一种数字舵机的制作方法

本实用新型属于工业自动化控制技术领域，具体涉及一种数字舵机，特别是一种防堵转的数字舵机。

背景技术：

舵机具有体型小、重量轻、扭矩大和精度高等特点，作为驱动广泛地应用在遥控模型和机器人领域。按照信号处理不同分为模拟舵机和数字舵机，数字舵机只需要发送一次PWM信号即可让电机在设定转速下持续转动,相比传统的模拟舵机更加的,数字舵机提供更高的精度和更好的固定力量。

通过分析舵机烧毁的原因发现，舵机烧毁主要因为外部载荷过大，超过舵机可承受载荷，此时舵机内部电机无反电动势，故造成此时刻通过电流极大而产生大量热量将舵机烧毁。在已有的舵机保护技术中，多采取的方法为硬件电路对于舵机的过流保护。例如，专利申请“一种电动舵机输出电流瞬态保护电路”，申请号201220051090.3，如上述专利所涉及的，目前普通数字总线舵机的保护模式均为硬件保护。其原理为在舵机驱动板上添加电流传感器，单片机或AD转换芯片通过不间断读取通过舵机的电流值来判别此时刻电流是否已经达到预定的最大值。在未达到最大值时电路保持上电状态，在达到最大电流时通过切断电路对舵机电机及主控板起到保护作用。其方式方法为直观得观测电流值来判断舵机是否处于高负荷、易烧毁状态。此种办法直观简单但增加了电流传感器、保护电路，增加了舵机保护成本、降低了舵机系统整体稳定性。本实用新型提出了在不添加外部硬件电路的基础上，实现舵机在过高负荷或堵转状态下的保护。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种数字舵机，该舵机无须电流传感器即可检测舵机是否处于堵转状态。本实用新型主要解决了在不添加舵机主控板保护电路的状态下实现了对于舵机的堵转或过流保护，在降低舵机成本、提高多系统稳定性方面作用显著。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种数字舵机，包括直流电机、控制芯片、电位器，所述直流电机由控制芯片控制，所述控制芯片连接电位器；所述控制芯片中设置定时中断，每次触发中断时控制芯片均检测此时舵机角度是否与上位机预设角度相同；所述控制芯片计算得出预设角度信息并反馈到控制芯片；所述电位器负责检测舵机角度信息并反馈到控制芯片。

优选地，包括上位机，所述上位机与所述控制芯片通过单线串行通讯总线进行通讯连接，用于向所述控制芯片发送控制信号。

优选地，所述控制芯片控制所述直流电机执行控制模式和掉电模式，所述掉电模式为所述控制芯片检测到舵机角度与上位机预设角度不相同，进行短延时后再次测定，仍然超出允许误差，则认为此时舵机处于堵转状态，自动执行掉电模式。

优选地，所述控制芯片执行掉电模式后，上位机发送指令即可重新回到控制模式。

本实用新型采取一种新的思路检测舵机是否处于堵转状态，即通过判断舵机在指定的时间是否到达指定角度作为依据，判断舵机在转动过程中是否堵转。当舵机在正常工作状态下，合理的承载范围内时，舵机会准时到达所需角度。在舵机承载超过允许载荷，舵机发生停转时必然使得舵机在指定时间内与指定角度有一定差距。在某时刻舵机电位器传回数据得知目标角度与现实角度有差距且在规定时间内未纠正的状况，一定是发生了堵转现象。此时主控控制芯片触发保护机制，自行将舵机设置为掉电模式。防止堵转发生时长时间有大电流通过舵机为产生大量的热，避免了舵机过热而发生的烧毁现象。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本实用新型与传统舵机保护方法相比较、具有降低成本、缩小控制电路体积、检测更可靠的优势。2、本实用新型提出的新的检测舵机堵转方法在原理上与普通数字总线舵机有区别，利用固有传感器(电位器)即可实现舵机的保护。避免了使用多余硬件电路，可减小电流传感器的成本，在批量成产时降低了数字舵机成本，利于舵机的推广使用。3、使用软件检测的方法可避免因电流传感器而造成的控制电路板体积过大，从而本方法可以更广泛地利用与对空间要求极高的总线数字舵机。增强了检测的可靠性体现在使用本实用新型无需外加多余的电路实现堵转保护、所以减少了硬件出错的概率，确保舵机可以更加可靠稳定地工作。在舵机堵转掉电后，只需上位机发送指令即可重新回到控制模式，无需重启等繁琐的步奏。使得本实用新型的舵机控制更加灵活安全，更好地适应客户的需求。

附图说明

图1为本实用新型数字舵机的结构框图。

图2为本实用新型的数字舵机与上位机通讯时的其中一个实施例的UART电路原理图；

其中：1-直流电机，2-控制芯片,3-电位器，4-上位机。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1

本实用新型为一种数字舵机，包括直流电机1、控制芯片2、电位器3，直流电机1由控制芯片2控制，控制芯片2连接电位器3；控制芯片2中设置定时中断，每次触发中断时控制芯片2均检测此时舵机角度是否与上位机1预设角度相同；控制芯片2计算得出预设角度信息并反馈到控制芯片2；电位器负责检测舵机角度信息并反馈到控制芯片2。

本实用新型包括上位机，上位机与控制芯片2通过单线串行通讯总线进行通讯连接，用于向所述控制芯片2发送控制信号。控制芯片2控制直流电机1执行控制模式和掉电模式，掉电模式为控制芯片2检测到舵机角度与上位机1预设角度不相同，进行短延时后再次测定，仍然超出允许误差，则认为此时舵机处于堵转状态，执行掉电模式。控制芯片2执行掉电模式后，上位机4发送指令即可重新回到控制模式。

该数字舵机提供了一种新的检测舵机是否堵转的方法。具体实施示意图如图2所示。

主程序始终根据不同速度输出不同占空比的PWM以控制直流电机1运行。在控制芯片2中设置定时中断，每次触发中断时控制芯片2均检测此时舵机角度是否与上位机4预设角度相同。检测舵机角度由舵机内部电位器3实现，预设角度为控制芯片2根据上位机4指令计算得出的此时刻应当转到的角度。与预设相同时执行一个NOP空指令，中断程序执行结束。与预设角度不同时(超出角度允许误差范围)，此时进行短延时后再次检测此时角度与当前预定角度相比。若仍然在允许误差角度范围外，则认为此时舵机处于堵转状态，立刻将舵机掉电标志位打开将舵机设置至掉电模式。若此时舵机角度在允许误差的角度范围内，则此时执行一个NOP指令后结束中断函数。程序设定的延时时间为试验所得、经过多次试验得到一个合适的值。确保舵机在此时间内不会烧毁且保证舵机确实是在堵转的危险状态下才进行断电。

本实用新型的创造性在于利用普通数字总线舵机内的角度传感器(电位器3)，结合控制芯片2的运算数据来判断了舵机否处于堵转状态。利用此特点作为特征判断舵机是否需要掉电进行防治过热烧毁的保护，此方法表现的更灵活且在舵机保护方面完全满足要求。

以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。