一种通用型水下机器人供电系统绝缘检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及水下机器人直流供电系统绝缘检测技术，具体说是一种通用型水下机器人供电系统绝缘检测装置。所述通用型绝缘检测装置包括接地电流检测电路、滤波限幅电路、差分放大电路、隔离放大电路、差分转单端信号电路、有源低通滤波电路、直流转换隔离电源和线性稳压电路。所述绝缘检测装置输入端为直流供电系统负极和水下机器人外壳框架，输出端为0至2.5V模拟量信可连接水下机器人控制系统AI。本发明专利技术可以在水下机器人密封干舱和充油高压湿舱中使用，可有效提高水下机器人在深海未知工作环境下的可靠性和安全性。小型化和模块化的设计有效地减小了绝缘检测装置的体积和重量、降低了功耗、提高了检测精度，可适用于ROV、ARV、AUV等不同类型的水下机器人使用。

【技术实现步骤摘要】
一种通用型水下机器人供电系统绝缘检测装置
本专利技术涉海洋工程
，具体说是一种通用型、小型化、模块化的水下机器人直流供电回路绝缘检测装置，可应用于ROV、ARV、AUV等不同类型的水下机器人直流供电系统绝缘检测。
技术介绍
水下机器人作业过程中面临复杂海况和恶劣的工作环境，因此对可靠性和安全性有更高的要求。供电系统作为水下机器人各个设备与电源的桥梁，其健康状态是水下机器人完成作业任务和安全返航的前提。其舱外各型电气设备，如电池、水密电缆、传感器等均会涉及到绝缘问题，绝缘性能下降，电能消耗增加，轻则发生电化学腐蚀，影响水下机器人正常工作，严重时还可能造成水下机器人失事事故。因此，绝缘检测是水下机器人供电系统的一个重要部分。水下机器人绝缘检测原理为检测用电回路与外壳、大地及海水的绝缘关系，测量通过外壳所产生的电流来评估当前绝缘状况。现有直流系统绝缘电阻检测方法主要有电桥法、低频交流信号注入法、直流漏电流法和有源检测法，电桥法无法检测正负极绝缘同时下降的情况，存在检测死区。低频交流信号注入法会增大直流系统的电压纹波，对于弱电系统影响比较大。直流漏电流法在漏电流较小时难以测量，且潜水器的绝缘性能下降时并不一定会形成漏电电流。基于此，本专利技术采用了有源检测法，并基于该检测方法设计了绝缘检测电路。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种通用型、小型化、模块化的水下机器人直流供电回路绝缘检测装置。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现：一种通用型水下机器人供电系统绝缘检测装置，绝缘检测电路，所述绝缘检测电路的检测输入端子的一端与直流供电系统的负极连接，所述绝缘检测电路的检测输入端子的另一端接地，即与水下机器人的外壳结构框架连接。所述绝缘检测电路包括顺序连接的接地电流检测电路、滤波限幅电路、差分放大电路、隔离放大电路、差分信号转单端信号电路、有源低通滤波电路。所述绝缘检测电路包括：所述接地电流检测电路，用于检测直流供电系统回路与外壳的绝缘关系，将通过外壳所产生的接地电流转换为电压信号送入滤波限幅电路；所述滤波限幅电路，用于将接地电流转换的电压信号进行滤波和限幅后，送入差分放大电路；所述差分放大电路，用于将滤波限幅电路输出的电压信号进行放大后输出；所述隔离放大电路，用于将放大后的电压信号进行电源和信号的隔离，将被检对象与输出模拟信号进行电气隔离；所述差分转单端信号电路，用于将隔离放大电路输出的差分信号转为单端信号输出；所述有源低通滤波电路，用于将单端信号进行滤波，消除高频干扰后输出模拟电压值。一种通用型水下机器人供电系统绝缘检测装置，还包括直流转换隔离电源和线性稳压电路；所述直流转换隔离电源和线性稳压电路与电源连接，还与电流检测电路、差分放大电路、隔离放大电路连接。所述直流转换隔离电源和线性稳压电路包括第一隔离电源、第二隔离电源和线性稳压芯片；所述第一隔离电源输入端与电源连接，输出端与电流检测电路的供电端连接；所述第二隔离电源输入端与电源连接，输出端与差分放大电路的供电端连接；所述线性稳压芯片输入端与第二隔离电源输出端连接，线性稳压芯片输出端与隔离放大电路的供电端连接。所述线性稳压芯片为低压差线性稳压器。直流转换隔离电源和线性稳压电路包括：所述第一隔离电源将电源5V转换为12V给电流检测电路供电；所述第二隔离电源将电源5V转换为±9V给电流检测电路供电；所述线性稳压芯片将9V转换为5V给隔离放大电路供电。所述隔离放大电路为TI增强型隔离放大器；所述隔离放大电路输入侧的供电端与线性稳压芯片输出端连接，所述隔离放大电路输出侧的供电端与电源连接。所述差分转单端信号电路为轨至轨输入输出放大器。所述有源低通滤波电路输出端连接至水下机器人控制系统。一种通用型水下机器人供电系统绝缘检测方法，包括以下步骤：接地电流检测电路检测直流供电系统回路与外壳的绝缘关系，将通过外壳所产生的接地电流转换为电压信号送入滤波限幅电路；滤波限幅电路将接地电流转换的电压信号进行滤波和限幅后，送入差分放大电路；差分放大电路将滤波限幅电路输出的电压信号进行放大后输出；隔离放大电路将放大后的电压信号进行电源和信号的隔离，将被检对象与输出模拟信号进行电气隔离；差分转单端信号电路将隔离放大电路输出的差分信号转为单端信号输出；有源低通滤波电路将单端信号进行滤波，消除高频干扰后输出模拟电压值；根据所述模拟电压值进行判断：所述模拟电压值在0～2.5V之间，该值从小到大表示供电系统绝缘电阻值从≥100MΩ到≤0.05MΩ变化；0V表示水下机器人供电系统绝缘状况好，绝缘电阻值≥100MΩ；2.5V表示供电系统绝缘状况不好，绝缘电阻值≤0.05MΩ。本专利技术的优点与积极效果为：1.本专利技术可以在充油高压环境下使用，使得电子设备可以与液压部件封装在一起，有效减少体积和结构件数量，提高可靠性，尤其在深海环境中使用时可以大大简化机械结构设计难度。2.本专利技术具有体积小和重量轻的优点，可安装于电子舱内任意狭小空间，大大提高了其通用性能。3.本专利技术只需5V供电，功耗低，输出模拟信号电压0至2.5V，绝大多数的单片机和控制系统AI都可以直接采集使用。4、本专利技术具有电气隔离的优点，被检对象与输出模拟信号电气隔离，抗干扰能力强，可大大简化了主控电路设计。附图说明图1为本专利技术装置的工作原理示意图；图2为本专利技术装置的电路原理框图；其中，1、接地电流检测电路，2、滤波限幅电路，3、差分放大电路，4、隔离放大电路，5、差分信号转单端信号电路，6、有源低通滤波电路，7、直流转换隔离电源和线性稳压电路。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详述。本专利技术涉及水下机器人直流供电系统绝缘检测技术，具体说是一种通用型、小型化、模块化的水下机器人直流供电回路绝缘检测装置。所述绝缘检测装置输入端为直流供电系统负极和水下机器人外壳框架，输出端为0至2.5V模拟量信可连接水下机器人控制系统AI。通过电源和信号的双隔离，增强了被检对象与输出模拟信号的电气隔离，具备良好的动态检测能力。本专利技术可以在水下机器人密封干舱和充油高压湿舱中使用，可有效提高水下机器人在深海未知工作环境下的可靠性和安全性。小型化和模块化的设计有效地减小了绝缘检测装置的体积和重量、降低了功耗、提高了检测精度，可适用于ROV、ARV、AUV等不同类型的水下机器人使用。本专利技术绝缘检测原理为检测直流供电系统回路与外壳、大地及海水的绝缘关系，测量通过外壳所产生的接地电流来评估当前绝缘状况。本专利技术是一种适用于水下机器人密封干舱和充油高压湿舱中使用的直流供电系统绝缘检测装置。包括接地电流检测电路、滤波限幅电路、差分放大电路、隔离放大电路、差分信号转单端信号电路、有源低通滤波电路、直流转换隔离电源和线性稳压电路构成绝缘检测电路。所述接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通用型水下机器人供电系统绝缘检测装置，其特征在于：绝缘检测电路，所述绝缘检测电路的检测输入端子的一端与直流供电系统的负极连接，所述绝缘检测电路的检测输入端子的另一端接地，即与水下机器人的外壳结构框架连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种通用型水下机器人供电系统绝缘检测装置，其特征在于：绝缘检测电路，所述绝缘检测电路的检测输入端子的一端与直流供电系统的负极连接，所述绝缘检测电路的检测输入端子的另一端接地，即与水下机器人的外壳结构框架连接。


