作為物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的農(nóng)用履帶機(jī)器人電源自治裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人電源裝置領(lǐng)域，具體是一種作為物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的農(nóng)用履帶機(jī)器人電源自治裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著移動(dòng)機(jī)器人研宄和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，機(jī)器人獲得人們越來越多的關(guān)注，特別是 NASA 的 Sojourner ( “索杰娜”)、Spirit ( “勇氣號(hào)”)和 Opportunity ( “機(jī)遇號(hào)”)火星探測車獲得的巨大成就，擴(kuò)展了人類的科學(xué)視野，在全世界范圍內(nèi)掀起了利用機(jī)器人進(jìn)行科學(xué)探測和實(shí)用的熱潮。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，履帶機(jī)器人自主運(yùn)行于富有挑戰(zhàn)性的崎嶇和松軟的農(nóng)田環(huán)境中，既代替了人類承擔(dān)繁重和重復(fù)的工作，完成諸如野外農(nóng)田探測和野外考察的任務(wù)，又可以作為農(nóng)業(yè)信息采集物聯(lián)網(wǎng)中的一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，完成信息采集和無線路由的任務(wù)。
[0003]作為無線路由的農(nóng)用履帶機(jī)器人都使用高質(zhì)量的可充電蓄電池組來給自身供電，它們沒有自主從環(huán)境獲取能量的能力。機(jī)器人要真正實(shí)現(xiàn)行為自主，不但需要有效合理的利用其自身能源，而且需要能夠從環(huán)境中提取能量。依靠太陽能為機(jī)器人供電，不僅降低供電成本，也不影響機(jī)器人運(yùn)行。但是在供電過程中需要考慮電池的狀況，既不能使電池過充，也不能使電池過放，影響電池的供電性能和電池壽命。這就需要構(gòu)建電源自治裝置。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種作為物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的農(nóng)用履帶機(jī)器人電源自治裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)農(nóng)用機(jī)器人電源無法自治的問題。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
作為物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的農(nóng)用履帶機(jī)器人電源自治裝置，其特征在于:包括主控電路、電壓采集電路、電流采集電路、溫度采集電路，以及由放電控制電路、充電控制電路和電量顯示電路構(gòu)成的電源電路，所述充電控制電路輸入連接光伏陣列，充電控制電路輸出連接儲(chǔ)能鋰電池，放電控制電路輸入連接至儲(chǔ)能鋰電池，充電控制電路、放電控制電路還分別與主控電路連接，電壓采集電路、電流采集電路、溫度采集電路的輸入分別連接至儲(chǔ)能鋰電池，電壓采集電路、電流采集電路、溫度采集電路的輸出分別連接至主控電路，電量顯示電路亦接入主控電路，其中:
所述主控電路由型號(hào)為MC9S08DZ60-P64的單片機(jī)U2的最小系統(tǒng)構(gòu)建而成，單片機(jī)U2上接入有濾波電路、復(fù)位電路、參考電壓AD轉(zhuǎn)換電路、時(shí)鐘電路、接口電路；
