一种电压采样电路、电机及其机器人的制作方法

1.本技术涉及电压采样技术领域，特别是涉及一种电压采样电路、电机及其机器人。


背景技术：

2.现有技术中，进行隔离电压采样，一般采用隔离芯片，例如acm1131等来实现，其实现简要方案如图3所示，该方案需要vdd1供电，且芯片本身成本较高，从而使得采用该芯片的电压采样电路的成本较高。


技术实现要素：

3.基于此，本技术实施例提供一种电压采样电路、电机及其机器人，以降低电压采样电路的成本。
4.第一方面，本技术实施例提供一种电压采样电路，具体包括以下技术方案：
5.一种电压采样电路，包括：光耦、稳压模块、负载模块和上采样模块；
6.所述光耦的阳极输入引脚与工作电压的正极连接；
7.所述光耦的阴极输入引脚依序与所述稳压模块和所述负载模块串联后与工作电压的负极连接；
8.所述负载模块，用于消耗工作电压与所述稳压模块之间的压差所产生的功耗；
9.所述稳压模块，用于稳定输入所述光耦的电压；
10.所述光耦的集电极输出引脚连接所述上采样模块，以通过所述上采样模块对所述光耦输出的电压进行采样。
11.进一步的，所述稳压模块包括：启动电阻、稳压芯片、第四电阻和第五电阻；
12.所述启动电阻的输入端与所述负载模块的输出端连接；所述启动电阻的输出端与所述稳压芯片的阴极连接，用于为所述稳压芯片提供启动电流；
13.所述稳压芯片的阴极连接所述光耦的阴极输出引脚；所述稳压芯片的参考电压引脚与所述第五电阻和所述第四电阻的一端并联；所述第五电阻的另一端与所述稳压芯片的阳极共同接地；所述第四电阻的另一端与所述负载模块连接。
14.进一步的，所述电压采样电路还包括限流模块；
15.所述光耦的阳极输入引脚通过所述限流模块与工作电压的正极连接。
16.进一步的，所述限流模块为限流电阻。
17.进一步的，所述稳压芯片为：tl431或tl431b。
18.进一步的，所述负载模块为负载电阻。
19.进一步的，所述上采样模块为上采样电阻。
20.第二方面，本技术实施例提供一种电机，所述电机包括上面任一项所述的电压采样电路。
21.第三方面，本技术实施例提供一种机器人，所述机器人包括上面所述的电机。
22.与现有技术相比，本技术实施例主要有以下有益效果：
23.本技术实施例通过采用上述包括光耦的隔离电压采样电路，减少了外围供电及相关器件，同时减少了pcb布局空间，降低了物料成本；另外，通过采用稳压模块，可以提高电压采样的精度。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1是本技术提供的电压采样电路的一个实施例的结构示意图；
26.图2是本技术提供的电压采样电路的另一个实施例的结构示意图；
27.图3是现有技术的电压采样电路的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
28.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本技术的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
29.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
30.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
31.如图1所示，图1是本技术提供的电压采样电路的一个实施例的结构示意图。
32.本技术实施例提供一种电压采样电路，该电路10包括：光耦u1、稳压模块、负载模块和上采样模块。
33.光耦u1的阳极输入引脚与工作电压的正极连接。
34.光耦u1的阴极输出引脚依序与稳压模块和负载模块串联后与工作电压vdc的负极连接。
35.负载模块，用于消耗工作电压vdc与稳压模块之间的压差所产生的功耗。
36.稳压模块，用于稳定输入光耦u1的电压，以提高电压采样的精度。本技术实施例中的稳压模块可以根据需要采用各种现在已有或者将来开发的能起到稳压功能的模块。
37.在一个实施例中，负载模块可以为负载电阻r1，除此之外，也可以根据需要采用其他元件。
38.光耦u1的集电极输出引脚连接上采样模块，通过上采样模块对光耦u1的集电极输出引脚输出的电压进行采样。
39.光耦u1的发射极输出引脚接地。
40.在一个实施例中，光耦u1的阳极输入电流if的值限制在1～10ma以内，从而可以保证if与光耦u1的集电极输出电流ic之间保持较好的线性关系，可得if与ic的对应关系式(1)如下：
[0041][0042]
其中，x为常数；
[0043]
由此基于电路可得到以下关系式(2)，以实现母线电压的隔离检测：
[0044][0045]
其中，vf的值可由光耦u1的芯片手册给出；v
u2
为稳压模块的输出电压。
[0046]
因此，基于上采样电压vdd,可以得到工作电压vdc的具体值。
[0047]
本技术实施例通过采用上述包括光耦的隔离电压采样电路，减少了外围供电及相关器件，同时减少了pcb布局空间，降低了物料成本；另外，通过采用稳压模块，可以提高电压采样的精度。
[0048]
如图2所示，图2是本技术提供的电压采样电路的另一个实施例的结构示意图。
[0049]
在一个实施例中，稳压模块包括：启动电阻r3、稳压芯片u2、第四电阻r4和第五电阻r5。
[0050]
启动电阻r3的输入端与负载电阻r1的输出端连接；启动电阻r3的输出端与稳压芯片u2的阴极连接，用于为稳压芯片u2提供启动电流。
[0051]
通常稳压芯片u2的芯片手册中规定了稳压芯片正常工作的最小电流，通过将启动电阻r3跨接在负载电阻r1的输出端和稳压芯片u2的两端，以确保稳压芯片u2的工作电流能够满足工作要求。
[0052]
具体地，稳压芯片可以为现在已有或将来开发的能起到稳压功能的芯片。在一个优选实施例中，稳压芯片为：tl431、tl431b可以更好的适用在本技术实施例所述的电压采样电路中以为光耦u1提供稳定的电压。
[0053]
稳压芯片u2的阴极连接光耦u1的阴极输出引脚，稳压芯片u2的参考电压引脚与第五电阻r5和第四电阻r4的一端并联；第五电阻r5的另一端与稳压芯片的阳极共同接地，第四电阻r4的另一端则与负载电阻r1连接。
[0054]
在一个实施例中，基于公式(3)，可以确定稳压芯片u2位置的输出电压，也即稳压模块的输出电压v
u2
：
[0055][0056]
其中，2.5为稳压芯片u2芯片对应引脚的参考电压，由稳压芯片手册给出，为厂家预设。
[0057]
本技术实施例通过采用上述稳压模块可以通过使用较少的器件，满足需要的稳压功能，进一步降低了采样电路的成本；另外，因为输出的稳压电压是根据r4、r5的阻值确认的，调整阻值就能得到不同的电压值，因此还可以提供一个可调节的稳定电压，使得电路可适配不同的母线电压；另外，也减少了第一限流电阻两端压差，降低了电阻上的损耗；同时，
稳压模块可提供高精度的电压，有助于提升电路的测量精度。
[0058]
继续如图1和图2所示，在一个实施例中，上述电路还包括保护模块，用于对上述电路进行保护。
[0059]
进一步，在一个实施例中，保护模块包括第一限流电阻r2。
[0060]
光耦u1的阳极输入引脚通过串联第一限流电阻r2与工作电压的正极连接，以通过第一电流电阻r2对光耦u1的阳极进行限流保护。
[0061]
在一个实施例中，上采样模块可以为电阻r6。光耦u1的集电极输出引脚连接上拉电阻r6，通过上拉电阻对光耦u1的集电极输出引脚输出的电压进行采样。
[0062]
基于上面实施例所述的电压采样电路，本技术实施例还提供一种电机。
[0063]
该电机包括上面实施例所述的电压采样电路，通过电压采样电路来检测低压直流电源的电压等等。
[0064]
本技术实施例通过采用上述隔离采样电路，减少了外围供电及相关器件，同时减少了pcb布局空间，降低了物料成本，从而减小电机体积，降低电机加工成本。
[0065]
基于上面实施例所述的电机，本技术实施例还提供一种机器人，机器人包括多个关节模组，每个关节模组包括上面实施例所述的电机。
[0066]
上述机器人包括但不限于：人形机器人、机械手、医疗/康复/护理机器人、无人驾驶设备。
[0067]
本技术实施例通过采用上述隔离采样电路，减少了外围供电及相关器件，同时减少了pcb布局空间，降低了物料成本，从而减小电机体积，降低电机加工成本，进而减小机器人体积，降低机器人加工成本。
[0068]
显然，以上所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本技术的较佳实施例，但并不限制本技术的专利范围。本技术可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本技术说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本技术专利保护范围之内。

