伺服驱动器及其脉冲驱动电路和伺服电机的控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种伺服驱动器及其脉冲驱动电路和伺服电机的控制系统。其中，伺服驱动器的脉冲驱动电路包括：脉冲输出电路，用于输出预设频率的脉冲信号，其中，预设频率大于20KHz；光耦隔离电路，与脉冲输出电路相连接；以及电平转换电路，连接在光耦隔离电路与伺服驱动器之间。通过本实用新型，解决了现有技术中伺服驱动器的脉冲驱动电路难以在输出高速脉冲信号的同时，进行电平转换的问题，进而达到了可以让伺服驱动器对伺服电机进行更快速的转动，以达到快速控制的目的。
【专利说明】伺服驱动器及其脉冲驱动电路和伺服电机的控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电路领域，具体而言，涉及一种伺服驱动器及其脉冲驱动电路和伺服电机的控制系统。
【背景技术】
[0002]伺服驱动器(servo drives)又称为“伺服控制器”，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系统。目前伺服驱动器广泛应用于注塑机领域、纺织机械、包装机械、数控机床领域等。伺服驱动器提供了各种可以由外部设备对其自身进行控制的各种接口，以方便用户使用外部设备进行对伺服驱动器的控制。
[0003]由于伺服驱动器提供了各种可以由外部设备对其自身进行控制的各种接口，其中一种接口是指令脉冲输入接口，可以通过外部设备对伺服驱动器的指令脉冲输入接口输入一定频率一定脉冲数的脉冲信号来控制伺服驱动器，从而使伺服驱动器根据相应输入的脉冲信号数控制伺服电机的转动。
[0004]在输入脉冲信号给伺服驱动器的指令脉冲输入接口过程中，需要进行电路与电气的隔离，并且指令脉冲输入接口对相应输入进来的脉冲信号的电平的高低程度有一定的要求，一般都统一成工业常用的，即，脉冲是高电平时是+24V，而脉冲是低电平时是0V。而且伺服驱动器的指令脉冲输入接口有很宽的脉冲频率允许输入范围，输入的脉冲频率越快，可以让伺服驱动器对伺服电机进行更快速的转动，以达到快速控制的目的。
[0005]目前的处理方式往往是采用一种折中的方案，对输出一定数量脉冲信号的脉冲输出设备与伺服驱动器的指令脉冲输入接口之间，只采用了普通的光耦进行电路及电气上的隔离，并且让普通光耦同时实现电平转换的功能，这种方法输出的脉冲的频率不高，一般在20KHz以内，离伺服驱动器最高可以输入频率几百KHz的脉冲信号相差很远，从而无法实现高速脉冲输出控制，而如果将普通光耦换成高速光耦的话，虽然实现了高速脉冲在脉冲输出设备与伺服驱动器的指令脉冲输入接口之间的电路与电气隔离，从而得到隔离后的高速脉冲信号，但是高速光耦与普通光耦相比虽然速度快了但是没有电平转换的功能，隔离后的高速脉冲信号无法满足伺服驱动器的指令脉冲输入接口要求高电平时是+24V低电平时是OV的工业常用电平范围的要求。
[0006]针对相关技术中伺服驱动器的脉冲驱动电路难以在输出高速脉冲信号的同时，进行电平转换的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容
[0007]本实用新型的主要目的在于提供一种伺服驱动器及其脉冲驱动电路和伺服电机的控制系统，以解决现有技术中伺服驱动器的脉冲驱动电路难以在输出高速脉冲信号的同时，进行电平转换的问题。
[0008]根据本实用新型的一个方面，提供了一种伺服驱动器的脉冲驱动电路。
[0009]根据本实用新型的伺服驱动器的脉冲驱动电路包括:脉冲输出电路，用于输出预设频率的脉冲信号，其中，所述预设频率大于20KHz ;光耦隔离电路，与所述脉冲输出电路相连接；以及电平转换电路，连接在所述光耦隔离电路与所述伺服驱动器之间。
[0010]进一步地，所述脉冲输出电路包括微处理器。
[0011]进一步地，所述光耦隔离电路包括:第一直流电源；第一电阻；第二直流电源；光耦隔离芯片，第一输入端与所述脉冲输出电路相连接，第二输入端通过所述第一电阻连接至所述第一直流电源，第一输出端与所述第二直流电源相连接，第二输出端与所述电平转换电路相连接；以及第二电阻，连接在所述第二直流电源和第一节点之间，其中，所述第一节点为所述光耦隔离芯片的第二输出端与所述电平转换电路之间的节点。