所述電壓采集電路包括兩路，其中第一路包括型號(hào)為LTC6803-4的電壓采集芯片U4構(gòu)成的電壓采集部分，以及型號(hào)為ADUM1401的四通道數(shù)字隔離器U3構(gòu)成的通信隔離部分，第二路包括型號(hào)為LTC6803-4的電壓采集芯片UlO構(gòu)成的電壓采集部分，以及型號(hào)為ADUM1401的四通道數(shù)字隔離器U9構(gòu)成的通信隔離部分，電壓采集電路第一路中，電壓采集芯片U4的V+引腳依次通過相互并聯(lián)的電阻R5和電阻R9、電感LI連接儲(chǔ)能鋰電池，電阻R5和電阻R9其中一個(gè)并聯(lián)端與一個(gè)電容C17 —端連接，電阻R5和電阻R9另一個(gè)并聯(lián)端分別與穩(wěn)壓管D2、肖特基二極管D3、肖特基二極管D4的陰極連接，穩(wěn)壓管D2、肖特基二極管D3、肖特基二極管D4的陽極共接后，再與電容C17另一端共接接入儲(chǔ)能鋰電池，電壓采集芯片U4的C0-C12引腳——對(duì)應(yīng)與穩(wěn)壓管D5-D13、D16-D19的陰極連接，穩(wěn)壓管D5-D13、D16-D19依次同向串聯(lián)，且穩(wěn)壓管D5的陽極接地GND，穩(wěn)壓管D5的陽極還與一個(gè)電感L2的一端連接，穩(wěn)壓管D5的陰極通過電容C33、穩(wěn)壓管D6的陰極通過電容C34、穩(wěn)壓管D7的陰極通過電容C35、穩(wěn)壓管D8的陰極通過電容C36、穩(wěn)壓管D9的陰極通過電容C37、穩(wěn)壓管DlO的陰極通過電容C38、穩(wěn)壓管Dll的陰極通過電容C39、穩(wěn)壓管D12的陰極通過電容C40、穩(wěn)壓管D13的陰極通過電容C41、穩(wěn)壓管D16的陰極通過電容C43、穩(wěn)壓管D17的陰極通過電容C44、穩(wěn)壓管D18的陰極通過電容C45、穩(wěn)壓管D19的陰極通過電容C46分別與電感L2和穩(wěn)壓管D5陽極之間連接，穩(wěn)壓管D5的陰極還通過電阻R40、穩(wěn)壓管D6的陰極還通過電阻R41、穩(wěn)壓管D7的陰極還通過電阻R42、穩(wěn)壓管D8的陰極還通過電阻R43、穩(wěn)壓管D9的陰極還通過電阻R44、穩(wěn)壓管DlO的陰極還通過電阻R45、穩(wěn)壓管Dll的陰極還通過電阻R46、穩(wěn)壓管D12的陰極還通過電阻R47、穩(wěn)壓管D13的陰極還通過電阻R55、穩(wěn)壓管D16的陰極還通過電阻R56、穩(wěn)壓管D17的陰極還通過電阻R57、穩(wěn)壓管D18的陰極還通過電阻R58、穩(wěn)壓管D19的陰極還通過電阻R59分別與儲(chǔ)能鋰電池連接，電感L2的另一端連接至電阻R40與儲(chǔ)能鋰電池之間，電壓采集芯片U4的SI引腳通過電阻R24接入電阻R41與儲(chǔ)能鋰電池之間，電壓采集芯片U4的S2引腳通過電阻R25接入電阻R42與儲(chǔ)能鋰電池之間，電壓采集芯片U4的S3引腳通過電阻R26接入電阻R43與儲(chǔ)能鋰電池之間，電壓采集芯片U4的S4引腳通過電阻R27接入電阻R44與儲(chǔ)能鋰電池之間，電壓采集芯片U4的S5引腳通過電阻R28接入電阻R45與儲(chǔ)能鋰電池之間，電壓采集芯片U4的S6引腳通過電阻R29接入電阻R46與儲(chǔ)能鋰電池之間，電壓采集芯片U4的S7引腳通過電阻R30接入電阻R47與儲(chǔ)能鋰電池之間，電壓采集芯片U4的S8引腳通過電阻R31接入電阻R55與儲(chǔ)能鋰電池之間，電壓采集芯片U4的S9引腳通過電阻R32接入電阻R56與儲(chǔ)能鋰電池之間，電壓采集芯片U4的SlO引腳通過電阻R33接入電阻R57與儲(chǔ)能鋰電池之間，電壓采集芯片U4的Sll引腳通過電阻R34接入電阻R58與儲(chǔ)能鋰電池之間，電壓采集芯片U4的S12引腳通過電阻R35接入電阻R59與儲(chǔ)能鋰電池之間，電壓采集芯片U4的CSBI引腳通過電阻R7與四通道數(shù)字隔離器U3的VOA引腳連接，電壓采集芯片U4的SDO引腳通過電阻R8與四通道數(shù)字隔離器U3的VID引腳連接，電壓采集芯片U4的SDI引腳通過電阻RlO與四通道數(shù)字隔離器U3的VOB引腳連接，電壓采集芯片U4的SCKI引腳通過電阻R12與四通道數(shù)字隔離器U3的VOC引腳連接，電壓采集芯片U4的A0-A3引腳、GP1l引腳、GP102引腳、VOS引腳、NC引腳、V-引腳共接后接地GND，電壓采集芯片U4的WDTB引腳依次通過電阻R17、電容C19與四通道數(shù)字隔離器U3的GND2引腳連接，電壓采集芯片U4的VTEMP2引腳依次通過電阻R18、電容C20與四通道數(shù)字隔離器U3的GND2引腳連接，電壓采集芯片U4的VTEMP2引腳還與單片機(jī)U2的PTA1/PIA1/ADP1/ACMP1+引腳連接，電壓采集芯片U4的SDO引腳還通過電阻R14接入電阻R17與電容C19之間，電壓采集芯片U4的VREG引腳接入電阻R17與電容C19之間，電壓采集芯片U4的VREF引腳接入電阻R18與電容C20之間，四通道數(shù)字隔離器U3的GND1、GND2弓丨腳分別接地GND，四通道數(shù)字隔離器U3的VE2引腳連接至電阻R17與電容C19之間，四通道數(shù)字隔離器U3的VE2引腳、VDD2引腳還共同通過相互并聯(lián)的電容C21和電容C22構(gòu)成的濾波電路接地GND，四通道數(shù)字隔離器U3的VDDl引腳、VEl引腳共同通過相互并聯(lián)的電容C23和電容C24構(gòu)成的濾波電路接地GND，四通道數(shù)字隔離器U3的VIA引腳與單片機(jī)U2的PTG2引腳連接，四通道數(shù)字隔離器U3的VIB引腳與單片機(jī)U2的PTE4/SLC/M0SI引腳連接，四通道數(shù)字隔離器U3的VIC引腳與單片機(jī)U2的PTE3/SPSCK引腳連接，四通道數(shù)字隔離器U3的VOD引腳與一個(gè)二極管Dl的陰極連接，二極管Dl的陽極與單片機(jī)U2的PTE5/SDA/MIS0引腳連接；
