专利名称：采用电压转频率的伺服系统直流母线电压采样电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种伺服系统直流母线电压采样电路。
背景技术：
目前在伺服系统上，现有技术的母线电压采样电路(参见图1)主要由采样分压电 阻、平衡电阻、线性光耦、运算放大电路、模数转换电路组成；线性光耦初级的正端与采样分 压电阻连接，线性光耦初级的负端与平衡电阻连接，线性光耦的次级与运算放大电路的输 入端连接；模数转换电路的输出端与控制电路连接，输出数字信号传输给控制电路，使控制 电路能够检测直流母线上的电压变化。现有技术的直流母线电压采样电路的电路原理是，母线P、N上串联电阻R1、R2，经 分压后得到的一个模拟电压信号，为线性光耦的初级输入，线性光耦次级输出一对差动的 电压信号，输入与输出之间在一定范围内是一种线性的当量关系。输出的差动电压信号经 过运算放大电路得到单端模拟电压信号后由A/D转换电路输出数字信号给控制电路，通过 软件计算得到实际电压值。在这种电路中，线性光耦是实现电压采样的核心器件，线性光耦 的线性度直接影响到电压采样的准确性。现有技术的直流母线电压采样电路的缺点是1.采用线性光耦，通过线性光耦来实现模拟电压的比例转换，而线性光耦的线性 范围小，输入输出的线性较差，并且随温度变化较大。2.电路较为复杂，需要很多器件，如运算放大电路以及A/D转换电路，从而降低了 采样电路的可靠性。3.通过A/D转换芯片来实现模拟电压信号到数字量的转换，其精度受A/D转换芯 片位数的限制，在原有硬件基础上不可以通过软件的方式提高其精度。
发明内容本实用新型要解决现有伺服系统直流母线电压采样电路存在输入输出线性较差、 可靠性低、精度低的问题，提供了一种输入输出线性度好、可靠性高、精度高的采用电压转 频率的伺服系统直流母线电压采样电路。本实用新型的技术方案采用电压转频率的伺服系统直流母线电压采样电路，其特征在于包括电阻采样 分压电路、V/F转换电路、隔离光耦电路，所述电阻采样分压电路与直流母线连接，得到输入 电压Vin，通过分压使Vin在母线满压时为IOv左右；所述V/F转换电路的输入端与电阻采样分压电路连接，将输入电压值转换为频率 和电压成正比关系的脉冲频率信号；所述隔离光耦电路的初级正端与V/F转换电路输出端连接，所述隔离光耦电路的 次级与DSP的I/O连接，将相同频率的脉冲信号输入到DSP中得到对应的数字量。进一步，所述电阻采样分压电路包括第十电阻、第十一电阻，所述第十电阻和第十一电阻的并接端与V/F转换电路的输入端连接，所述第十电阻的另一端与直流母线的 VDC端连接，第十一电阻的另一端与直流母线的PG端连接。 进一步，所述的V/F转换电路包括V/F转换芯片，所述V/F转换芯片的第七引脚 与第一电阻和第一电容连接，第一电阻的另一端与第十电阻和第十一电阻的并接端连接， 第一电容的另外一端与GND端连接；V/F转换芯片的第六引脚与第三电容连接，第三电容的 另外一端与GND端连接；V/F转换芯片的第一引脚与第三电阻连接，第三电阻的另外一端与 GND端连接；V/F转换芯片的第五引脚与第二电阻和第二电容连接，第二电阻的另外一端与 VCC端连接，第二电容的另外一端与GND端连接；V/F转换芯片的第八引脚与VCC端连接；V/ F转换芯片的第四引脚与GND端连接；V/F转换芯片的第二引脚与第四电阻连接，第四电阻 的另外一端与GND端连接；V/F转换芯片的第三引脚与第五电阻和光耦隔离电路的输入端 连接，第五电阻的另外一端与VCC连接。进一步，所述隔离光耦电路包括隔离光耦，隔离光耦初级正端与第六电阻、第四电 容以及V/F转换芯片的第三引脚连接，第六电阻和第四电容的另外一端与GND端连接；隔离 光耦初级负端与GND端连接；隔离光耦次级正端与第七电阻和DSP连接，第七电阻的另外一 端与VCS端连接；隔离光耦次级负端与SGND端连接；隔离光耦电源端与VCS连接。