專利名稱：具有位置偏差檢測功能的拾電器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種非接觸供電拾電器，尤其是一種具有位置偏差檢測功能的拾電器。
背景技術：
自動導航小車(AGV)是現代工業自動化物流系統中的關鍵設備之一，一般以電池 為動力，裝備有電磁、光學或視覺等自動導航裝置，能夠沿規定的導引路徑行駛，具有安全 保護以及各種移載功能。若干輛沿導行路徑行馳，在計算機的交通管制下有條不紊地運行， 并通過物流系統軟件集成在物流系統、生產系統中構成自動搬運車系統(AGVS)。AGVS廣泛 應用于柔性生產系統(FMS)、柔性搬運系統和自動化倉庫及其它行業的物流系統中。傳統的AGV是以電池為動力，裝有非接觸導向裝置和獨立尋址系統的無人駕駛自 動運輸車。由于采用電池供電，因此，傳統的AGV的功率和行駛距離受到極大的限制，AGV的 利用率也不高。為了提高AGV的利用率，就必須對AGV的電池進行經常性的充電。為了保證 AGV在生產線上不用移出生產過程就可以完成充電，必須在安裝整個生產過程系統中，設置 電池充電站。為了電池在幾秒鐘內進行快速充電，使得AGV在生產線上不用移出生產過程 就可以完成充電。AGV車動力電源一般配用的是傳統的“高倍率開口鎘鎳電池”，以適應其 快速充電和較大電流放電的要求。但受“鎘鎳電池”記憶效應的影響，使用、維護比較麻煩。 同時由于“鎘鎳電池”中鎘的污染，不適應環保的要求。此外，充電站數量的增多，也增加了 AGV運輸系統的總建設成本。非接觸供電技術利用電磁感應理論與變壓器理論，并結合當今最新的電力電子技 術與微處理器實時控制技術，實現電能的非接觸式傳輸。通過在地面設置初級電纜，在AGV 上設置拾電器，為AGV提供動力。這種供電系統可以在AGV不帶電池的情況下為小車提供驅 動電源和控制電源，也可以在不設充電站的情況下為AGV的電池進行連續或定時充電。采 用非接觸供電給AGV供電，克服了 AGV的動力瓶頸。為了讓AGV能夠沿規定的導引路徑行駛，還需要給AGV配備導航功能的部件。傳 統有激光導航、磁導航等方式，激光導航在AGV上設置激光探頭實現；磁導航在AGV行駛的 路線上貼上永磁體磁條，在AGV上安裝磁傳感器檢測磁條位置，通過位置偏差實現對AGV的 導向控制。無論采用哪種導航方式都需要額外的傳感器來實現。
發明內容本實用新型的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種具有位置偏差檢測功 能的拾電器，作為自動導航小車的無接觸供電導航裝置。按照本實用新型提供的技術方案，所述具有位置偏差檢測功能的拾電器，包括諧 振電容、纏繞在一個磁芯上的磁芯線圈、整流橋、升壓電路，諧振電容和磁芯線圈串聯后，連 接到整流橋的輸入，整流橋的輸出連接到升壓電路，還包括偏差檢測電路和給偏差檢測電 路供電的降壓電路，所述降壓電路與整流橋的輸出連接；所述磁芯線圈包括串聯的左感應線圈和右感應線圈；所述偏差檢測電路包括左電壓變換電路、右電壓變換電路、單片機和輸出電壓變換電路，左感應線圈和右感應線圈分別對應連接左電壓變換電路和右電壓變換電路，經過 整流和降壓后送入單片機的AD采樣接口，單片機的DA輸出連接輸出電壓變換電路輸出電
壓信號。所述偏差檢測電路還包括通信輸出接口，通過數字形式輸出位置偏差處理結果。所述通信輸出接口采用RS232通信接口。所述磁芯為E型磁芯，左感應線圈和右感應線圈圈數一樣，對稱分布在E型磁芯的 左右兩側凹槽中，并且二者的距離等于供電的初級電纜之間的距離。所述單片機還連接有實時顯示偏差距離的數碼管顯示電路。本實用新型的優點是本實用新型巧妙的借助了無接觸供電的特點，利用無接觸 供電初級電纜作為路徑導引線，由于初級電纜上存在的交流電流信號產生磁信號，在拾電 器上附加對初級電纜的位置檢測功能，判定拾電器和初級電纜的相對位置偏差，從而給AGV 進行導航。可以替代其他導航方式，降低了系統成本，提高了系統可靠性。
