系统电源采用14.4V可充电镍镉电池组,可充电次数约800次,布满电后的输出电压可达15V左右。耗能部件所需的电压、电流以及对电源的不乱性要求等都存在不同,在设计电源模块的供电方案时,需要分别加以考虑。因为其机能不乱,使用可靠,因此本钱稍高。为了知足系统电路的电气隔离要求,主控扫地机制器和其它功能部门需要与电机驱动模块不共地的5V电压,即图中的VCC所示。在选择合适的直流电源时需要重点考虑以下两个方面的因素:
质量和体积:扫地机系统机载电源的质量应尽可能轻,体积应尽可能小,以节约电能消耗并便于安装。该电池组可反复充电800次以上,质量轻,体积小,输出电流为2A时可连续工作1个小时以上。选定机载直流电源后,还需要选择合适的电源稳压芯片,以将系统电源电压不乱在耗能部件所需的电压范围。图中J4、J5为电源电压 (VCC_12V)输出接口,J8、J9为VCC电压输出接口。 电源模块是扫地机系统的生命源,一般情况下,都是采用无线缆的机载可充电电池作为直流电源,如铅酸电池、镍氢电池、锂锰电池、镍镉电池、锂离子电池和聚合物电池等。本设计选择5V稳压模块WRB1205S-1W为控制系统、传感器系统提供5V电源,选择三端稳压芯片L7805为移念头构系统电路提供不共地5V电源。采用L7805芯片为电机驱动控制模块提供单独的5V电压,因为输入电压较高,发烧较大,因此需要加装散热片。
额定电压和容量:根据耗能部件对电压、电流的要求大致确定机载电源的额定电压和容量等参数。扫地机电能消耗主要表现在以下两个方面:一是驱动和控制电路的消耗,二是扫地机清扫系统工作时的消耗。采用WRB1205S-1W芯片为主控制器和其它功能部门提供5V电压,WRB1205S-1W芯片为宽电压输入、隔离稳压输出的电源转换集成芯片,输入电压范围9~18V,输出5V,最大输出电流200mA,天然冷却,使用利便。该机器人系统使用直流电源,机载电源模块为电机驱动控制模块电路提供5V工作电压,即图中S_5V所示,电机的工作电压由直流电源直接提供。
机载电源模块为整个机器人系统提供必须的电力,图3.14为该模块选用的电源和电压专换芯片。
经由分析对比,选用额定电压为14.4V,容量为2200mAh的镍镉电池组。