紧凑型航空伺服驱动器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种紧凑型航空伺服驱动器，包括盒体、控制板和驱动板；所述控制板包含SSI编码器信号接口电路、RS422信号接口电路、第一旋转变压器接口电路和第二旋转变压器接口电路；所述盒体由主体、侧盖板、绝缘衬垫和下盖板构成；所述主体为由顶板、左侧板、右侧板和后面板构成的箱体结构；在主体的左、右侧板的中部各设有一条中部凸块，在中部凸块上分别开有插槽；控制板卡在两条插槽中；在靠近底部的主体的左、右侧板上各设有一条底部凸块；主体的底部设有下盖板；驱动板及绝缘衬垫插在底部凸块与下盖板之间。有益的技术效果：本产品针对飞行器工作环境进行专门的结构设计，具有良好的耐温度范围宽和电磁屏蔽能力。
【专利说明】紧凑型航空伺服驱动器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于航空伺服控制领域，涉及一种紧凑型航空伺服驱动器。
【背景技术】
[0002]配合飞行器使用的设备需要具备抗振性能强、温度范围宽、安装空间小的性能；尤其是小型飞行器领域，要求配套使用的伺服控制器的体积小、抗震动、热耗低，还要求伺服驱动器可以实现被控对象位置闭环。然而，现有的商业伺服驱动器不能同时满足上述应用。具体表现在如下方面:
[0003]市场上常见的商业伺服系统其控制器(如PLC)和驱动器(如伺服驱动器)是相互分立的，需要分别安装，占用的空间大，耗用安装辅料多；此外，由于商业伺服驱动器不是针对密闭、窄小空间设计的，一般是采用自然风冷的方式或是添加辅助散热设备的方式进行降温，需要足够大的对流空间才能散热和正常工作，因此无法在小型飞行器中长期稳定地工作。
[0004]此外，在飞行器起落时，要承受剧烈的冲击力，因此，要求用于飞行器中的设备还需要良好抗震动冲击的能力。但商业伺服驱动器由于使用环境的制约，不具备抗飞行器起落时冲击的能力。
[0005]最后，现有的商业伺服驱动器一般只配备增量编码接口和RS232接口，通讯接口少，无法对被控对象进行位置闭环。
[0006]传统的解决方法是对航空伺服驱动器采用定制的方式，根据具体应用要求全新设计伺服驱动器。但这样做既造成重复设计，也引入技术状态不确定，可靠性差的问题。每次设计都需要做大量的环境试验进行验证、筛选。鉴于以上缺点，亟需要研究一种适用于航空设备的、具有广泛通用性的航空伺服驱动器。
实用新型内容
[0007]为了解决现有技术的问题不足，本实用新型的目的是提供一种紧凑型航空伺服驱动器。其具体结构如下:
[0008]一种紧凑型航空伺服驱动器，包括盒体、控制板100和驱动板200 ;通过16芯的排线将控制板100和驱动板200连接在一起，驱动板200为控制板100提供电源，控制板100为驱动版200提供控制信号；
[0009]所述控制板100内含DSP芯片110、增量编码信号接口电路120、RS232信号接口电路130、CAN信号接口电路140和I/O开关量信号接口电路150 ;其中，增量编码信号接口电路120、RS232信号接口电路130、CAN信号接口电路140和I/O开关量信号接口电路150分别与DSP芯片110相连接；
[0010]所述驱动板200内含电源接口电路210、电机接口电路220和一个功率桥，所述功率桥为由6个MOSFET管230构成的H桥；
[0011]所述盒体由主体401、侧盖板402、绝缘衬垫403和下盖板404构成；
[0012]主体401为由顶板、左侧板、右侧板和后面板构成的箱体结构；
[0013]在主体401的左侧板内侧的中部、以及主体401的右侧板内侧的中部各设有一条中部凸块405，所述的两条中部凸块405相互对称且均与主体401的顶板相平行；在两条中部凸块405相对应的侧面上分别开有一道插槽407 ;所述控制板100卡在两条插槽407之中；
[0014]在靠近底部的主体401的左侧板内侧面、以及靠近底部的主体401的右侧板内侧的各设有一条底部凸块406 ;所述的两条底部凸块406相互对称且均与主体401的顶板相平行；驱动板200的顶面分别与两条底部凸块406的底面相连接；在驱动板200底部设有一块绝缘衬垫403 ;在绝缘衬垫403的底部设有一块下盖板404 ；
[0015]通过螺丝将下盖板404与主体401的底部固定连接；即将驱动板200固定在底部凸块406与下盖板404之间；