伺服电机通过本实用新型在直流母线电压采样获得的电压值基础上，通过系统对 运动趋势的预期，可以实现预知泵升。在电机减速或停止动作刚要开始时，打开泄放回路， 提前泵升。不用等到电机减速或停止动作开始后，再生制动时产生电能使直流母线电压上 升到泵升泄放阈值后，再打开泄放回路，降低直流母线电压。预知式的智能泵升，可以防止 直流母线电压的上升过程。实时采集到的电压值的精度比较高，可以将该值参与矢量控制 运算，提高整个伺服系统的性能。本实用新型的优点和积极效果1.输出输入之间可以获得很好的线性比例关系，并且受温度的影响比较小，带宽很宽。2.在处理电压模拟量转换为数字量时候，不需要实用A/D转换芯片，可直接对其 输出的频率通过软件计数的方式来得到对应的数字量，并且其位数不受A/D转换芯片位数 的限制，可以获得更高的精度。3.简易化了硬件电路的设计，同时也可以通过软件参数的修改调整欠压报警、过 压报警、泵升动作时的电压阈值。4.采用高速光耦隔离，同时供给光耦初级的是脉冲信号，对光耦的线性度要求很 低，光耦只需要起到直流母线电路和控制电路之间的隔离作用即可。5.通过系统对运动趋势的预期，可以实现预知泵升。6.实时采集到的电压值的精度比较高，可以将该值参与矢量控制运算，提高整个 伺服系统的性能。
图1是现有技术用于伺服驱动系统中直流母线的电压采样电路的原理图。图2是本实用新型的电路原理图。图3是本实用新型V/F转换电路的原理框图。
具体实施方式
参照图1-3，采用电压转频率的伺服系统直流母线电压采样电路，包括电阻采样分 压电路1、V/F转换电路2、隔离光耦电路3，所述电阻采样分压电路1与直流母线连接，得到 输入电压Vin，通过分压使Vin在母线满压时为IOv左右；所述V/F转换电路2的输入端与电阻采样分压电路1连接，将输入电压值转换为频率和电压成正比关系的脉冲频率信号；所述隔离光耦电路3的初级正端与V/F转换电路2输出端连接，所述隔离光耦电 路3的次级与DSP的I/O连接，将相同频率的脉冲信号输入到DSP中得到对应的数字量。所述电阻采样分压电路1包括第十电阻R10、第i^一电阻Rl 1，所述第十电阻RlO 和第十一电阻Rll的并接端与V/F转换电路2的输入端连接，所述第十电阻RlO的另一端 与直流母线的VDC端连接，第十一电阻Rll的另一端与直流母线的PG端连接。 所述的V/F转换电路2包括V/F转换芯片Ul，所述V/F转换芯片Ul的第七引脚与 第一电阻Rl和第一电容Cl连接，第一电阻Rl的另一端与第十电阻RlO和第十一电阻Rll 的并接端连接，第一电容Cl的另外一端与GND端连接；V/F转换芯片Ul的第六引脚与第三 电容C3连接，第三电容C3的另外一端与GND端连接；V/F转换芯片Ul的第一引脚与第三 电阻R3连接，第三电阻R3的另外一端与GND端连接；V/F转换芯片Ul的第五引脚与第二 电阻R2和第二电容C2连接，第二电阻R2的另外一端与VCC端连接，第二电容C2的另外一 端与GND端连接；V/F转换芯片Ul的第八引脚与VCC端连接；V/F转换芯片Ul的第四引脚 与GND端连接；V/F转换芯片Ul的第二引脚与第四电阻R4连接，第四电阻R4的另外一端 与GND端连接；V/F转换芯片Ul的第三引脚与第五电阻R5和光耦隔离电路3的输入端连 接，第五电阻R5的另外一端与VCC连接。所述隔离光耦电路3包括隔离光耦U2，隔离光耦U2初级正端与第六电阻R6、第四 电容C4以及V/F转换芯片Ul的第三引脚连接，第六电阻R6和第四电容C4的另外一端与 GND端连接；隔离光耦U2初级负端与GND端连接；隔离光耦U2次级正端与第七电阻R7和 DSP连接，第七电阻R7的另外一端与VCS端连接；隔离光耦U2次级负端与SGND端连接；隔 离光耦U2电源端与VCS连接。伺服电机通过本实用新型在直流母线电压采样获得的电压值基础上，通过系统对 运动趋势的预期，可以实现预知泵升。在电机减速或停止动作刚要开始时，打开泄放回路， 提前泵升。