一种智能移动设备三线制直流舵机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电机技术领域，尤其是涉及一种智能移动设备三线制直流舵机。
【背景技术】
[0002]传统模拟舵机直接接收外部的PWM信号直接传入信号解调电路获取偏置电压，由偏置电压与电位器电压比较后获得电压差来驱动电机运转。此类舵机没有处理器芯片，无法对电机的运转状况进行实时监测调控，也无法实现舵机与其上级控制单元的信息互通，不具备智能性。
【实用新型内容】
[0003]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的智能移动设备三线制直流舵机，实现了数字舵机智能化，通过控制芯片电路可实现舵机对自身运转状况的实时监测和调控，并具备与上级控制单元的通信功能。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:本实用新型的智能移动设备三线制直流舵机，与外部上级控制单元通信完成相应动作，包括安装在舵机外壳内的齿轮组、直流电机和舵机控制电路板；舵机控制电路板包括:单片机电路、电机反电动势采样电路、电位器米样电路、电机电流米样电路、电机H桥驱动电路和TTL通彳目电路；
[0005]单片机采用STM8系列单片机，包含UART通信、数据运算、AD转换和PWM输出功能模块；
[0006]单片机的UART通信接口连接TTL通信电路，外部上级控制单元通过TTL通信电路的TTL电平信号实现信号转换，后经单片机的UART通信接口与单片机通信；
[0007]单片机经过运算输出PWM波形；所述电机H桥驱动电路接收来自单片机的PWM波形驱动所述直流电机运转；
[0008]直流电机驱动齿轮组转动；
[0009]反电动势采样电路和电机电流采样电路，从直流电机处采集反电动势及电机电流的模拟量信息，电位器采集电路采集齿轮组的转动角度对应的电位模拟量信息，三组模拟量信息发送至单片机的AD转换模块得到数字量；
[0010]单片机根据上述三组数字量实时调整PWM输出，进而调整直流电机的运转。
[0011 ] 优选的，还包括安装在机壳内的温度采样电路，温度采样电路实时检测电机温度，并将模拟量信息发送至单片机的AD转换模块得到数字量，单片机通过TTL通信电路向上级控制单元发送报警信息。
[0012]所述的通信信号转换使用单片机的UART通信接口经双通道逻辑芯片输出，与上级控制单元实现双向通信，接收上级控制单元发来的电机控制信息并向上发送电机状态信息。
[0013]本舵机与外部采用三线制(2条电源线，I条TTL通信线)连接方式；包括TTL通?目电路、温度米样电路、单片机、电位器米样电路、反电动势米样电路、电机H桥驱动电路和电机电流采样电路的控制电路板与嵌入舵机壳体的电位器三线制连接，用于检测电机转动角度信息；控制电路板与直流电机两线制连接，用于驱动直流电机运转。
[0014]控制电路中使用5路AD通道分别对电位器、温度检测、电机电流、电机感应电动势4项模拟量电信号进行采样，将角度模拟量、舵机内部温度模拟量、电机工作电流、转速对应的感应电动势数值均转换为数字量，供系统运算使用。
[0015]单片机根据指令通过两路PWM通道输出电机控制信号。该PWM信号经过H桥驱动电路后驱动直流电机运转，驱动电路由前级信号MOS管和后级功率MOS管构成。
[0016]本实用新型的有益效果是:
[0017]I)通过检测电机转动角度、温度、电流、感应电动势模拟量作为反馈数据，实时保护舵机防止电流过冲、调整电机运动状态，提高了舵机运转的精确度。
[0018]2)实现舵机通信、可控功能，即舵机智能化。
[0019]3)因采用单线TTL信号通信方式，因此，舵机的外部连线只有3条(包括2条电源线)，舵机接口简单。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的智能移动设备三线直流舵机结构框图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
[0022]实施例1
[0023]参见图1，本实用新型的智能移动设备三线制直流舵机，本实用新型的智能移动设备三线制直流舵机，与外部上级控制单元通信完成相应动作，包括安装在舵机外壳内的齿轮组、直流电机和舵机控制电路板；舵机控制电路板包括:单片机电路、电机反电动势采样电路、电位器米样电路、电机电流米样电路、电机H桥驱动电路和TTL通彳目电路；
[0024]单片机采用STM8系列单片机，包含UART通信、数据运算、AD转换和PWM输出功能模块；
