遥控伺服电机的扭矩估测电路及其扭矩检测方法
【技术领域】
[0001]本发明实施例涉及一种扭矩估测技术，特别是一种遥控伺服电机的扭矩估测电路及其扭矩检测方法。
【背景技术】
[0002]遥控(Remote Control，RC)伺服电机为模型与玩具产业常见的电机，其控制方式大致分为角度控制及速度控制。一般而言，遥控伺服电机依据角度控制信号而进行旋转。但是，遥控伺服电机的构造简单，因此无法提供使用信息(如扭矩信息)，以至于使用者无法得知遥控伺服电机的信息，造成应用上的局限。此外，在目前的量测技术中，是采用外挂电阻来量测电机的电流，但由外部只能取得电机电流值，亦即只能得知扭矩的大小，无法取得扭矩的方向。若要取得扭矩的方向，势必将电阻串联于电机内部的电子换向器(commutator)的回路上,但这种作法会破坏电机模组原有的电路，可能会影响电机的运作。
【发明内容】
[0003]本发明实施例提供一种遥控伺服电机的扭矩估测电路及其扭矩检测方法，可直接量测遥控伺服电机的扭矩信息且不用分解遥控伺服电机。
[0004]本发明的一实施例提供一种遥控伺服电机的扭矩估测电路，该扭矩估测电路包括一处理单元。处理单元接收一电机电流信号，接收一第一角度控制信号且提供一第二角度控制信号至遥控伺服电机的一控制端，第一角度控制信号对应遥控伺服电机的一预定旋转角度。处理单元通过第二角度控制信号调整遥控伺服电机的一实际旋转角度，并且依据第二角度控制信号及电机电流信号判断遥控伺服电机的一扭矩信息。
[0005]本发明的一另实施例提供一种遥控伺服电机的扭矩检测方法，至少包括下列步骤:通过一处理单元接收对应一预定旋转角度的一第一角度控制信号且提供一第二角度信号至遥控伺服电机；通过处理单元调整第二角度控制信号以控制遥控伺服电机的一实际旋转角度；通过处理单元且依据第二角度控制信号及一电机电流信号判断遥控伺服电机的一扭矩息O
[0006]综上所述，本发明实施例的遥控伺服电机的扭矩估测电路及其扭矩检测方法，其通过输出电流判断扭矩的大小，并且通过遥控伺服电机的旋转角度及输出电流的变化判断扭矩的方向。因此，可直接量测遥控伺服电机的扭矩信息且不用分解遥控伺服电机。
[0007]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图详细说明如下。
【附图说明】
[0008]图1A为依据本发明一实施例的遥控伺服电机的扭矩估测电路的系统示意图。
[0009]图1B为依据本发明一实施例的遥控伺服电机的扭矩估测电路的电路示意图。
[0010]图2为依据本发明一实施例的遥控伺服电机的扭矩检测方法的流程图。
[0011]图中符号说明:
[0012]10:遥控伺服电机
[0013]100:扭矩估测电路
[0014]110:电流检测单元
[0015]111:检测电阻
[0016]113:放大电路
[0017]120:处理单元
[0018]121:脉波调变器
[0019]123:扭矩估测器
[0020]125:模拟数字转换器
[0021]Ftr:扭矩信息
[0022]1:输出电流
[0023]SANl:第一角度控制信号
[0024]SAN2:第二角度控制信号
[0025]SAR:角度调整信号
[0026]Sim、Sim_D:电机电流信号
[0027]TC:控制端
[0028]TG:接地立而
[0029]TP:电源端
[0030]Tr:扭矩
[0031]VDD:系统电压
[0032]Vr:电压差
[0033]S210、S220、S230、S240、S250:步骤
【具体实施方式】
[0034]图1A为依据本发明一实施例的遥控伺服电机的扭矩估测电路的系统示意图。请参照图1A，在本实施例中，扭矩(Torque)估测电路100耦接遥控伺服电机10，用以量测遥控伺服电机10的扭矩信息Ftr。遥控伺服电机10具有一电源端TP、一控制端TC及一接地端TG，其中电源端TP用以接收一系统电压VDD，控制端用以接收角度控制信号(如SAN1、SAN2)，接地端TG用以接收接地电压且依据遥控伺服电机10施压于一物体(未绘出)所产生扭矩Tr输出一输出电流Ιο。