圖1本實用新型拾電器的電路結構圖；圖2本實用新型拾電器磁性線圈結構圖；圖3升壓電路原理圖；圖4降壓電路原理圖。其中，諧振電容1、磁芯線圈2、整流橋3、升壓電路4、偏差檢測電路6、降壓電路5、 左感應線圈21、右感應線圈22、左電壓變換電路61、右電壓變換電路62、單片機63、輸出電 壓變換電路64、RS232通信輸出接口 65 ；E型磁芯23、初級電纜24 ；第一電感41、第一二極管42、第一場效應管43、第一 pwm控制電路44、第一濾波電 容45 ；第二電感51、第二二極管52、第二場效應管53、第二 pwm控制電路54、第二濾波電 容55。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。如圖2所示，在無接觸供電的AGV小車中，沿著AGV的行駛路線設置非接觸供電的 初級電纜。電纜中通有高頻大電流信號。AGV上的拾電器靠近初級電纜，拾電器的線圈可以 感應電纜中的電流并且通過電容諧振獲得更高的互感系數。感應電壓通過整流和放大可以 提供給AGV動力。如圖1所示，本實用新型是一種具有位置偏差檢測功能的非接觸供電拾電器，包 括諧振電容1、磁芯線圈2、整流橋3、升壓電路4、降壓電路5、偏差檢測電路6。電容1和 磁芯線圈2串聯構成諧振電路，提高供電效率，其輸出連接到整流橋3，通過整流橋3將磁芯 線圈中感應的交流電流轉換成直流電流輸出，整流橋3的輸出連接到升壓電路4實現電壓變換，獲得符合實際工業需求的高壓，給AGV驅動和控制部分供電。整流橋3的輸出還連接到降壓電路5，降壓電路5給偏差檢測電路6供電。磁芯線圈2分為左右兩個線圈，兩個線圈圈數一樣，位置對稱分布在E型拾電器的 兩臂上。兩個線圈之間的距離和初級電纜24的兩個導線的距離一樣。當E型拾電器和初 級電纜對中后，兩個線圈的感應電壓相等。電容1和磁芯線圈2串聯構成諧振電路，感應電 壓通過整流橋3整流，然后通過升壓電路升壓到DC560V，供給AGV的交流伺服控制系統使 用。交流伺服系統的母線電壓是DC40(T600V。所以可以直接把DC560V的直流電壓接入交 流伺服系統。磁芯線圈2由左感應線圈21和右感應線圈22串聯構成。為了使拾電器具有偏差 檢測功能，將拾電器的線圈設計成對稱的兩個，對稱分布在拾電器E型磁芯23的左右兩側， 并且二者的距離等于初級電纜24之間的距離。當位置對中時，兩個線圈產生的電壓是相等 的，當拾電器和初級電纜位置發生偏移后，由于初級電纜在不同位置產生的磁感應強度不 同，兩個線圈電壓也不同，從而根據電壓實現偏差的判斷。本實施例的偏差檢測電路6包括左電壓變換電路61、右電壓變換電路62、單片機 63、輸出電壓變換電路64、RS232通信輸出接口 64。左感應線圈21和右感應線圈22分別 對應連接左電壓變換電路61和右電壓變換電路62，把左右線圈感應的交流電壓信號經過 整流和降壓處理，然后后送入單片機63的AD采樣接口，電壓變換電路通過LM356運放實現 整流和降壓。單片機63為飛利浦LPC2114型號單片機，具有AD和DA接口，可以直接用于本系 統。其工作電壓為3. 3V，降壓電路將感應的電能降壓到低壓供給運放和單片機使用。左右電壓變換電路，連接單片機的AD采樣接口，單片機63的DA輸出連接輸出電 壓變換電路64，輸出符合要求的電壓信號。單片機63的程序首先采集左右線圈的電壓大小，然后將電壓相減，根據結果的正 負判斷是左偏還是右偏，然后結合左電壓的大小查表標定，判斷出實際的位置偏差距離；最 后將實際的位置偏差距離再轉換成對應的電壓信號輸出。AGV的控制系統根據電壓信號大 小就可以實現相應的控制調整。為了適應不同的控制系統需求，偏差信號還通過RS232等接口形式同時送出，通 過數字形式輸出位置偏差處理結果，以適應不同的控制系統。