[0025]单片机的UART通信接口连接TTL通信电路，外部上级控制单元通过TTL通信电路的TTL电平信号实现信号转换，后经单片机的UART通信接口与单片机通信；
[0026]单片机经过运算输出PWM波形；所述电机H桥驱动电路接收来自单片机的PWM波形驱动所述直流电机运转；
[0027]直流电机驱动齿轮组转动；
[0028]反电动势采样电路和电机电流采样电路从直流电机处采集反电动势及电机电流的模拟量信息，电位器采集电路采集齿轮组的转动角度对应的电位模拟量信息，三组模拟量信息发送至单片机的AD转换模块得到数字量；
[0029]单片机根据上述三组数字量实时调整PWM输出，进而调整直流电机的运转。
[0030]优选的，还包括安装在机壳内的温度采样电路，温度采样电路实时检测机温度，并将模拟量信息发送至单片机的AD转换模块得到数字量，单片机通过TTL通信电路向上级控制单元发送报警信息。
[0031]所述的通信信号转换使用单片机的UART通信接口经双通道逻辑芯片输出，与上级控制单元实现双向通信，接收上级控制单元发来的电机控制信息并向上发送电机状态信息。
[0032]本舵机与外部采用三线制(2条电源线，I条TTL通信线)连接方式；包括TTL通?目电路、温度米样电路、单片机、电位器米样电路、反电动势米样电路、电机H桥驱动电路和电机电流采样电路的控制电路板与嵌入舵机壳体的电位器三线制连接，用于检测电机转动角度信息；控制电路板与直流电机两线制连接，用于驱动直流电机运转。
[0033]控制电路中使用5路AD通道分别对电位器、温度检测、电机电流、电机感应电动势4项模拟量电信号进行采样，将角度模拟量、舵机内部温度模拟量、电机工作电流、转速对应的感应电动势数值均转换为数字量，供系统运算使用。
[0034]单片机根据指令通过两路PWM通道输出电机控制信号。该PWM信号经过H桥驱动电路后驱动直流电机运转，驱动电路由前级信号MOS管和后级功率MOS管构成。
[0035]本实用新型的智能移动设备三线制直流舵机，通过检测电机转动角度、温度、电流、感应电动势模拟量作为反馈数据，实时保护舵机防止电流过冲、调整电机运动状态，提高了舵机运转的精确度；实现舵机通信、可控功能，即舵机智能化；因采用单线TTL信号通信方式，因此，舵机的外部连线只有3条(包括2条电源线)，舵机接口简单。
【主权项】
1.一种智能移动设备三线制直流舵机，与外部上级控制单元通信完成相应动作，其特征在于:包括安装在舵机外壳内的齿轮组、直流电机和舵机控制电路板；舵机控制电路板包括:单片机电路、电机反电动势采样电路、电位器采样电路、电机电流采样电路、电机H桥驱动电路和TTL通信电路； 单片机采用STM8系列单片机，包含UART通信、数据运算、AD转换和PWM输出功能模块；单片机的UART通信接口连接TTL通信电路，外部上级控制单元通过TTL通信电路的TTL电平信号实现信号转换，后经单片机的UART通信接口与单片机通信； 单片机经过运算输出PWM波形；所述电机H桥驱动电路接收来自单片机的PWM波形驱动所述直流电机运转； 直流电机驱动齿轮组转动； 反电动势采样电路和电机电流采样电路从直流电机处采集反电动势及电机电流的模拟量信息，电位器采集电路采集齿轮组的转动角度对应的电位模拟量信息，三组模拟量信息发送至单片机的AD转换模块得到数字量； 单片机根据上述三组数字量实时调整PWM输出，进而调整直流电机的运转。
2.根据权利要求1所述的智能移动设备三线制直流舵机，其特征在于:还包括安装在机壳内的温度采样电路，温度采样电路实时检测电机温度，并将模拟量信息发送至单片机的AD转换模块得到数字量，单片机通过TTL通信电路向上级控制单元发送报警信息。
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能移动设备三线制直流舵机，与外部上级控制单元通信完成相应动作，单片机的UART通信接口连接TTL通信电路，外部上级控制单元通过TTL通信电路实现信号转换，后经单片机的UART通信接口与单片机通信；单片机经过运算输出PWM波形；所述电机H桥驱动电路接收来自单片机的PWM波形驱动所述直流电机运转；直流电机驱动齿轮组转动；反电动势采样电路、电机电流采样电路和电位器采集电路采集通过检测电机转动角度、电流、感应电动势模拟量作为反馈数据，实时保护舵机防止电流过冲、调整电机运动状态，提高了舵机运转的精确度。
【IPC分类】G05B19-042
【公开号】CN204462735
【申请号】CN201520118262
【发明人】尹航, 王志浩
【申请人】青岛里奥机器人技术有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年2月27日