的正极与负极分别经过高阻隔离分压电路后，经由钳位电路，再通过一个差分放大电路，电压跟随电路，输出钳位电路，采取差分输入和电压跟随方并搭配电压钳位的形式式将检测电路所检测的电压信号输出到MCU，实现对工业机器人控制器母线电压检测。

本实用新型母线电压检测电路具有以下显著优点：

1.本实用新型打破传统采用霍尔元件进行电压检测的方法，节约了传感器以及相关的供电和处理电路。

2.采用高精度电阻，整个电路具有安全、稳定、可靠、精度高且线性度好等优点，有助工业机器人控制器批量生产，不用每台进行电压校正。

3.整个电路所用器件少，占用空间小，与传统检测方法相比，有效减少了占用的空间，这对空间弥足珍贵的机器人控制器而言，尤其难得。

4.整个电路有效解决了母线不共地带来的影响，无论是否共地，输出只与输入的母线正端与母线负端电压差有关。

5.整个电路实用性强，与采用霍尔元件检测的方案比，简单可靠，效果更好，并且大大节约了成本。

附图说明

图1是本实用新型的电路图；

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做进一步的描述。

如图1所示，一种工业机器人控制器母线电压检测电路，包括高阻隔离分压电路、输入电压钳位电路、差分放大电路、电压跟随电路、输出电压钳位电路；

高阻隔离分压电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1；第一电阻R1的一端与母线电压正极输入端VBUS连接，第一电阻R1的另一端与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端与母线电压的输入负极AGND连接；

输入电压钳位电路包括第一双向二极管D1、第二双向二极管D2；

第一双向二极管D1中的第一二极管的负极接5V电源，第二二极管的正极与DGND连接，第一二极管的正极与第二二极管的负极、第一电阻R1的另一端、第一电容C1的一端连接，第二双向二极管D2中的第三二极管的负极接5V电源，第四二极管的正极与DGND连接，第三二极管的正极与第四二极管的负极、第一电阻R1的另一端、第一电容C1的一端连接；

差分放大电路包括第一运算放大器OP1、第二电容C2、第三电容C3、第三电阻R3、第四电阻R4；

第一运算放大器OP1的同向输入端与第三电容C3的一端、第三电阻R3的一端、第一电阻R1的另一端连接，第一运算放大器OP1的反向输入端与第四电阻R4的一端、第二电容C2的一端、第一电容C1的另一端连接，第一运算放大器OP1的输出端与第四电阻R4的另一端、第二电容C2的另一端连接，第三电阻R3的另一端、第三电容C3的另一端接DGND；

电压跟随电路包括第二运算放大器OP2和第五电阻R5；

第二运算放大器OP2的同向输入端与第一运算放大器OP1的输出端连接，第二运算放大器OP2的反向输入端与第五电阻R5的一端连接，第二运算放大器OP2的输出端与第五电阻R5的另一端连接；

输出电压钳位电路包括第三双向二极管D3；

第三双向二极管D3第五二极管的负极接3.3V电源，第六二极管的正极与DGND连接，第五二极管的正极与第六二极管的负极、第五电阻R5的另一端，并作为输出端。

从附图可以看出，本实用新型为一种工业机器人母线电压检测电路，从工业机器人控制器主电路母线电压的正极VBUS与地AGND引出至母线电压检测电路，把工业机器人控制器主电路母线正极和地直接作为检测电路输入的正极与负极，并将其引出至母线电压检测电路的正极与负极分别经过高阻隔离分压电路后，经由钳位电路，再通过一个差分放大电路，电压跟随电路，输出钳位电路，采取差分输入和电压跟随方并搭配电压钳位的形式式将检测电路所检测的电压信号输出到MCU，实现对工业机器人控制器母线电压检测。

本实用新型的母线电压检测电路，包括R1、R2、R3、R4四个兆欧电阻构成的分压电路，一个差分放大电路，一个电压跟随电路和钳位电路。其中，四个兆欧电阻采用两两串联，分别接入母线正极和母线负极，起到高阻隔离作用，并且与后级运算电路构成分压电路，确保电路安全。两个运算电路分别为由第一放大器OP1和第二放大器OP2组成的加减运算和电压跟随电路，加减运算电路与前端输入电阻构成第一级运算电路，起到差分输入和比例调节作用，第二级为电压跟随电路，第二级为电压跟随运算电路，起缓冲、隔离、提高带载能力的作用。

本母线电压检测电路中电阻参数满足以下关系：

R1＝R2；

R3＝R4。