[0012]进一步地，所述光耦隔离电路还包括:第一电容，连接在所述第一直流电源和信号地之间；以及第二电容，连接在所述第二直流电源和高压地之间。
[0013]进一步地，所述电平转换电路包括:电平转换芯片，输入端与所述光耦隔离电路相连接，输出端与所述伺服驱动器相连接；第三直流电源，连接至第二节点，其中，所述第二节点为所述电平转换芯片的输出端与所述伺服驱动器之间的节点；以及第三电阻，连接在所述第三直流电源和所述第二节点之间。
[0014]根据本实用新型的又一方面，提供了一种伺服驱动器。
[0015]根据本实用新型的伺服驱动器能够接收与识别包括本实用新型上述内容所提供的任一种伺服驱动器的脉冲驱动电路输出的脉冲。
[0016]根据本实用新型的又一方面，提供了一种伺服电机的控制系统。
[0017]根据本实用新型的控制系统包括本实用新型上述内容所提供的伺服驱动器。
[0018]在本实用新型中，采用具有以下结构的伺服驱动器的脉冲驱动电路:脉冲输出电路，用于输出预设频率的脉冲信号，其中，所述预设频率大于20KHz ;光耦隔离电路，与所述脉冲输出电路相连接；以及电平转换电路，连接在所述光耦隔离电路与所述伺服驱动器之间。通过设置能够进行高速脉冲输出的脉冲输出电路和能够进行高速光耦隔离的光耦隔离电路，并设置电平转换电路，既实现了对高速脉冲信号在脉冲输出电路与伺服驱动器的指令脉冲输入接口之间的电路与电气的隔离，又实现了高速脉冲信号的电平转换功能，从而使得输出的脉冲信号的频率可以高达200KHZ，解决了现有技术中伺服驱动器的脉冲驱动电路难以在输出高速脉冲信号的同时，进行电平转换的问题，进而达到了可以让伺服驱动器对伺服电机进行更快速的转动，以达到快速控制的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0020]图1是根据本实用新型实施例的伺服驱动器的脉冲驱动电路的示意图；
[0021]图2是根据本实用新型实施例的伺服驱动器的脉冲驱动电路中脉冲输出电路的示意图；以及
[0022]图3是根据本实用新型实施例的伺服驱动器的脉冲驱动电路中光耦隔离电路和电平转换电路的示意图。
【具体实施方式】
[0023]为了使本【技术领域】的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
[0024]需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。
[0025]在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0026]根据本实用新型实施例，提供了一种伺服驱动器的脉冲驱动电路，以下对本实用新型实施例所提供的伺服驱动器的脉冲驱动电路做具体介绍:
[0027]图1是根据本实用新型实施例的伺服驱动器的脉冲驱动电路的示意图，如图1所示，该伺服驱动器的脉冲驱动电路主要包括脉冲输出电路10、光耦隔离电路20和电平转换电路30，其中:
[0028]脉冲输出电路10用于输出预设频率的脉冲信号，其中，预设频率大于20KHz，即，脉冲输出电路10用于输出高速脉冲信号，在本实用新型实施例中，脉冲输出电路10输出的脉冲信号的频率可以高达200KHZ。
[0029]光耦隔离电路20与脉冲输出电路10相连接，具体地，光耦隔离电路20为能够进行高速光耦隔离的电路，该光耦隔离电路20用于接收来自脉冲输出电路10的高速脉冲信号，并且对脉冲输出电路10与伺服驱动器40的指令脉冲输入接口之间的电路与电气进行隔离，将隔离后的高速脉冲信号输出至电平转换电路30。
[0030]电平转换电路30连接在光耦隔离电路20与伺服驱动器40之间，具体地，电平转换电路30连接在光耦隔离电路20与伺服驱动器40的指令脉冲输入接口之间，用于将来自光耦隔离电路20输出的隔离后的高速脉冲信号进行电平转换，最后将电平转换后的高速脉冲信号输出给伺服驱动器40的指令脉冲输入接口。
