一种开关控制电路及控制方法与流程

本发明属于机器人控制技术领域，尤其涉及一种高可靠性的开关控制电路及控制方法。

背景技术：
现有机器人行业技术里面，机器人内部存在多个控制电路板，控制机器的各部件进行指令的动作，以及电源的开关控制和各种保护指令等。通常在执行命令时，由主控制MCU发出命令，控制模块接收到命令后，通过高电平或者低电平的输出到电子开关，从而实现电源的开关控制和各种保护指令等。采用恒定的高电平或者低电平输出指令时，存在误动作的可能，比如在硬件系统刚上电的初期，MCU的IO管脚可能会出现高阻状态或直接短暂输出高电平，而正常情况下设计初衷是要求输出低电平的，则会出现信号误触发或者误动作可能，以及在信号线出现干扰或者接触不良时或者过度撞击时，需要维持高电平信号的信号可能会出现瞬时的低电平，若快速响应了该电平可能会造成机器的误动作。比如雷达的供电开关这样的关键信号，若瞬间出现掉电，则会造成雷达数据的丢帧，进而影响地图构建。

技术实现要素：
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种抗干扰能力强的开关控制电路，降低误动作可能性。本发明提供的开关控制电路，包括依次连接的隔直模块、电子开关和积分电路，所述电子开关与电源连接；所述隔直模块用于阻断非交变信号，而交变信号则可通过隔直模块；所述电子开关用于控制电源对积分电路的供电，电子开关打开后，电源对所述积分电路供电；所述电子开关在交变信号的作用下交替处于导通、关闭状态，电源的电压信号被交变信号调制成交变电平信号；所述积分电路对交变电平信号进行积分运算，输出高电平信号。本发明利用隔直模块阻断非交变信号，恒定高电平、低电平无法通过隔直模块，输出指令的方式由恒定电平输出变为翻转电平输出，降低误动作的可能。交变信号通过隔直模块后，电子开关在交变信号作用下交替处于导通、关闭状态，电源的电压信号被调制成交变电平信号，积分电路对交变电平信号进行积分运算，使得输出信号为高电平，只有输出维持在高电平，才执行机器人的关键动作，使其具有较强的抗干扰能力。本发明所述隔直模块包括限流电阻R18以及与限流电阻R18连接的电容C14，所述限流电阻R18与交变信号源连接，所述电容C14与电子开关连接。交变信号一般由控制器MCU输出，控制器输出信号MCU_IO只有输出一特定频率及占空比的翻转电平信号(翻转电平信号存在低电平和高电平两个电压，可以为0和电源电压，或者其间的数值)，电容C14才导通，MCU输出指令的方式由恒定电平输出变为翻转电平输出，降低误动作的可能。本发明所述电子开关包括上拉偏置电阻R16、三极管Q20、滞放电阻R17；所述上拉偏置电阻R16的两端分别与所述隔直模块、三极管Q20的发射极连接，三极管Q20的发射极与电源连接，其基极与隔直模块连接，集电极与积分电路、滞放电阻R17的一端连接，滞放电阻R17的另一端接地连接。交变信号通过隔直模块后，隔直模块导通，电源通过上拉偏置电阻R16保证三极管Q20具有导通压降，Q20基极才有电流，Q20被打开，电子开关导通，基于交变信号的特性，三极管Q20处于打开、关闭交替状态，电源的电压信号被调制成交变电平信号。本发明所述积分电路包括电阻R19、电容C15，电阻R19的一端与所述电子开关连接，其另一端与电容C15连接，电容C15另一端接地连接。电子开关电路导通后，电源通过电阻R19对电容C15进行充电，由电阻R19和电容C15组成的积分运算电路对交变电平进行积分运算，使输出维持在高电平，才执行机器人的关键动作，使其具有较强的抗干扰能力。本发明还提供一种控制方法，利用交变信号将恒定电平信号调制成交变电平信号，对交变电平信号进行积分运算，输出积分运算后的控制信号，实现交变电平信号控制动作。