一种电流传输电路及焊接机器人的模拟信号输出电路的制作方法

1.本实用新型涉及焊接机器人，尤其涉及一种电流传输电路及具有该电流传输电路的焊接机器人模拟信号输出电路。


背景技术：

2.焊接机器人一般包括运动控制系统、伺服系统、焊接电源系统，运动控制系统包括有plc、工控机、专用控制系统等，伺服系统主要包括驱动电机，用于接收运动控制系统的指令以及执行相应的动作，焊接电源系统通过接收和执行模拟量信号来为焊接工作提供焊接能量，一台焊接机器人要正常动作，需要各个系统协调工作，所涉及的指标包括焊接位置的确定、焊接机构的移位、焊接能量大小等等。焊接过程中，机器人在不同位置间移位或对不同产品进行焊接时所需要的电源能量是不同的，焊接电源一般通过接收模拟量来控制焊接电源的电流大小，因此需要焊接机器人控制系统与焊机电源之间有模拟量接口。现有技术中，请参见申请号为201620694230的中国实用新型专利公开文献，现有实现手段一般是通过spi或其他接口的da芯片来实现模拟量信号的传输，这种实现受芯片成本限制，导致其电路结构复杂且价格较高，不能满足低成本应用需求。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种既能满足模拟量电流信号传输，又能满足低成本应用要求，同时电路结构简单、易于实现的电流传输电路及焊接机器人的模拟信号输出电路。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案。
5.一种电流传输电路，所述电流传输电路包括有：一滤波电路，其输入端用于接入pwm输出信号，所述滤波电路用于对所述pwm输出信号进行滤波；一第一跟随电路，其输入端连接于所述滤波电路的输出端，所述第一跟随电路用于对所述滤波电路输出的信号进行隔离传输；一第二跟随电路，其输入端连接于所述第一跟随电路的输出端，所述第二跟随电路用于对所述第一跟随电路输出的信号进行隔离传输；一扩电流电路，其输入端连接于所述第二跟随电路的输出端，所述扩电流电路用于对所述第二跟随电路输出的电流信号进行放大后传输至预设的焊接电源。
6.优选地，所述滤波电路包括有第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容和第二电容，所述第二电阻的第一端和所述第三电阻的第一端相互连接后作为所述滤波电路的输入端，所述第三电阻的第二端接地，所述第一电阻、所述第一电容和所述第二电容组成π型滤波器，所述π型滤波器的输入端与所述第二电阻的第二端相连接，所述π型滤波器的输出端作为所述滤波电路的输出端。
7.优选地，所述第一跟随电路包括有第一跟随器，所述第一跟随器的同相端作为所述第一跟随电路的输入端，所述第一跟随器的反相端通过第四电阻接地，所述第一跟随器的输出端与反相端之间连接有依次串联的第五电阻、第六电阻和第七电阻，所述第五电阻
与所述第六电阻的连接点作为所述第一跟随电路的输出端。
8.优选地，所述第二跟随电路包括有第二跟随器、第八电阻和第九电阻，所述第二跟随器的同相端连接于所述第八电阻的第一端，所述第八电阻的第二端作为所述第二跟随电路的输入端，所述第二跟随器的反相端通过第十电阻接地，所述第二跟随器的输出端与反相端之间连接有第三电容，所述第二跟随器的输出端连接于所述第九电阻的第一端，所述第九电阻的第二端作为所述第二跟随电路的输出端。
9.优选地，所述扩电流电路包括有第一npn管、第二npn管和第十一电阻，所述第一npn管的集电极连接于电源端，所述第一npn管的基极作为所述扩电流电路的输入端，所述第一npn管的发射极与所述第二npn管的基极之间连接有第十二电阻，所述第二npn管的集电极通过第十三电阻连接于电源端，所述第十一电阻的第一端连接于所述第一npn管的发射极，所述第十一电阻的第二端与所述第二npn管的发射极相互连接后作为所述扩电流电路的输出端。
10.优选地，还包括有二极管和第十四电阻，所述二极管的阳极连接于所述扩电流电路的输出端，所述第十四电阻的第一端连接于所述二极管的阴极，所述第十四电阻的第二端连接于所述焊接电源。
11.优选地，还包括有第十五电阻，所述第十五电阻连接于所述第二跟随器的反相端与所述第十四电阻的第二端之间。