[0031]本实用新型实施例的伺服驱动器的脉冲驱动电路，通过设置能够进行高速脉冲输出的脉冲输出电路和能够进行高速光耦隔离的光耦隔离电路，并设置电平转换电路，既实现了对高速脉冲信号在脉冲输出电路与伺服驱动器的指令脉冲输入接口之间的电路与电气的隔离，又实现了高速脉冲信号的电平转换功能，从而使得输出的脉冲信号的频率可以高达200KHZ，解决了现有技术中伺服驱动器的脉冲驱动电路难以在输出高速脉冲信号的同时，进行电平转换的问题，进而达到了可以让伺服驱动器对伺服电机进行更快速的转动，以达到快速控制的目的。并且又符合伺服驱动器的指令脉冲输入接口要求脉冲输入信号高电平时是24V。
[0032]图2是根据本实用新型实施例的伺服驱动器的脉冲驱动电路中脉冲输出电路的示意图，如图2所示，在本实用新型实施例中，脉冲输出电路10主要包括微处理器U3和微处理器U3的外围电路，其中，微处理器可以采用型号为STC系列的单片机，其中微处理器U3的任何一个1引脚均可作为高速脉冲信号输出使用，这里可以采用微处理器U3的其中一个引脚P2.5作为高速脉冲信号输出，高速脉冲信号由微处理器U3电路上的P2.5引脚输出到高速脉冲输出驱动电路的第二部分的光耦隔离电路20的输入端。
[0033]图3是根据本实用新型实施例的伺服驱动器的脉冲驱动电路中光耦隔离电路和电平转换电路的示意图，如图3所示，在本实用新型实施例中，光耦隔离电路20主要包括第一直流电源VCC1、第一电阻R2、第二直流电源VCC2、光耦隔离芯片Ul和第二电阻R3，其中，第一直流电源VCCl可以是电压为VCC的直流电源，第二直流电源VCC2可以是电压为+5V的直流电源，光耦隔离芯片Ul的第一输入端与脉冲输出电路10相连接，第二输入端通过第一电阻R2连接至第一直流电源VCCl，第一输出端与第二直流电源VCC2相连接，第二输出端与电平转换电路30相连接，第二电阻R3连接在第二直流电源VCC2和第一节点之间，其中，第一节点为光耦隔离芯片Ul的第二输出端与电平转换电路30之间的节点。
[0034]具体地，光耦隔离芯片Ul可以采用型号为6N137的高速光耦，高速光耦的输入端为图3中Ul的第三个引脚标记为IN的这个位置，当来自微处理器U3的高速脉冲信号为低电平的OV时，高速光耦的输入端导通，从而高速光耦的输出端即高速光耦的第六个引脚处也为低电平0V，当来自微处理器U3的高速脉冲信号为高电平VCC时，高速光耦的输入端截止不导通，从而高速光耦的输出端即高速光耦的第六个引脚处为高电平5V，由于高速光耦输入端的高低电平与高速光稱的输出端的高低电平不在同一个电源和电气回路上，从而实现了高速脉冲信号在电路与电气上的隔离。从高速光耦的输出端即高速光耦的第六个引脚处输出隔离后的高速脉冲信号再传输给高速脉冲输出驱动电路的第三部分的电平转换电路30的输入端。
[0035]进一步地，光耦隔离电路20还包括第一电容Cl和第二电容C2，其中，第一电容Cl连接在第一直流电源VCCl和信号地之间，第二电容C2，连接在第二直流电源VCC2和高压地之间。在本实用新型实施例中，第一电容Cl和第二电容C2均可以作为滤波电容，对光耦隔离电路20进行传输的信号进行滤波处理。
[0036]电平转换电路30主要包括电平转换芯片U2、第三直流电源VCC3和第三电阻R1，其中，第三直流电源VCC3可以是电压为24V的直流电源，电平转换芯片U2的输入端与光耦隔离电路20相连接，输出端与伺服驱动器40相连接，第三直流电源VCC3连接至第二节点，其中，第二节点为电平转换芯片U2的输出端与伺服驱动器40之间的节点，第三电阻R1，连接在第三直流电源VCC3和第二节点之间。
[0037]具体地，电平转换芯片U2主要是进行高速电平转换与缓冲芯片，该芯片的型号可以为74LS06，由于该芯片74LS06有6个输入端，分别在该芯片的第1、3、5、9、11、13引脚上，这六个输入端的功能都是等同的，因此来自高速光耦的输出端的隔离后的高速脉冲信号可以传输给这六个输入端中的任何一个，这里将高速光I禹的输出端输出的隔离后的高速脉冲信号传输给了该芯片第一引脚输入端，由于74LS06有6个输入端从而对应有六个输出端，这里由于来自高速光耦输出端输出的隔离后的高速脉冲信号输入到高速电平转换与缓冲芯片74LS06的第一个输入引