CN108646767A - 一种锂电草坪机多功能控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂电草坪机多功能控制装置，包括：多功能面板单元(1)、割草机控制单元(2)、自动行走控制单元(3)、双包电源单元(4)。本发明综合采用自动化控制技术、电机保护技术，实现了对锂电草坪机除草和自走的综合控制，对割草机主电机和自走电机的短路保护和电流限制保护，解决了现有设备控制系统复杂、体积大、成本高等问题，并且能够将双包电源、割草机控制、割草机自走等单元组合使用，进一步提高了锂电草坪机自动化控制和应用水平。
Description
技术领域
本发明属于自动化控制技术领域，特别涉及一种锂电草坪机多功能控制装置。
背景技术
近几年，锂电草坪机发展演化出多种功能和配置，同时因市场需求不同及其客户选择不同，对锂电草坪机的功能需求多种多样。有些具有一个电池包为动力提供驱动能量，有些同时具有电动驱动的自走功能，有些具有两个电池包为动力提供驱动能量，有些具有双电池包电动驱动的自走功能。因此，锂电草坪机功能控制装置越来越复杂，控制模块通用性不强、控制设置装置繁杂、控制效果不佳、工艺成本高等问题逐步显现。
发明内容
本发明提供一种锂电草坪机多功能控制装置，实现对锂电草坪机除草和自走的综合控制，且能够对主电机和自走电机进行保护，解决现有设备控制系统复杂、体积大、成本高等问题，进一步提高锂电草坪机自动化控制和应用水平。
本发明的技术方案是：一种锂电草坪机多功能控制装置，包括：多功能面板单元、割草机控制单元、自动行走控制单元、双包电源单元：
所述多功能面板单元包括电源触发模块、自走调速模块、电量显示模块、速度显示模块，用于实时显示所述双包电源单元储存的电量，以船型键键控方式触发和控制所述割草机控制单元的供电状态，以加速键和减速键方式控制所述自动行走控制单元的自走速度；
所述割草机控制单元包括微控制MCU模块、无刷电机驱动模块、主电机启停模块、电流信号处理模块、电源控制模块，用于监测割草机主电机状态，驱动和控制割草机主电机，处理所述自动行走控制单元传送的割草机自走电机的电流状态信号；
所述自动行走控制单元包括自走电机启停模块、自走电机驱动模块、自走电机电流取样模块，用于实现对割草机自走电机的启停和正反转控制，并将获得的割草机自走电机母线电流信号发送给所述割草机控制单元，接收所述割草机控制单元传送的短路保护、电流限制指令；
所述双包电源单元包括双包电池仓模块、双包电压取样模块、双包电池切换模块、双包电池通讯切换模块，用于为所述多功能面板单元、所述割草机控制单元、所述自动行走控制单元提供工作电源；
所述电源触发模块用于将用户对割草机的电源启停信号，以电平的形式转送给所述电源控制模块，实现对所述双包电源单元对外供电的开启或关闭；
所述自走调速模块用于将用户按动加速键或减速键的控制信息，传送给所述微控制MCU模块，当用户按动加速键时，所述微控制MCU模块输出高占空比的16K载波PWM给所述自走电机驱动模块；当用户按动减速键时，所述微控制MCU模块输出低占空比的16K载波PWM给所述自走电机驱动模块；
所述电量显示模块用于接收所述微控制MCU模块的AD端口传送的所述双包电源单元中两个电池包的电量信息，并以两组LED灯的形式将所述双包电源单元中两个电池包的电量分别显示出来；
所述速度显示模块用于显示所述微控制MCU模块传送的用户在所述多功能面板单元上操作加速键或减速键后形成的速度档位信息；
所述微控制MCU模块接收所述电源触发模块发送的电源启停信号，所述自走调速模块发送的加速信号或减速信号，所述主电机启停模块发送的主电机启停信号，所述电流信号处理模块发送的割草机主电机母线电流信号，所述自走电机启停模块发送的割草机自走电机启停信号，所述自走电机电流取样模块发送的割草机自走电机母线电流信号，所述电压取样模块发送的两个电池包电压信号，向所述电量显示模块发送所述双包电源单元的两个电池包电量信息，向所述速度显示模块发送割草机自走速度信息，控制所述无刷电机驱动模块为割草机主电机提供驱动，控制所述电源控制模块开启或关闭所述双包电源单元的供电，控制所述自走电机驱动模块驱动割草机自走电机，控制所述双包电池切换模块在两个电池包之间切换，控制所述双包电池通讯切换模块切换两个电池包的通信ID；