2.根据权利要求1所述的一种通用型水下机器人供电系统绝缘检测装置，其特征在于，所述绝缘检测电路包括顺序连接的接地电流检测电路(1)、滤波限幅电路(2)、差分放大电路(3)、隔离放大电路(4)、差分信号转单端信号电路(5)、有源低通滤波电路(6)。


3.根据权利要求1或2所述的一种通用型水下机器人供电系统绝缘检测装置，其特征在于，所述绝缘检测电路包括：
所述接地电流检测电路(1)，用于检测直流供电系统回路与外壳的绝缘关系，将通过外壳所产生的接地电流转换为电压信号送入滤波限幅电路(2)；
所述滤波限幅电路(2)，用于将接地电流转换的电压信号进行滤波和限幅后，送入差分放大电路(3)；
所述差分放大电路(3)，用于将滤波限幅电路(2)输出的电压信号进行放大后输出；
所述隔离放大电路(4)，用于将放大后的电压信号进行电源和信号的隔离，将被检对象与输出模拟信号进行电气隔离；
所述差分转单端信号电路(5)，用于将隔离放大电路(4)输出的差分信号转为单端信号输出；
所述有源低通滤波电路(6)，用于将单端信号进行滤波，消除高频干扰后输出模拟电压值。


4.根据权利要求2所述的一种通用型水下机器人供电系统绝缘检测装置，其特征在于，还包括直流转换隔离电源和线性稳压电路(7)；所述直流转换隔离电源和线性稳压电路(7)与电源连接，还与电流检测电路(1)、差分放大电路(3)、隔离放大电路(4)连接。


5.根据权利要求4所述的一种通用型水下机器人供电系统绝缘检测装置，其特征在于，所述直流转换隔离电源和线性稳压电路(7)包括第一隔离电源、第二隔离电源和线性稳压芯片；
所述第一隔离电源输入端与电源连接，输出端与电流检测电路(1)的供电端连接；
所述第二隔离电源输入端与电源连接，输出端与差分放大电路(3)的供电端连接；
所述线性稳压芯片输入端与第二隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟新宝，孔范东，张奇峰，何震，范云龙，张运修，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21