技术特征：
1.一种电压采样电路，其特征在于，包括：光耦、稳压模块、负载模块和上采样模块；所述光耦的阳极输入引脚与工作电压的正极连接；所述光耦的阴极输入引脚依序与所述稳压模块和所述负载模块串联后与工作电压的负极连接；所述负载模块，用于消耗工作电压与所述稳压模块之间的压差所产生的功耗；所述稳压模块，用于稳定输入所述光耦的电压；所述光耦的集电极输出引脚连接所述上采样模块，以通过所述上采样模块对所述光耦输出的电压进行采样。2.根据权利要求1所述的电压采样电路，其特征在于，所述稳压模块包括：启动电阻、稳压芯片、第四电阻和第五电阻；所述启动电阻的输入端与所述负载模块的输出端连接；所述启动电阻的输出端与所述稳压芯片的阴极连接，用于为所述稳压芯片提供启动电流；所述稳压芯片的阴极连接所述光耦的阴极输出引脚；所述稳压芯片的参考电压引脚与所述第五电阻和所述第四电阻的一端并联；所述第五电阻的另一端与所述稳压芯片的阳极共同接地；所述第四电阻的另一端与所述负载模块连接。3.根据权利要求1或2所述的电压采样电路，其特征在于，所述电压采样电路还包括限流模块；所述光耦的阳极输入引脚通过所述限流模块与工作电压的正极连接。4.根据权利要求3所述的电压采样电路，其特征在于，所述限流模块为限流电阻。5.根据权利要求2所述的电压采样电路，其特征在于，所述稳压芯片为：tl431或tl431b。6.根据权利要求1或2所述的电压采样电路，其特征在于，所述负载模块为负载电阻。7.根据权利要求6所述的电压采样电路，其特征在于，所述上采样模块为上采样电阻。8.一种电机，其特征在于，所述电机包括权利要求1至7中任一项所述的电压采样电路。9.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括权利要求8所述的电机。

技术总结
本申请实施例属于传感器技术领域，涉及一种电压采样电路，包括：光耦、稳压模块、负载模块和上采样模块；光耦的阳极输入引脚与工作电压的正极连接；光耦的阴极输入引脚依序与稳压模块和负载模块串联后与工作电压的负极连接；负载模块，用于消耗工作电压与稳压模块之间的压差所产生的功耗；稳压模块，用于稳定输入光耦的电压；光耦的集电极输出引脚连接上采样模块，以通过上采样模块对光耦输出的电压进行采样。本申请还涉及一种电机/机器人。本申请提供的技术方案能够降低电压采样电路的成本。的技术方案能够降低电压采样电路的成本。的技术方案能够降低电压采样电路的成本。


技术研发人员：汤成 张海滨 何文峰 许晋诚
受保护的技术使用者：帕西尼感知科技（深圳）有限公司
技术研发日：2023.03.15
技术公布日：2023/8/13