[0016]通过螺丝将侧盖板402与主体401的前端面固定连接，即由主体401、侧盖板402和下盖板404共同构成中空且密闭的矩形块体，进而将控制板100及驱动板200的边缘以线接触的方式分别固定在盒体的中部和底部；
[0017]在控制板100上还设有SSI编码器信号接口电路160、RS422信号接口电路170、第一旋转变压器接口电路181和第二旋转变压器接口电路182 ；SSI编码器信号接口电路160、RS422信号接口电路170、第一旋转变压器接口电路181和第二旋转变压器接口电路182分别与DSP芯片110相连接；
[0018]增量编码信号接口电路120和SSI编码器信号接口电路160共用一个编码器连接器310 ；RS232信号接口电路130和RS422信号接口电路170共用第一通讯连接器320 ；CAN信号接口电路140和I/O开关量信号接口电路150共用第二通讯连接器330 ;第一旋转变压器接口电路181和第二旋转变压器接口电路182分别与第一变压器连接器340和第二变压器连接器350相连接；
[0019]编码器连接器310、第一通讯连接器320、第二通讯连接器330、第一变压器连接器340和第二变压器连接器350均设置在靠近侧盖板402 —侧的控制板100上。
[0020]有益的技术效果
[0021]本实用新型针对飞行器工作环境进行专门的结构设计，其控制板100和驱动板200整体封装在同一个壳体内，减少了之间的走线，占用空间小，安装简单，抗振动和冲击性能强，内部电路采用低功耗、低发热量的元器件，无需额外的散热装置即可实现自散热，具有良好的耐温度范围宽和电磁屏蔽能力。
[0022]本实用新型还配有旋转变压器电路180、SSI绝对值编码信号转换电路130和RS422信号转换电路140以及相应的通讯接口，使得本实用新型克服了现有商业伺服驱动器信号接口少的弊端，进而使得本实用新型具备闭环工作的硬件基础。
[0023]本实用新型避免了传统的航空伺服驱动器所采用定制的方式，既避免重复设计，以及设备工作状态不确定，可靠性差的问题。又避免了硬件设计都需要做大量的环境试验进行验证、筛选的缺点。此外，还节约了大量的研发成本，提高了设备的使用效率和兼容性。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型的组装立体示意图。
[0025]图2为本实用新型的电路框图。
[0026]图3为图1去掉侧盖板402后的主视图。
[0027]图中的序号为:控制板100、DSP芯片110、增量编码信号接口电路120、1?232信号接口电路130、CAN信号接口电路140、I/O开关量信号接口电路150、SSI编码器信号接口电路160、RS422信号接口电路170、第一旋转变压器接口电路181、第二旋转变压器接口电路182、驱动板200、电源接口电路210、电机接口电路220、MOSFET管230、编码器连接器310、第一通讯连接器320、第二通讯连接器330、第一变压器连接器340、第二变压器连接器350、电源连接器360、电机连接器370、主体401、侧盖板402、绝缘衬垫403、下盖板404、中部凸块405、底部凸块406、插槽407。
【具体实施方式】
[0028]现结合附图详细说明本实用新型的结构特点。
[0029]参见图1，一种紧凑型航空伺服驱动器，包括盒体、控制板100和驱动板200 ;通过16芯的排线将控制板100和驱动板200连接在一起，驱动板200为控制板100提供电源，控制板100为驱动版200提供控制信号；
[0030]所述控制板100内含DSP芯片110、增量编码信号接口电路120、RS232信号接口电路130、CAN信号接口电路140和I/O开关量信号接口电路150 ;其中，增量编码信号接口电路120、RS232信号接口电路130、CAN信号接口电路140和I/O开关量信号接口电路150分别与DSP芯片110相连接；
[0031]所述驱动板200内含电源接口电路210、电机接口电路220和一个功率桥，所述功率桥为由6个MOSFET管230构成的H桥；
[0032]所述盒体由主体401、侧盖板402、绝缘衬垫403和下盖板404构成；
[0033]主体401为由顶板、左侧板、右侧板和后面板构成的箱体结构。
