专利名称：一种伺服系统最小化控制器的制作方法
技术领域：
一种伺服系统最小化控制器技术领域[0001]本实用新型涉及控制器领域，特别是涉及一种可用于多种场合的伺服系统数据接收、上位机通讯和模拟控制量输出的伺服系统的最小化控制器。
背景技术：
[0002]伺服驱动器又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位、随动、跟踪系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现闻精度的传动系统定位，目如是传动技术的闻端广品。[0003]控制系统一般包括接收反馈量输入、控制量输出、数据存储、算法运算4部分，在传统的设计中一般采用比如PLC，单片机，或者计算机的运动控制卡。目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化，而电路的构架基本上为DSP+FPGA+外围电路的形式，数据的算法和控制单独编程，但是这种的设计在一定程度上增加了电路板的占用空间和成本，同时双芯片的设计还会增加数据处理量，数据处理繁琐，成本高，特别是在一些空间尺寸受限，对电路小型化要求高的场合，DSP+FPGA方案就会造成电路板层数增加、布板困难、成本的提高。实用新型内容[0004]为克服在电路设计中特别是在一些空间尺寸受限，对电路小型化要求高的场合， DSP+FPGA的方案造成电路板层数增加、布板困难、成本的提高的问题，利用DSP数字信号处理器的高集成度，不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，将DSP+FPGA方案用DSP+外围电路的方案代替。[0005]本实用新型发明特指伺服系统中驱动器前端的控制系统。[0006]本实用新型采用的技术方案如下一种伺服系统最小化控制器，包括DSP数字信号处理器和与所述DSP数字信号处理器连接的FLASH存储器、数/模转换芯片、电平匹配芯片，还包括与电平匹配芯片连接的RS422转换一、RS422转换二。[0007]在上述技术方案中，所述DSP数字信号处理器通过SPI 口与FLASH存储器连接，进行数据交换。[0008]在上述技术方案中，所述DSP数字信号处理器通过并行总线与数/模转换芯片连接，进行数据交换。[0009]在上述技术方案中，所述RS422转换一与外部传感器连接，采用半双工通信工作方式接收外部数据。[0010]在上述技术方案中，所述RS422转换二与外部上位机连接，采用全双工通信工作方式与外部通信。[0011]从本实用新型的结构特征可以看出，本实用新型的优点在于利用单DSP数字信号处理器+外围电路的方案，有效的减少了整个电路中的器件，降低了成本，减小印制板的占有空间。同时可以将以前的多芯片编程集成在现在的单一芯片内，有效的优化数据处理方式，提高系统运行速度。采用AD5447，输出量高线性度、高精度、高相噪、高转换率。
[0012]本实用新型将通过实施例并参照附图的方式说明，其中[0013]图I是该控制电路的原理框图；[0014]图2是控制器的实施例示意图。
具体实施方式
[0015]
以下结合附图对本实用新型做进一步的说明。[0016]如图I所示，该伺服系统最小化控制器包括DSP数字信号处理器和与所述DSP数字信号处理器相互连接的FLASH存储器、数/模转换芯片、电平匹配芯片，还包括与电平匹配芯片相互连接的RS422转换一、RS422转换二。[0017]如图I和图2所示，控制器的实施方法可以如下[0018] 输入部分[0019]RS422转换一采用MAX485接口芯片，采用半双工通信工作方式将外部传感器发出的编码数据转化为CMOS信号，通过电平转换芯片转换为TTL电平送给DSP数字信号处理器。RS422转换二采用MAX490E接口芯片，采用全双工通信方式将上位机发送的数据转化为CMOS信号，通过电平转换芯片转换为TTL电平送给DSP数字信号处理器的SCIA 口。[0020]籲输出部分[0021]DSP数字信号处理器通过对接收数据的运行分析，算出需要输出的数字控制量，通过并行数据传输口将数字控制量发送给数/模转换芯片(采用AD5447芯片)，同时DSP数字信号处理器通过I/O 口控制AD5447的A、B通道的选择、片选信号和读写信号。数/模转换芯片输出模拟控制量，输出模拟量范围为-IOV +10V。[0022]DSP数字信号处理器数据处理后将伺服系统当前状态信息通过电平转换芯片、 RS422转换二发送给上位机，完成通信。[0023] 存储部分[0024]DSP数字信号处理器通过SPI 口与FLASH存储器(采用M25P05)进行数据交换，并且DPS通过I/O 口控制M25P05的片选信号、写保护和保持信号，在系统工作的同时M25P05 实时的将所需要的数据保存，数据包括系统初始化数据，历史故障信息等。[0025] 数据处理部分[0026]通过MAX490E接收到上位机命令数据后，DSP数字信号处理器根据命令数据通过 MAX485实时采集传感器数据获取伺服系统当前状态，并且根据收集到的数据判断伺服系统是否正常，并将伺服系统当前状态报告给上位机。DSP数字信号处理器根据伺服系统当前状态和上位机要求的数据进行比较得出偏差量，利用DSP数字信号处理器进行高精度的浮点运算，通过控制算法计算出控制量，DSP数字信号处理器再通过12位数据并行总线进行数字控制量输出。[0027]如图2所示，一种伺服系统最小化控制器通过接收外部上位机的命令和传感器的信号进行数据处理，通过控制输出驱动电机按照上位机的命令运行。[0028]本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式组合。[0029]本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。[0030]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种伺服系统最小化控制器，其特征为包括DSP数字信号处理器和与所述DSP数字信号处理器连接的FLASH存储器、数/模转换芯片、电平匹配芯片，还包括与电平匹配芯片连接的RS422转换一、RS422转换二。
2.根据权利要求I所述的一种伺服系统最小化控制器，其特征为所述DSP数字信号处理器通过SPI 口与FLASH存储器连接，进行数据交换。
3.根据权利要求I或2所述的一种伺服系统最小化控制器，其特征为所述DSP数字信号处理器通过并行总线与数/模转换芯片连接，进行数据交换。
4.根据权利要求3所述的一种伺服系统最小化控制器，其特征为所述RS422转换一与外部传感器连接，采用半双工通信工作方式接收外部数据。
5.根据权利要求4所述的一种伺服系统最小化控制器，其特征为所述RS422转换二与外部上位机连接，采用全双工通信工作方式与外部通信。
专利摘要本实用新型为一种伺服系统最小化控制器，包括DSP数字信号处理器和与所述DSP数字信号处理器连接的FLASH存储器、数/模转换芯片、电平匹配芯片，还包括与电平匹配芯片连接的RS422转换一、RS422转换二；采用单DSP数字信号处理器的结构方式，解决了数据处理繁琐、成本高、特别是在一些空间尺寸受限，对电路小型化要求高的场合，布线困难的缺点，提升了伺服系统控制器的工作效率。
文档编号G05B19/042GK202815481SQ20122043537
公开日2013年3月20日 申请日期2012年8月30日 优先权日2012年8月30日
发明者邓禹, 李萍, 郭光荣 申请人:四川九洲电器集团有限责任公司