脚上，从而最后经电平转换与缓冲芯片电平转换后的输出信号取自高速电平转换与缓冲芯片相应的第二个引脚上输出，当来自高速光耦的输出端的隔离后的高速脉冲信号为低电平OV时，高速电平转换与缓冲芯片的输出端即相应的第二个引脚为高电平24V，当来自高速光耦的输出端的隔离后的高速脉冲信号为高电平5V时，高速电平转换与缓冲芯片的输出端即相应的第二个引脚为低电平0V，从而经过高速电平转换与缓冲芯片后，输出的高速脉冲的电平是高电平时是24V，低电平时是0V，从而既实现符合伺服驱动器的指令脉冲输入接口要求脉冲输入信号高电平时是24V，低电平时是OV的工业常用电平范围的要求，又达到高速脉冲输出的要求。最后再将高速电平转换与缓冲芯片输出的电平转换后的高速脉冲信号传输给伺服驱动器的指令脉冲输入接口，从而实现伺服驱动器对伺服电机的高速控制。
[0038]从以上的描述中，可以看出，本实用新型既实现了对高速脉冲信号在脉冲输出电路与伺服驱动器的指令脉冲输入接口之间的电路与电气的隔离，又实现了隔离后的高速脉冲信号的电平转换功能，从而使得输出的脉冲信号的频率可以高达200KHZ，并且又符合伺服驱动器的指令脉冲输入接口要求脉冲输入信号高电平时是24V，低电平时是OV的工业常用电平范围的要求，从而可以让伺服驱动器对伺服电机进行更快速的转动，以达到快速控制的目的。
[0039]此外，本实用新型实施例还提供了一种伺服驱动器，该伺服驱动器可以接收与识别本实用新型实施例上述内容所提供的任一种伺服驱动器的脉冲驱动电路输出的脉冲。
[0040]本实用新型实施例还提供了一种伺服电机的控制系统，该控制系统包括本实用新型实施例上述内容所提供的伺服驱动器。
[0041]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种伺服驱动器的脉冲驱动电路，其特征在于，包括: 脉冲输出电路(10)，用于输出预设频率的脉冲信号，其中，所述预设频率大于20KHZ ； 光耦隔离电路(20)，与所述脉冲输出电路(10)相连接；以及 电平转换电路(30)，连接在所述光耦隔离电路(20)与所述伺服驱动器(40)之间。
2.根据权利要求1所述的脉冲驱动电路，其特征在于，所述脉冲输出电路(10)包括微处理器(U3)。
3.根据权利要求1所述的脉冲驱动电路，其特征在于，所述光耦隔离电路(20)包括: 第一直流电源(VCCl)； 第一电阻(R2)； 第二直流电源(VCC2)； 光耦隔离芯片(Ul)，第一输入端与所述脉冲输出电路(10)相连接，第二输入端通过所述第一电阻(R2)连接至所述第一直流电源(VCC1)，第一输出端与所述第二直流电源(VCC2)相连接，第二输出端与所述电平转换电路(30)相连接；以及 第二电阻(R3)，连接在所述第二直流电源(VCC2)和第一节点之间，其中，所述第一节点为所述光耦隔离芯片(Ul)的第二输出端与所述电平转换电路(30)之间的节点。
4.根据权利要求3所述的脉冲驱动电路，其特征在于，所述光耦隔离电路(20)还包括: 第一电容(Cl)，连接在所述第一直流电源(VCCl)和信号地之间；以及 第二电容(C2)，连接在所述第二直流电源(VCC2)和高压地之间。
5.根据权利要求1所述的脉冲驱动电路，其特征在于，所述电平转换电路(30)包括: 电平转换芯片(U2)，输入端与所述光耦隔离电路(20)相连接，输出端与所述伺服驱动器(40)相连接； 第三直流电源(VCC3)，连接至第二节点，其中，所述第二节点为所述电平转换芯片(U2)的输出端与所述伺服驱动器(40)之间的节点；以及 第三电阻(Rl)，连接在所述第三直流电源(VCC3)和所述第二节点之间。
6.一种伺服驱动器，其特征在于，能够接收与识别包括权利要求1至5中任一项所述的伺服驱动器的脉冲驱动电路输出的脉冲。
7.一种伺服电机的控制系统，其特征在于，包括权利要求6所述的伺服驱动器。
【文档编号】H03K19/0185GK204068925SQ201420447860
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2014年8月8日
【发明者】唐灿耿 申请人:浙江亚龙教育装备股份有限公司