[0034]参见图3，在主体401的左侧板内侧的中部、以及主体401的右侧板内侧的中部各设有一条中部凸块405，所述的两条中部凸块405相互对称且均与主体401的顶板相平行；在两条中部凸块405相对应的侧面上分别开有一道插槽407 ;所述控制板100卡在两条插槽407之中；所述插槽407的宽度W为2.5mm,插槽深度D为10mm。
[0035]在靠近底部的主体401的左侧板内侧面、以及靠近底部的主体401的右侧板内侧的各设有一条底部凸块406 ;所述的两条底部凸块406相互对称且均与主体401的顶板相平行；驱动板200的顶面分别与两条底部凸块406的底面相连接；在驱动板200底部设有一块绝缘衬垫403 ;在绝缘衬垫403的底部设有一块下盖板404 ；
[0036]通过螺丝将下盖板404与主体401的底部固定连接；即将驱动板200固定在底部凸块406与下盖板404之间；
[0037]通过螺丝将侧盖板402与主体401的前端面固定连接，即由主体401、侧盖板402和下盖板404共同构成中空且密闭的矩形块体，进而将控制板100及驱动板200的边缘以线接触的方式分别固定在盒体的中部和底部；抗冲击、抗震动的能力显著高于仅仅通过螺丝进行内部连接的普通商用伺服驱动器，且密闭的结构适合在恶劣环境中使用，并能有效隔绝相邻电子设备之间电磁干扰。
[0038]在控制板100上还设有SSI编码器信号接口电路160、RS422信号接口电路170、第一旋转变压器接口电路181和第二旋转变压器接口电路182 ；SSI编码器信号接口电路160、RS422信号接口电路170、第一旋转变压器接口电路181和第二旋转变压器接口电路182分别与DSP芯片110相连接；
[0039]增量编码信号接口电路120和SSI编码器信号接口电路160共用一个编码器连接器310 ；RS232信号接口电路130和RS422信号接口电路170共用第一通讯连接器320 ；CAN信号接口电路140和I/O开关量信号接口电路150共用第二通讯连接器330 ;第一旋转变压器接口电路181和第二旋转变压器接口电路182分别与第一变压器连接器340和第二变压器连接器350相连接；
[0040]编码器连接器310、第一通讯连接器320、第二通讯连接器330、第一变压器连接器340和第二变压器连接器350均设置在靠近侧盖板402 —侧的控制板100上。本实用新型的控制板100和驱动板200装配在同一个盒体内，本实用新型具有丰富的接口，为闭环控制建立了硬件基础。
[0041]进一步说，电源接口电路210和电机接口电路220分别与电源连接器360和电机连接器370相连接；所述，电源连接器360和电机连接器370均设置在靠近侧盖板402 —侧的驱动板200上。在侧盖板402上开有连接器通孔，便于上述连接器与外部的设备连接。
[0042]所述驱动板200为铝基板，基于铝基板的驱动板200具有良好的散热能力。驱动器200上6个MOSFET管230所产生的热量通过铝基板传递到主体401和下盖板404上。再由主体401和下盖板404将热量发散掉，即本实用新型的驱动器200通过盒体直接散热，实现了紧凑型设计；
[0043]进一步说，MOSFET管230均为采用D2PaK封装的、且导通电阻小于4ι?Ω的MOSFET管。低阻值MOSFET管进一步降低了驱动器200工作时的热耗，铝基板的驱动板200进一步增强了散热能力。
[0044]进一步说,主体401、侧盖板402和下盖板404的材质均为铝；且主体401由铝块铣成的一体式结构件，在节省重量的情况下，提高壳体的强度，且起到良好的散热效果。绝缘衬垫403的材质为SR-800B。
[0045]进一步说，DSP芯片110采用TI公司的、型号为TMS320F2812的低功耗芯片。
[0046]参见图1，进一步说，编码器连接器310、第一通讯连接器320、第二通讯连接器330、第一变压器连接器340和第二变压器连接器350的均为型号是J30J的航空微型矩形连接器。
[0047]进一步说，控制板100和驱动板200的厚度均为2.5mm,控制板100和驱动板200
的表面均覆盖有一层三防漆层。
【权利要求】