[0035]扭矩估测电路100包括电流检测单元110及处理单元120。电流检测单元110耦接遥控伺服电机10的接地端TG，且用以检测遥控伺服电机10的输出电流1以提供电机电流信号Sim。处理单元120稱接电流检测单元110以接收电机电流信号Sim,并接收远端控制装置(未绘出)所提供的第一角度控制信号SAN1，并且提供第二角度控制信号SAN2至遥控伺服电机10的控制端TC，其中第一角度控制信号SANl用以设定遥控伺服电机10的旋转角度为一预定旋转角度。在本实施例中，处理单元120可通过第二角度控制信号SAN2调整遥控伺服电机10的实际旋转角度，再依据第二角度控制信号SAN2及电机电流信号Sim判断遥控伺服电机10的扭矩信息Ftr。在另一实施例中，上述扭矩估测电路100包括一电压检测单元(图未绘出)及处理单元120。上述电压检测单元耦接遥控伺服电机10的接地端TG，且用以检测遥控伺服电机10的一输出电压在一电阻上的电压变化以提供电机电流信号Sim。上述电压检测单元是藉由检测上述输出电压在该电阻上的电压变化的手段以检测出遥控伺服电机10的输出电流Ιο。
[0036]进一步来说，处理单元120可通过电机电流信号Sim判断扭矩Tr的大小。其次，处理单元120可通过第二角度控制信号SAN2控制遥控伺服电机10顺时钟旋转或逆时钟旋转，并且处理单元120可通过电机电流信号Sim的变化判断旋转的方向为朝向被施压的物体(未绘出)或远离被施压的物体(未绘出)，其中上述顺时钟旋转或逆时钟旋转为基于遥控伺服电机10的预定旋转角度而言。
[0037]换言之，当处理单元120控制遥控伺服电机10以预定旋转角度为基础沿顺时钟方向(对应第一方向)转动且输出电流1为增加时,上述顺时钟方向相反于遥控伺服电机10的负载方向，亦即朝向被施压的物体(未绘出)。当遥控伺服电机10以预定旋转角度为基础沿顺时钟方向转动且输出电流1为减少时，上述顺时钟方向相同于遥控伺服电机10的负载方向。因此，处理单元120可判断扭矩Tr的大小及方向(亦即扭矩信息Ftr)，且不用分解遥控伺服电机10。
[0038]上述是以遥控伺服电机10进行顺时钟旋转为例，但在其他实施例中，可控制遥控伺服电机10进行逆时钟旋转，本发明实例不以此为限。
[0039]在处理单元120取得扭矩信息Ftr后，可将扭矩信息Ftr输出作为远端控制装置(未绘出)控制遥控伺服电机10的参考。并且，处理单元120会依据预定旋转角度设定第二角度控制信号SAN2，亦即处理单元120可直接输出第一角度控制信号SANl作为第二角度控制信号SAN2，但本发明实施例不以此为限。
[0040]在本发明的一实施例中，第一角度控制信号SANl及第二角度控制信号SAN2可以为脉波信号，而处理单元120可通过调整第二角度控制信号SAN2的工作周期(Duty cycle)来控制遥控伺服电机10的旋转。或者，第一角度控制信号SANl及第二角度控制信号SAN2可以为电压信号，而处理单元120可通过调整第二角度控制信号SAN2的电压电平来控制遥控伺服电机10的旋转。上述为用以说明，第一角度控制信号SANl及第二角度控制信号SAN2的信号类型可依据遥控伺服电机10的设计而定，本发明实施例不以此为限。
[0041]图1B为依据本发明一实施例的遥控伺服电机的扭矩估测电路的电路示意图。请参照图1A及图1B，其中相同或相似元件使用相同或相似标号。在本实施例中，电流检测单元110包括检测电阻111及放大电路113。检测电阻111耦接于遥控伺服电机10的接地端TG与一接地电压之间，用以提供电机电流信号Sim，并且放大器113用以放大电机电流信号Sim后提供至处理单元120。换言之，输出