所述无刷电机驱动模块接收所述主电机启停模块的启停指令，接收所述微控制MCU模块输出几十K载波占空比的PWM波形，通过内部集成的驱动芯片IR来驱动上下三组桥式功率MOS管使割草机主电机运行；
所述主电机启停模块包括一个触发模式开关，一个动作模式开关，当触发模式开关松开后3秒之内再常按动作模式开关，会将正常启动信号传递给所述微控制MCU模块；松开动作模式开关后，割草机主电机会接收到停机信号；
所述电流信号处理模块接收割草机主电机母线上的电流信号，通过电阻取样后经过运算放大再到所述微控制MCU模块的AD引脚；割草机主电机短路保护时，将电流取样后的电压与预先设定的电流阈值经过比较器，当割草机主电机的短路电流大于阈值电流时，比较器输出高电平到所述微控制MCU模块的硬件刹车引脚；割草机主电机触发保护时，所述微控制MCU模块的PWM波立即禁止输出，实现快速硬件保护；
所述自走电机启停模块用于控制割草机自走电机的启停，停机时向所述微控制MCU模块发送高电平，触发自走时向所述微控制MCU模块发送低电平；所述自走电机启停模块向所述自走电机驱动模块发送自走电机启停信号；
所述自走电机驱动模块收到所述自走电机启停模块的自走启停信号后，驱动割草机自走电机启动或停止；
所述自走电机电流取样模块接收割草机自走电机母线上的电流信号，通过电阻取样后经过运算放大再到所述微控制MCU模块的AD引脚上；
所述双包电池仓模块用于放置两个电池包，两个电池包的正极电压通过一个开关连接，断开开关时，将两个电池包与所述多功能面板单元断开；
所述双包电压取样模块将两个电池包的电压通过降压之后再传递到所述微控制MCU模块的AD引脚上，实时对两个电池包的电压进行监视；所述双包电压取样模块将两个电池包电压数据传递给所述微控制MCU模块的AD端口；
所述双包电池切换模块接收所述微控制MCU模块的切换信号后，输出高电平控制继电器由一个电池包切换到另一个电池包；
所述双包电池通讯切换模块用于两个电池包切换后，将两个电池包的通讯ID同时进行切换。
本发明综合采用自动化控制技术、电机保护技术，实现了对锂电草坪机除草和自走的综合控制，对割草机主电机和自走电机的短路保护和电流限制保护，解决了现有设备控制系统复杂、体积大、成本高等问题，并且能够将双包电源、割草机控制、割草机自走等单元组合使用，进一步提高了锂电草坪机自动化控制和应用水平。
附图说明
图1为本发明组成框图；
图2为本发明中央处理单元组成框图。
具体实施方式
实施例1：参见图1至图5，一种锂电草坪机多功能控制装置，包括：多功能面板单元1、割草机控制单元2、自动行走控制单元3、双包电源单元4：
所述多功能面板单元1包括电源触发模块11、自走调速模块12、电量显示模块13、速度显示模块14，用于实时显示所述双包电源单元4储存的电量，以船型键键控方式触发和控制所述割草机控制单元2的供电状态，以加速键和减速键方式控制所述自动行走控制单元3的自走速度；
所述割草机控制单元2包括微控制MCU模块21、无刷电机驱动模块22、主电机启停模块23、电流信号处理模块24、电源控制模块25，用于监测割草机主电机状态，驱动和控制割草机主电机，处理所述自动行走控制单元3传送的割草机自走电机的电流状态信号；
所述自动行走控制单元3包括自走电机启停模块31、自走电机驱动模块32、自走电机电流取样模块33，用于实现对割草机自走电机的启停和正反转控制，并将获得的割草机自走电机母线电流信号发送给所述割草机控制单元2，接收所述割草机控制单元2传送的短路保护、电流限制指令；
所述双包电源单元4包括双包电池仓模块41、双包电压取样模块42、双包电池切换模块43、双包电池通讯切换模块44，用于为所述多功能面板单元1、所述割草机控制单元2、所述自动行走控制单元3提供工作电源；
所述电源触发模块11用于将用户对割草机的电源启停信号，以电平的形式转送给所述电源控制模块25，实现对所述双包电源单元4对外供电的开启或关闭；
所述自走调速模块12用于将用户按动加速键或减速键的控制信息，传送给所述微控制MCU模块21，当用户按动加速键时，所述微控制MCU模块21输出高占空比的16K载波PWM给所述自走电机驱动模块32；当用户按动减速键时，所述微控制MCU模块21输出低占空比的16K载波PWM给所述自走电机驱动模块32；
所述电量显示模块13用于接收所述微控制MCU模块21的AD端口传送的所述双包电源单元4中两个电池包的电量信息，并以两组LED灯的形式将所述双包电源单元4中两个电池包的电量分别显示出来；