1.一种紧凑型航空伺服驱动器，包括盒体、控制板(100)和驱动板(200);通过16芯的排线将控制板(100)和驱动板(200)连接在一起，其中驱动板(200)为控制板(100)提供电源，控制板(100)为驱动版(200)提供控制信号；所述控制板(100)内含DSP芯片(I 10)、增量编码信号接口电路(120 )、RS232信号接口电路(130 )、CAN信号接口电路(140 )和I/O开关量信号接口电路(150);其中，增量编码信号接口电路(120)、RS232信号接口电路(130)、CAN信号接口电路(140)和I/O开关量信号接口电路(150)分别与DSP芯片(I 10)相连接；所述驱动板(200 )内含电源接口电路(210 )、电机接口电路(220 )和一个功率桥，所述功率桥为由6个MOSFET管(230 )构成的H桥； 其特征在于:所述盒体由主体(401)、侧盖板(402)、绝缘衬垫(403)和下盖板(404)构成； 主体(401)为由顶板、左侧板、右侧板和后面板构成的箱体结构； 在主体(401)的左侧板内侧的中部、以及主体(401)的右侧板内侧的中部各设有一条中部凸块(405)，所述的两条中部凸块(405)相互对称且均与主体(401)的顶板相平行；在两条中部凸块(405)相对应的侧面上分别开有一道插槽(407);所述控制板(100)卡在两条插槽(407)之中； 在靠近底部的主体(401)的左侧板内侧面、以及靠近底部的主体(401)的右侧板内侧的各设有一条底部凸块(406);所述的两条底部凸块(406)相互对称且均与主体(401)的顶板相平行；驱动板(200)的顶面分别与两条底部凸块(406)的底面相连接；在驱动板(200)底部设有一块绝缘衬垫(403);在绝缘衬垫(403)的底部设有一块下盖板(404)； 通过螺丝将下盖板(404 )与主体(401)的底部固定连接；即将驱动板(200 )固定在底部凸块(406)与下盖板(404)之间； 通过螺丝将侧盖板(402)与主体(401)的前端面固定连接，即由主体(401)、侧盖板(402)和下盖板(404)共同构成中空且密闭的矩形块体，进而将控制板(100)及驱动板(200)的边缘以线接触的方式分别固定在盒体的中部和底部。
2.如权利要求1所述一种紧凑型航空伺服驱动器，其特征在于:在控制板(100)上还设有SSI编码器信号接口电路(160)、RS422信号接口电路(170)、第一旋转变压器接口电路(181)和第二旋转变压器接口电路(182) ；SSI编码器信号接口电路(160)、RS422信号接口电路(170)、第一旋转变压器接口电路(181)和第二旋转变压器接口电路(182)分别与DSP芯片(110)相连接； 增量编码信号接口电路(120)和SSI编码器信号接口电路(160)共用编码器连接器(310);RS232信号接口电路(130)和RS422信号接口电路(170)共用第一通讯连接器(320);CAN信号接口电路(140 )和I/O开关量信号接口电路(150 )共用与第二通讯连接器(330 );第一旋转变压器接口电路(181)和第二旋转变压器接口电路(182)分别与第一变压器连接器(340)、第二变压器连接器(350)相连接； 编码器连接器(310)、第一通讯连接器(320)、第二通讯连接器(330)、第一变压器连接器(340 )和第二变压器连接器(350 )均设置在靠近侧盖板(402 ) —侧的控制板(100 )上。
3.如权利要求1所述一种紧凑型航空伺服驱动器，其特征在于=MOSFET管(230)均为采用D2PaK封装的、且导通电阻小于4m Ω的MOSFET管。
4.如权利要求1所述一种紧凑型航空伺服驱动器，其特征在于:主体(401)、侧盖板(402)和下盖板(404)的材质均为铝；且主体(401)由铝块铣成的一体式结构件；绝缘衬垫(403)的材质为SR-800B。
5.如权利要求1所述一种紧凑型航空伺服驱动器，其特征在于:DSP芯片(110)采用TI公司型号为TMS320F2812的低功耗芯片。
6.如权利要求1所述一种紧凑型航空伺服驱动器，其特征在于:编码器连接器(310)、第一通讯连接器(320)、第二通讯连接器(330)、第一变压器连接器(340)和第二变压器连接器(350)的均为型号是J30J的航空微型矩形连接器。
7.如权利要求1所述一种紧凑型航空伺服驱动器，其特征在于:控制板(100)和驱动板(200)的表面均覆盖有一层三防漆层。
【文档编号】H05K5/02GK204157194SQ201420530768
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2014年9月16日
【发明者】郭绪猛, 常九建, 叶超, 梅亮 申请人:中国电子科技集团公司第三十八研究所