并且可以給單片機配置顯示 裝置，比如數碼管顯示電路，實時顯示偏差距離的大小，用于實時顯示偏差的距離大小，以 方便查看和系統調試。如圖3所示，本實用新型實施例的升壓電路結構包括第一電感41 一端作為輸入 連接整流橋3的正極輸出，另一端連接第一二極管42的正極，同時連接到第一場效應管43 的源級，第一場效應管43的漏極連接到整流橋3的負極輸出，第一 pwm控制電路44連接第 一二極管42的負極和整流橋3的負極以及第一場效應管43的柵極。第一濾波電容45連 接在第一二極管42的負極和整流橋3的負極之間。如圖4所示，本實用新型實施例的降壓電路結構包括第二場效應管53的源級連 接整流橋3的正極輸出，第二場效應管53的漏極連接第二電感51，第二電感51的另一端是 低壓的輸出正極，第二二極管52的負極連接場效應管53的漏極，正極連接整流橋3的負極 輸出，第二 pwm控制電路54低壓正極輸出和整流橋3的負極以及場效應管53的柵極實現反饋控制調壓。第二濾波電容55連接在第二電感51的低壓輸出正極端和整流橋3的負極 之間。 本實用新型通過改造拾電器磁芯的線圈結構，設計偏差檢測電路，使得無接觸供電系統的拾電器具有電能傳輸功能的同時可以借助非接觸供電的初級電纜，進行位置偏差 檢測。用于AGV系統后，取代傳統的磁導航或者激光導航部件，一次性解決了系統的供電和 導航兩個難題。降低成本，提高了可靠性。
權利要求具有位置偏差檢測功能的拾電器，包括諧振電容(1)、纏繞在一個磁芯上的磁芯線圈(2)、整流橋(3)、升壓電路(4)，諧振電容(1)和磁芯線圈(2)串聯后，連接到整流橋(3)的輸入，整流橋(3)的輸出連接到升壓電路(4)，其特征是還包括偏差檢測電路(6)和給偏差檢測電路(6)供電的降壓電路(5)，所述降壓電路(5)與整流橋(3)的輸出連接；所述磁芯線圈(2)包括串聯的左感應線圈(21)和右感應線圈(22)；所述偏差檢測電路(6)包括左電壓變換電路(61)、右電壓變換電路(62)、單片機(63)和輸出電壓變換電路(64)，左感應線圈(21)和右感應線圈(22)分別對應連接左電壓變換電路(61)和右電壓變換電路(62)，經過整流和降壓后送入單片機(63)的AD采樣接口，單片機(63)的DA輸出連接輸出電壓變換電路(64)輸出電壓信號。
2.如權利要求1所述的具有位置偏差檢測功能的拾電器，其特征是所述偏差檢測電路 (6)還包括通信輸出接口(64)，通過數字形式輸出位置偏差處理結果。
3.如權利要求2所述的具有位置偏差檢測功能的拾電器，其特征是所述通信輸出接口 (64)采用RS232通信接口。
4.如權利要求1所述的具有位置偏差檢測功能的拾電器，其特征是所述磁芯為E型磁 芯(23)，左感應線圈(21)和右感應線圈(22)圈數一樣，對稱分布在E型磁芯(23)的左右 兩側凹槽中，并且二者的距離等于供電的初級電纜(24)之間的距離。
5.如權利要求1所述的具有位置偏差檢測功能的拾電器，其特征是所述單片機(63)還 連接有實時顯示偏差距離的數碼管顯示電路。
專利摘要本實用新型提供的技術方案，所述具有位置偏差檢測功能的拾電器，包括諧振電容、纏繞在一個磁芯上的磁芯線圈、整流橋、升壓電路，諧振電容和磁芯線圈串聯后，連接到整流橋的輸入，整流橋的輸出連接到升壓電路，還包括偏差檢測電路和給偏差檢測電路供電的降壓電路，所述降壓電路與整流橋的輸出連接；所述磁芯線圈包括串聯的左感應線圈和右感應線圈。其優點是利用無接觸供電初級電纜作為路徑導引線，由于初級電纜上存在的交流電流信號產生磁信號，在拾電器上附加對初級電纜的位置檢測功能，判定拾電器和初級電纜的相對位置偏差，從而給AGV進行導航。可以替代其他導航方式，降低了系統成本，提高了系統可靠性。
文檔編號H01F17/04GK201577036SQ20092029128
公開日2010年9月8日 申請日期2009年12月7日 優先權日2009年12月7日
發明者丁孟喜, 張炯, 郭大宏 申請人:江蘇天奇物流系統工程股份有限公司