所述速度显示模块14用于显示所述微控制MCU模块21传送的用户在所述多功能面板单元1上操作加速键或减速键后形成的速度档位信息；
所述微控制MCU模块21接收所述电源触发模块11发送的电源启停信号，所述自走调速模块12发送的加速信号或减速信号，所述主电机启停模块23发送的主电机启停信号，所述电流信号处理模块24发送的割草机主电机母线电流信号，所述自走电机启停模块31发送的割草机自走电机启停信号，所述自走电机电流取样模块33发送的割草机自走电机母线电流信号，所述电压取样模块42发送的两个电池包电压信号，向所述电量显示模块13发送所述双包电源单元4的两个电池包电量信息，向所述速度显示模块14发送割草机自走速度信息，控制所述无刷电机驱动模块22为割草机主电机提供驱动，控制所述电源控制模块25开启或关闭所述双包电源单元4的供电，控制所述自走电机驱动模块32驱动割草机自走电机，控制所述双包电池切换模块43在两个电池包之间切换，控制所述双包电池通讯切换模块44切换两个电池包的通信ID；
所述无刷电机驱动模块22接收所述主电机启停模块23的启停指令，接收所述微控制MCU模块21输出几十K载波占空比的PWM波形，通过内部集成的驱动芯片IR来驱动上下三组桥式功率MOS管使割草机主电机运行；
所述主电机启停模块23包括一个触发模式开关，一个动作模式开关，当触发模式开关松开后3秒之内再常按动作模式开关，会将正常启动信号传递给所述微控制MCU模块21；松开动作模式开关后，割草机主电机会接收到停机信号；
所述电流信号处理模块24接收割草机主电机母线上的电流信号，通过电阻取样后经过运算放大再到所述微控制MCU模块21的AD引脚；割草机主电机短路保护时，将电流取样后的电压与预先设定的电流阈值经过比较器，当割草机主电机的短路电流大于阈值电流时，比较器输出高电平到所述微控制MCU模块21的硬件刹车引脚；割草机主电机触发保护时，所述微控制MCU模块21的PWM波立即禁止输出，实现快速硬件保护；
所述自走电机启停模块31用于控制割草机自走电机的启停，停机时向所述微控制MCU模块21发送高电平，触发自走时向所述微控制MCU模块21发送低电平；所述自走电机启停模块31向所述自走电机驱动模块32发送自走电机启停信号；
所述自走电机驱动模块32收到所述自走电机启停模块31的自走启停信号后，驱动割草机自走电机启动或停止；
所述自走电机电流取样模块33接收割草机自走电机母线上的电流信号，通过电阻取样后经过运算放大再到所述微控制MCU模块21的AD引脚上；
所述双包电池仓模块41用于放置两个电池包，两个电池包的正极电压通过一个开关连接，断开开关时，将两个电池包与所述多功能面板单元1断开；
所述双包电压取样模块42将两个电池包的电压通过降压之后再传递到所述微控制MCU模块21的AD引脚上，实时对两个电池包的电压进行监视；所述双包电压取样模块42将两个电池包电压数据传递给所述微控制MCU模块21的AD端口；
所述双包电池切换模块43接收所述微控制MCU模块21的切换信号后，输出高电平控制继电器由一个电池包切换到另一个电池包；
所述双包电池通讯切换模块44用于两个电池包切换后，将两个电池包的通讯ID同时进行切换。
Claims (1)
1.一种锂电草坪机多功能控制装置，其特征在，包括：多功能面板单元(1)、割草机控制单元(2)、自动行走控制单元(3)、双包电源单元(4)：
所述多功能面板单元(1)包括电源触发模块(11)、自走调速模块(12)、电量显示模块(13)、速度显示模块(14)，用于实时显示所述双包电源单元(4)储存的电量，以船型键键控方式触发和控制所述割草机控制单元(2)的供电状态，以加速键和减速键方式控制所述自动行走控制单元(3)的自走速度；
所述割草机控制单元(2)包括微控制MCU模块(21)、无刷电机驱动模块(22)、主电机启停模块(23)、电流信号处理模块(24)、电源控制模块(25)，用于监测割草机主电机状态，驱动和控制割草机主电机，处理所述自动行走控制单元(3)传送的割草机自走电机的电流状态信号；
所述自动行走控制单元(3)包括自走电机启停模块(31)、自走电机驱动模块(32)、自走电机电流取样模块(33)，用于实现对割草机自走电机的启停和正反转控制，并将获得的割草机自走电机母线电流信号发送给所述割草机控制单元(2)，接收所述割草机控制单元(2)传送的短路保护、电流限制指令；