具体来说，输入交变信号，交变信号使电子开关交替处于导通、关闭状态，与电子开关连接的电源的电压信号被交变信号调制成交变电平信号；电子开关导通时，电源对积分电路供电，利用积分电路对交变电平信号进行积分运算并输出高电平信号；接收到高电平信号后执行控制指令。执行完控制指令后，快速释放积分电路的电量，进一步降低了误动作的可能性。本发明具有以下有益效果：(1)采用由电阻电容组成的隔直模块进行翻转电平传输，输出指令的方式由恒定电平输出变为翻转电平输出，降低误动作的可能，实现机器人有效地控制。(2)采用积分运算电路对交变电平信号进行积分，通过对电容进行充电，使得输出控制信号为高电平，实现关键硬件系统具有较强的抗干扰能力。(3)为了实现关键信号的可靠性，例如激光的电源信号，控制开关信号为翻转信号电平信号，大大降低了实际设计中激光掉帧的可能性。机器人是一种高度集成化设备，特别是自续航移动机器人，关键信号硬件处理系统抗干扰能力强、误动作可能性低是非常重要的指标，本发明能够实现对机器人有效控制，能实现机器各部件进行指令动作，电源开关控制及各种保护指令等，抗干扰能力强，误动作可能性低。附图说明图1为本发明电路结构模块图；图2为本发明电路结构图。具体实施方式如图1所示，本发明包括依次连接的隔直模块、电子开关和积分电路，电子开关与电源连接。隔直模块用于阻断非交变信号，而交变信号则可通过隔直模块；电子开关控制电源对积分电路的供电，电子开关打开后，电源对积分电路供电；电子开关在交变信号的作用下交替处于导通、关闭状态，电源的电压信号被交变信号调制成交变电平信号；积分电路对交变电平信号进行积分运算，输出高电平信号。如图1、2所示，隔直模块包括限流电阻R18以及与限流电阻R18连接的电容C14；电子开关包括上拉偏置电阻R16、三极管Q20、滞放电阻R17；积分电路包括电阻R19、电容C15。限流电阻R18与输出交变信号的控制器连接，电容C14与上拉偏置电阻R16的一端、三极管Q20的基极连接；三极管Q20的发射极与上拉偏置偏置电阻R16的另一端连接，发射极还与电源POWER_OUT连接，三极管Q20的集电极分别与滞放电阻R17、电阻R19连接，电阻R19另一端与电容C15连接，电容C15的该端还与接收积分电路输出的控制信号的部件(图中未示出)连接，电容C15另一端以及滞放电阻R17的另一端还接地连接。本发明基本原理为，非交变的信号无法通过隔直模块，而交变信号源通过隔直模块，交变信号施加到电子开关，使信号输入端的电压信号通过电子开关，并被交变信号调制为交变(翻转)的状态。积分电路用于对交变(翻转)电平信号进行积分运算，使信号维持为高电平。具体工作流程如下：MCU_IO为控制器输出信号，电阻R18为限流电阻，由于电容具有“隔直通交”的特性，非交变的信号无法通过由电阻R18和电容C14组成的隔直模块，而交变信号源才能通过，因此控制器输出信号MCU_IO只有输出一特定频率及占空比的翻转电平信号(翻转电平信号存在低电平和高电平两个电压，可以为0和电源电压，或者其间的数值)，电容C14才导通，这样，输出指令的方式由恒定电平输出变为翻转电平输出，降低误动作的可能，恒定电平无法通过。隔直模块导通后，电源POWER_OUT通过上拉偏置电阻R16保证PNP三极管Q20具有导通压降，Q20基极才有电流，Q20被打开，电子开关电路导通。基于交变信号特性，三极管Q20处于交替打开、关闭的状态，电源的电压信号被调制成交变电平信号。电子开关电路导通后，电源POWER_OUT通过电阻R19对电容C15进行充电，由电阻R19和电容C15组成的积分运算电路对交变(翻转)电平信号进行积分运算，使Control端输出维持在高电平，才执行机器人的关键动作，使其具有较强的抗干扰能力。当执行完关键动作后，电子开关断开，电容C15通过泄放电阻R17快速地释放掉积累的电量，这样，进一步降低了误动作的可能性。