電壓采集電路第二路中，電壓采集芯片UlO的V+引腳、C4-C12引腳共接后再依次通過相互并聯(lián)的電阻R66和電阻R69、電感L5連接儲(chǔ)能鋰電池，電阻R66和電阻R69其中一個(gè)并聯(lián)端與一個(gè)電容C47 —端連接，電阻R66和電阻R69另一個(gè)并聯(lián)端分別與穩(wěn)壓管D21、肖特基二極管D22、肖特基二極管D23的陰極連接，穩(wěn)壓管D21、肖特基二極管D22、肖特基二極管D23的陽極共接后，再與電容C47另一端共接接入儲(chǔ)能鋰電池，電壓采集芯片UlO的C0-C4引腳——對(duì)應(yīng)與穩(wěn)壓管D24-D28的陰極連接，穩(wěn)壓管D24-D28依次同向串聯(lián)，且穩(wěn)壓管D24的陽極接地GND，穩(wěn)壓管D24的陽極還與一個(gè)電感L6的一端連接，穩(wěn)壓管D24的陰極通過電容C54、穩(wěn)壓管D25的陰極通過電容C55、穩(wěn)壓管D26的陰極通過電容C56、穩(wěn)壓管D27的陰極通過電容C57、穩(wěn)壓管D28的陰極通過電容C58分別與電感L6和穩(wěn)壓管D24陽極之間連接，穩(wěn)壓管D24的陰極還通過電阻R87、穩(wěn)壓管D25的陰極還通過電阻R88、穩(wěn)壓管D26的陰極還通過電阻R89、穩(wěn)壓管D27的陰極還通過電阻R90、穩(wěn)壓管D28的陰極還通過電阻R91分別與儲(chǔ)能鋰電池連接，電感L6的另一端連接至電阻R87與儲(chǔ)能鋰電池之間，電壓采集芯片UlO的SI引腳通過電阻R83接入電阻R88與儲(chǔ)能鋰電池之間，電壓采集芯片UlO的S2引腳通過電阻R84接入電阻R89與儲(chǔ)能鋰電池之間，電壓采集芯片UlO的S3引腳通過電阻R85接入電阻R90與儲(chǔ)能鋰電池之間，電壓采集芯片UlO的S4引腳通過電阻R86接入電阻R91與儲(chǔ)能鋰電池之間，電壓采集芯片UlO的CSBI引腳通過電阻R67與四通道數(shù)字隔離器U9的VOA引腳連接，電壓采集芯片UlO的SDO引腳通過電阻R68與四通道數(shù)字隔離器U9的VID引腳連接，電壓采集芯片UlO的SDI引腳通過電阻R70與四通道數(shù)字隔離器U9的VOB引腳連接，電壓采集芯片UlO的SCKI引腳通過電阻R71與四通道數(shù)字隔離器U9的VOC引腳連接，電壓采集芯片UlO的A0-A3引腳、GP1l引腳、GP102引腳、VOS引腳、NC引腳、V-引腳共接后接地GND，
電壓采集芯片UlO的WDTB引腳依次通過電阻R73、電容C48與四通道數(shù)字隔離器U9的GND2引腳連接，電壓采集芯片UlO的VTEMP2引腳依次通過電阻R74、電容C49與四通道數(shù)字隔離器U9的GND2引腳連接，電壓采集芯片UlO的VTEMP2引腳還與單片機(jī)U2的PTB2/PIB2/ADP10引腳連接，電壓采集芯片UlO的SDO引腳還通過電阻R72接入電阻R73與電容C48之間，電壓采集芯片UlO的VREG引腳接入電阻R73與電容C48之間，電壓采集芯片UlO的VREF引腳接入電阻R74與電容C49之間，四通道數(shù)字隔離器U9的GND1、GND2引腳分別接地GND，四通道數(shù)字隔離器U9的VE2引腳連接至電阻R73與電容C48之間，四通道數(shù)字隔離器U9的VE2引腳、VDD2引腳還共同通過相互并聯(lián)的電容C50和電容C51構(gòu)成的濾波電路接地GND，四通道數(shù)字隔離器U9的VDDl引腳、VEl引腳共同通過相互并聯(lián)的電容C52和電容C53構(gòu)成的濾波電路接地GND，四通道數(shù)字隔離器U9的VIA引腳與單片機(jī)U2的PTG3引腳連接，四通道數(shù)字隔離器U9的VIB引腳與單片機(jī)U2的PTE4/SLC/M0SI引腳連接，四通道數(shù)字隔離器U9的VIC引腳與單片機(jī)U2的PTE3/SPSCK引腳連接，四通道數(shù)字隔離器U9的VOD引腳與一個(gè)二極管D20的陰極連接，二極管D20的陽極與單片機(jī)U2的PTE5/SDA/MIS0引腳連接； 所述電流采集電路包括型號(hào)為LM15