所述双包电源单元(4)包括双包电池仓模块(41)、双包电压取样模块(42)、双包电池切换模块(43)、双包电池通讯切换模块(44)，用于为所述多功能面板单元(1)、所述割草机控制单元(2)、所述自动行走控制单元(3)提供工作电源；
所述电源触发模块(11)用于将用户对割草机的电源启停信号，以电平的形式转送给所述电源控制模块(25)，实现对所述双包电源单元(4)对外供电的开启或关闭；
所述自走调速模块(12)用于将用户按动加速键或减速键的控制信息，传送给所述微控制MCU模块(21)，当用户按动加速键时，所述微控制MCU模块(21)输出高占空比的16K载波PWM给所述自走电机驱动模块(32)；当用户按动减速键时，所述微控制MCU模块(21)输出低占空比的16K载波PWM给所述自走电机驱动模块(32)；
所述电量显示模块(13)用于接收所述微控制MCU模块(21)的AD端口传送的所述双包电源单元(4)中两个电池包的电量信息，并以两组LED灯的形式将所述双包电源单元(4)中两个电池包的电量分别显示出来；
所述速度显示模块(14)用于显示所述微控制MCU模块(21)传送的用户在所述多功能面板单元(1)上操作加速键或减速键后形成的速度档位信息；
所述微控制MCU模块(21)接收所述电源触发模块(11)发送的电源启停信号，所述自走调速模块(12)发送的加速信号或减速信号，所述主电机启停模块(23)发送的主电机启停信号，所述电流信号处理模块(24)发送的割草机主电机母线电流信号，所述自走电机启停模块(31)发送的割草机自走电机启停信号，所述自走电机电流取样模块(33)发送的割草机自走电机母线电流信号，所述电压取样模块(42)发送的两个电池包电压信号，向所述电量显示模块(13)发送所述双包电源单元(4)的两个电池包电量信息，向所述速度显示模块(14)发送割草机自走速度信息，控制所述无刷电机驱动模块(22)为割草机主电机提供驱动，控制所述电源控制模块(25)开启或关闭所述双包电源单元(4)的供电，控制所述自走电机驱动模块(32)驱动割草机自走电机，控制所述双包电池切换模块(43)在两个电池包之间切换，控制所述双包电池通讯切换模块(44)切换两个电池包的通信ID；
所述无刷电机驱动模块(22)接收所述主电机启停模块(23)的启停指令，接收所述微控制MCU模块(21)输出几十K载波占空比的PWM波形，通过内部集成的驱动芯片IR来驱动上下三组桥式功率MOS管使割草机主电机运行；
所述主电机启停模块(23)包括一个触发模式开关，一个动作模式开关，当触发模式开关松开后3秒之内再常按动作模式开关，会将正常启动信号传递给所述微控制MCU模块(21)；松开动作模式开关后，割草机主电机会接收到停机信号；
所述电流信号处理模块(24)接收割草机主电机母线上的电流信号，通过电阻取样后经过运算放大再到所述微控制MCU模块(21)的AD引脚；割草机主电机短路保护时，将电流取样后的电压与预先设定的电流阈值经过比较器，当割草机主电机的短路电流大于阈值电流时，比较器输出高电平到所述微控制MCU模块(21)的硬件刹车引脚；割草机主电机触发保护时，所述微控制MCU模块(21)的PWM波立即禁止输出，实现快速硬件保护；
所述自走电机启停模块(31)用于控制割草机自走电机的启停，停机时向所述微控制MCU模块(21)发送高电平，触发自走时向所述微控制MCU模块(21)发送低电平；所述自走电机启停模块(31)向所述自走电机驱动模块(32)发送自走电机启停信号；
所述自走电机驱动模块(32)收到所述自走电机启停模块(31)的自走启停信号后，驱动割草机自走电机启动或停止；
所述自走电机电流取样模块(33)接收割草机自走电机母线上的电流信号，通过电阻取样后经过运算放大再到所述微控制MCU模块(21)的AD引脚上；
所述双包电池仓模块(41)用于放置两个电池包，两个电池包的正极电压通过一个开关连接，断开开关时，将两个电池包与所述多功能面板单元(1)断开；
所述双包电压取样模块(42)将两个电池包的电压通过降压之后再传递到所述微控制MCU模块(21)的AD引脚上，实时对两个电池包的电压进行监视；所述双包电压取样模块(42)将两个电池包电压数据传递给所述微控制MCU模块(21)的AD端口；
所述双包电池切换模块(43)接收所述微控制MCU模块(21)的切换信号后，输出高电平控制继电器由一个电池包切换到另一个电池包；
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