12.一种焊接机器人的模拟信号输出电路，其包括有：一mcu控制器，其用于生成多路pwm控制信号；一数字隔离器，其多路输入端分别连接于所述mcu控制器，所述数字隔离器用于对所述mcu控制器输出的多路pwm控制信号进行隔离后，分别输出多路pwm输出信号；多个电流传输电路，分别连接于所述数字隔离器的输出端，所述数字隔离器输出的多路pwm输出信号分别传输至多个电流传输电路，所述电流传输电路的输出端用于连接预设的焊接电源，所述电流传输电路包括有：一滤波电路，其输入端用于接入pwm输出信号，所述滤波电路用于对所述pwm输出信号进行滤波；一第一跟随电路，其输入端连接于所述滤波电路的输出端，所述第一跟随电路用于对所述滤波电路输出的信号进行隔离传输；一第二跟随电路，其输入端连接于所述第一跟随电路的输出端，所述第二跟随电路用于对所述第一跟随电路输出的信号进行隔离传输；一扩电流电路，其输入端连接于所述第二跟随电路的输出端，所述扩电流电路用于对所述第二跟随电路输出的电流信号进行放大后传输至预设的焊接电源。
13.优选地，还包括有一485通信电路，所述485通信电路连接于所述mcu控制器与上位机之间。
14.优选地，还包括有电流采样电路和供电单元，所述电流采样电路的输入端用于获取预设采样点的电流信号，所述电流采样电路的输出端连接于所述mcu控制器，所述供电单元用于为所述mcu控制器、所述数字隔离器和所述电流传输电路供电。
15.本实用新型公开的电流传输电路及焊接机器人的模拟信号输出电路中，用于控制焊接电源输出能量的pwm输出信号先经过所述滤波电路滤波之后，以模拟信号的形式依次经过第一跟随电路和第二跟随电路进行隔离传输，所述第一跟随电路和第二跟随电路对模拟电流信号起到二级隔离作用，经过两级跟随器输出后的模拟电流信号经过所述扩电流电路放大后输送至所述焊接电源，所述焊接电源根据模拟电流来控制焊接能量的大小。本实用新型中的模拟信号转换、传输电路仅通过简单的器件即可实现，无需复杂的信号传输电
路以及高成本的芯片器件，相比现有技术而言，本实用新型既能满足模拟量电流信号传输，又具有低成本特点，较好地满足了应用需求。
附图说明
16.图1为焊接机器人的模拟信号输出电路的电路框图；
17.图2为数字隔离器和多个电流传输电路的原理图；
18.图3为电流传输电路的原理图；
19.图4为mcu控制器的原理图；
20.图5为485通信电路的原理图；
21.图6为电流采样电路的原理图；
22.图7为供电单元的原理图。
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例对本实用新型作更加详细的描述。
24.本实用新型公开了一种电流传输电路，结合图2至图3所示，所述电流传输电路1包括有：
25.一滤波电路10，其输入端用于接入pwm输出信号，所述滤波电路10用于对所述pwm输出信号进行滤波；
26.一第一跟随电路11，其输入端连接于所述滤波电路10的输出端，所述第一跟随电路11用于对所述滤波电路10输出的信号进行隔离传输；
27.一第二跟随电路12，其输入端连接于所述第一跟随电路11的输出端，所述第二跟随电路12用于对所述第一跟随电路11输出的信号进行隔离传输；
28.一扩电流电路13，其输入端连接于所述第二跟随电路12的输出端，所述扩电流电路13用于对所述第二跟随电路12输出的电流信号进行放大后传输至预设的焊接电源2。
29.上述电路中，用于控制焊接电源2输出能量的pwm输出信号先经过所述滤波电路10滤波之后，以模拟信号的形式依次经过第一跟随电路11和第二跟随电路12进行隔离传输，所述第一跟随电路11和第二跟随电路12对模拟电流信号起到二级隔离作用，经过两级跟随器输出后的模拟电流信号经过所述扩电流电路13放大后输送至所述焊接电源2，所述焊接电源2根据模拟量电流来控制焊接能量的大小。本实用新型中的模拟信号转换、传输电路仅通过简单的器件即可实现，无需复杂的信号传输电路以及高成本的芯片器件，相比现有技术而言，本实用新型既能满足模拟量电流信号传输，又具有低成本特点，较好地满足了应用需求。
30.为了将pwm脉冲信号滤波后形成模拟量信号，在本实施例中，所述滤波电路10包括有第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r10、第一电容c2和第二电容c3，所述第二电阻r2的第一端和所述第三电阻r10的第一端相互连接后作为所述滤波电路10的输入端，所述第三电阻r10的第二端接地，所述第一电阻r1、所述第一电容c2和所述第二电容c3组成π型滤波器，所述π型滤波器的输入端与所述第二电阻r2的第二端相连接，所述π型滤波器的输出端作为所述滤波电路10的输出端。
31.关于两级跟随器的具体电路机构，本实施例中，所述第一跟随电路11包括有第一
