[发明专利]水下机器人舱内总线式电气控制系统及方法

说明书

本发明涉及水下机器人舱内总线式电气控制系统及方法，包括若干个通讯节点装置，通讯节点装置包括微处理器电路板和与其分别连接的通讯单元、供电单元、开关控制单元及反馈检测单元。通讯单元与受控设备和自动驾驶单元通讯，开关控制单元控制受控设备的电源。反馈检测单元检测受控设备的电压、电流。方法为主控电路板接收自驾单元的控制指令并上传反馈信息，开关控制单元进行各路继电器的开关状态切换，反馈检测单元通过检测继电器电源与受控设备连接端的电压判断继电器是否正确切换，通过检测电流判断设备电流大小是否位于正常区间内。本发明体积小巧，布置灵活，能够大大简化水下机器人舱内电路，扩展水下机器人对外围设备的搭载能力。

技术领域

本发明涉及水下机器人舱内设备通讯领域，具体地说是水下机器人舱内设备控制、通讯、电压及电流监测系统及方法。

背景技术

水下机器人需要在各个舱段内搭载各种电子设备，并对其进行通讯、控制及电压电流检测。一般情况下水下机器人由自驾提供对所搭载的设备的供电与通讯接口，包括对这些设备的开关控制。但自驾所能提供的接口资源有限，无法满足随时搭载各种设备的要求，且无法监测各个设备的电压、电流状态，且现有的各种设备均为与自驾直连，导致水下机器人舱内线缆数量大、结构复杂。本发明旨在能够扩展水下机器人的设备接口资源、简化线缆结构，以及进行各个设备的电压、电流状态监测以及协助进行故障排查。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种水下机器人舱内总线式电气控制系统及方法，本发明的通讯节点装置体积小巧，布置灵活，能够大大简化水下机器人舱内电路，扩展水下机器人对外围设备的搭载能力。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：水下机器人舱内总线式电气控制系统，包括若干个通讯节点装置，之间通过交换机连接构成通讯网络，所述通讯节点装置包括主控电路板和与其分别连接的通讯单元、反馈检测单元、供电单元、开关控制单元，开关控制单元还分别连接受控设备、供电单元，反馈检测单元还连接主控电路板；主控电路板接收上位机的控制指令，通过开关控制单元控制受控设备的电源开关，通过通讯单元输出控制信号给受控设备以及接收受控设备上传的数据，通过反馈检测单元检测受控设备反馈的电压和电流信号，将接收的数据和信号通过通讯单元发送给上位机；供电单元给主控电路板、反馈检测单元、通讯单元和受控设备提供电源。

所述开关控制单元包括多个继电器，分别连接各个受控设备，根据主控电路板的控制信号对受控设备进行电源开关控制。

所述反馈检测单元包括电压检测电路和电流检测电路；

电压检测电路包括第一分压电阻、第二分压电阻，串联后接于受控设备的两端，用于对受控设备两端的电压进行实时监测；

电流检测电路通过电流检测电阻串接于供电单元-开关控制单元-受控设备的回路中，用于对供电单元经继电器对受控设备输出的电流进行实时监测。

所述通讯单元包括以太网接口、RS422总线接口、RS232串行接口；

以太网接口包括RJ45网络接口连接器、网络变压器、网络通讯协议控制器，用于与上位机的自动驾驶单元通讯；

RS422总线接口用于与自动驾驶单元进行通讯；

多个RS232串行接口用于与受控设备进行通讯。

所述主控电路板包括：

差分放大电路，通过内部的运算放大器对电流检测电阻两端电压信号进行放大输出至微控制器；

电压跟随电路，对电压检测电阻输出的电压信号进行隔离输出至微控制器；

微控制器，输出对继电器组的控制信号，接收电压检测信号与电流检测信号并进行模数转换和卡尔曼滤波处理以及对受控设备是否故障进行判断，将数据以及判断结果上传至自动驾驶单元并保存；