不用等到电机减速或停止动作开始后，再生制动时产生电能使直流母线电压上 升到泵升泄放阈值后，再打开泄放回路，降低直流母线电压。预知式的智能泵升，可以防止 直流母线电压的上升过程。实时采集到的电压值的精度比较高，可以将该值参与矢量控制 运算，提高整个伺服系统的性能。本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新 型的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也 及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。
权利要求采用电压转频率的伺服系统直流母线电压采样电路，其特征在于包括电阻采样分压电路、V/F转换电路、隔离光耦电路，所述电阻采样分压电路与直流母线连接，得到输入电压Vin，通过分压使Vin在母线满压时为10v左右；所述V/F转换电路的输入端与电阻采样分压电路连接，将输入电压值转换为频率和电压成正比关系的脉冲频率信号；所述隔离光耦电路的初级正端与V/F转换电路输出端连接，所述隔离光耦电路的次级与DSP的I/O连接，将相同频率的脉冲信号输入到DSP中得到对应的数字量。
2.根据权利要求1所述的采用电压转频率的伺服系统直流母线电压采样电路，其特征 在于所述电阻采样分压电路包括第十电阻、第十一电阻，所述第十电阻和第十一电阻的并 接端与V/F转换电路的输入端连接，所述第十电阻的另一端与直流母线的VDC端连接，第 十一电阻的另一端与直流母线的PG端连接。
3.根据权利要求1或2所述的采用电压转频率的伺服系统直流母线电压采样电路，其 特征在于所述的V/F转换电路包括V/F转换芯片，所述V/F转换芯片的第七引脚与第一电 阻和第一电容连接，第一电阻的另一端与第十电阻和第十一电阻的并接端连接，第一电容 的另外一端与GND端连接；V/F转换芯片的第六引脚与第三电容连接，第三电容的另外一端 与GND端连接；V/F转换芯片的第一引脚与第三电阻连接，第三电阻的另外一端与GND端连 接；V/F转换芯片的第五引脚与第二电阻和第二电容连接，第二电阻的另外一端与VCC端连 接，第二电容的另外一端与GND端连接；V/F转换芯片的第八引脚与VCC端连接；V/F转换芯 片的第四引脚与GND端连接；V/F转换芯片的第二引脚与第四电阻连接，第四电阻的另外一 端与GND端连接；V/F转换芯片的第三引脚与第五电阻和光耦隔离电路的输入端连接，第五 电阻的另外一端与VCC连接。
4.根据权利要求3所述的采用电压转频率的伺服系统直流母线电压采样电路，其特征 在于所述隔离光耦电路包括隔离光耦，隔离光耦初级正端与第六电阻、第四电容以及V/F 转换芯片的第三引脚连接，第六电阻和第四电容的另外一端与GND端连接；隔离光耦初级 负端与GND端连接；隔离光耦次级正端与第七电阻和DSP连接，第七电阻的另外一端与VCS 端连接；隔离光耦次级负端与SGND端连接；隔离光耦电源端与VCS连接。
专利摘要采用电压转频率的伺服系统直流母线电压采样电路，包括电阻采样分压电路、V/F转换电路、隔离光耦电路，所述电阻采样分压电路与直流母线连接，得到输入电压Vin，通过分压使Vin在母线满压时为10V左右；所述V/F转换电路的输入端与电阻采样分压电路连接，将输入电压值转换为频率和电压成正比关系的脉冲频率信号；所述隔离光耦电路的初级正端与V/F转换电路输出端连接，所述隔离光耦电路的次级与DSP的I/O连接，将相同频率的脉冲信号输入到DSP中得到对应的数字量。本实用新型的优点输入输出线性度好、可靠性高、精度高。
文档编号G01R19/252GK201589812SQ200920297810
公开日2010年9月22日 申请日期2009年12月12日 优先权日2009年12月12日
发明者何恰, 吕晓东, 覃海涛, 邵玉震 申请人:杭州日鼎控制技术有限公司