跟随器op1a，所述第一跟随器op1a的同相端作为所述第一跟随电路11的输入端，所述第一跟随器op1a的反相端通过第四电阻r9接地，所述第一跟随器op1a的输出端与反相端之间连接有依次串联的第五电阻r4、第六电阻r14和第七电阻r13，所述第五电阻r4与所述第六电阻r14的连接点作为所述第一跟随电路11的输出端。
32.进一步地，所述第二跟随电路12包括有第二跟随器op1b、第八电阻r3和第九电阻r5，所述第二跟随器op1b的同相端连接于所述第八电阻r3的第一端，所述第八电阻r3的第二端作为所述第二跟随电路12的输入端，所述第二跟随器op1b的反相端通过第十电阻r12接地，所述第二跟随器op1b的输出端与反相端之间连接有第三电容c4，所述第二跟随器op1b的输出端连接于所述第九电阻r5的第一端，所述第九电阻r5的第二端作为所述第二跟随电路12的输出端。
33.为了能对焊接电源提供准确、可靠的模拟量电流信号，在本实施例中，所述扩电流电路13包括有第一npn管q1、第二npn管q2和第十一电阻r6，所述第一npn管q1的集电极连接于电源端，所述第一npn管q1的基极作为所述扩电流电路13的输入端，所述第一npn管q1的发射极与所述第二npn管q2的基极之间连接有第十二电阻r8，所述第二npn管q2的集电极通过第十三电阻r11连接于电源端，所述第十一电阻r6的第一端连接于所述第一npn管q1的发射极，所述第十一电阻r6的第二端与所述第二npn管q2的发射极相互连接后作为所述扩电流电路13的输出端。上述扩电流电路13对模拟电流信号起到一定的放大作用，通过扩流使得焊接电源得到更加准确的控制信号。
34.进一步地，本实施例还包括有二极管d1和第十四电阻r7，所述二极管d1的阳极连接于所述扩电流电路13的输出端，所述第十四电阻r7的第一端连接于所述二极管d1的阴极，所述第十四电阻r7的第二端连接于所述焊接电源2。上述二极管d1主要起到抑制反向电流的作用。
35.此外，本实施例还包括有第十五电阻r15，所述第十五电阻r15连接于所述第二跟随器op1b的反相端与所述第十四电阻r7的第二端之间。
36.实际应用中，本实施例还涉及一种焊接机器人的模拟信号输出电路，结合图1至图7所示，其包括有：
37.一mcu控制器u2，其用于生成多路pwm控制信号；
38.一数字隔离器u1，其多路输入端分别连接于所述mcu控制器u2，所述数字隔离器u1用于对所述mcu控制器u2输出的多路pwm控制信号进行隔离后，分别输出多路pwm输出信号；
39.多个电流传输电路1，分别连接于所述数字隔离器u1的输出端，所述数字隔离器u1输出的多路pwm输出信号分别传输至多个电流传输电路1，所述电流传输电路1的输出端用于连接预设的焊接电源2，所述电流传输电路1包括有：
40.一滤波电路10，其输入端用于接入pwm输出信号，所述滤波电路10用于对所述pwm输出信号进行滤波；
41.一第一跟随电路11，其输入端连接于所述滤波电路10的输出端，所述第一跟随电路11用于对所述滤波电路10输出的信号进行隔离传输；
42.一第二跟随电路12，其输入端连接于所述第一跟随电路11的输出端，所述第二跟随电路12用于对所述第一跟随电路11输出的信号进行隔离传输；
43.一扩电流电路13，其输入端连接于所述第二跟随电路12的输出端，所述扩电流电
路13用于对所述第二跟随电路12输出的电流信号进行放大后传输至预设的焊接电源2。
44.为了能够与上位机通信，从而接收上位控制指令，本实施例还包括有一485通信电路3，所述485通信电路3连接于所述mcu控制器u2与上位机之间。
45.进一步地，还包括有电流采样电路4和供电单元5，所述电流采样电路4的输入端用于获取预设采样点的电流信号，所述电流采样电路4的输出端连接于所述mcu控制器u2，所述供电单元5用于为所述mcu控制器u2、所述数字隔离器u1和所述电流传输电路1供电。
46.上述电流采样电路4可作为备用电路使用，当需要实现闭环控制时，可将所述电流采样电路4的采样端连接于焊接电源预设的采样点，当然也可以用于采集其他电路结构中采样点的电流信号。此外，本实施例通过增设所述供电单元5，可以为各电路单元提供稳定可靠的电源信号，相比现有技术而言，本实用新型中的数字隔离器不需要使用参考源，直接用所述供电单元提供的精密电源实现供电。此外，电流传输电路中使用单电源供电，同时利用轨到轨运放结合三极管放大电路，有效保证了放大精度，并且降低了应用成本。
47.以上所述只是本实用新型较佳的实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本实用新型所保护的范围内。