一种微电机舵系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种微电机舵系统，属于机电控制领域。其包括舵控制器、驱动电路、微电机伺服机构、通信接口以及反馈检测电路，其中，所述通信接口输出端与所述舵控制器第一输入端相电连接，所述舵控制器输出端与所述驱动电路输入端相电连接，所述驱动电路输出端与所述微电机伺服机构输入端相电连接，所述微电机伺服机构的第一输出端连接外界被控制对象，所述微电机伺服机构的第二输出端与所述反馈检测电路输入端相电连接，所述反馈检测电路输出端与所述舵控制器的第二输出端相电连接。本实用新型系统采用高集成度芯片，使得整个系统体积小，结构紧凑，功率体积比大。
【专利说明】
一种微电机舵系统
技术领域
[0001]本实用新型属于机电控制领域，涉及一种基于微电机驱动技术和微电机伺服机构的舵系统。
【背景技术】
[0002]近年来，随着电力电子技术、机械精密加工技术、新材料技术，伺服控制算法研究等的快速发展以及电机制造工艺水平的提高，伺服系统的应用领域也越来越丰富，其中小体积，高精度，低功耗成为伺服系统发展的一个重要方向。
[0003]微电机是一种体积小，效率高的伺服驱动电机，在医疗电器，精密伺服控制，玩具制造等领域有着广泛的应用。现有电动舵伺服机构对空间的要求越来越高，最大的功率输出-体积比已经成为舵系统设计的重要考量标准。
[0004]为适应多种复杂的战场环境，许多低成本，高精度小型武器系统应运而生。武器系统各组成单元的集成化和模块化要求也越来越高，与此同时为适应小型打击武器对其配套舵系统的要求，舵系统的小型化技术成为当前舵伺服机构发展的重要方向。
【实用新型内容】
[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种微电机舵系统，其通过改进舵控制器和驱动电路，从而使整个舵系统的结构紧凑，体积减小，其能降低了整个系统的功耗。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供了一种微电机舵系统，其特征在于，其包括舵控制器、驱动电路、微电机伺服机构、通信接口以及反馈检测电路，其中，所述通信接口输出端与所述舵控制器第一输入端相电连接，所述舵控制器输出端与所述驱动电路输入端相电连接，所述驱动电路输出端与所述微电机伺服机构输入端相电连接，所述微电机伺服机构的第一输出端连接外界被控制对象，所述微电机伺服机构的第二输出端与所述反馈检测电路输入端相电连接，所述反馈检测电路输出端与所述舵控制器的第二输出端相电连接。
[0007]进一步的，所述驱动电路采用MC33886微电机驱动芯片。驱动电路采用小型集成式MC33886微电机驱动芯片，并配合有光电隔离放大模块，能大大减小驱动电路部分的体积和能耗。
[0008]进一步的，所述通信接口采用RS422总线接口，所述舵控制器采用高速数字信号处理器TMS320F2812，所述反馈检测电路采用AD7606采样芯片。实际工程实践中，反馈检测电路通过AD7606采样芯片获取位置传感器反馈的电压信号，经舵控制器运算后产生相应的电机控制信号，并通过驱动电路控制微电机伺服机构的电机按照要求运行。微电机伺服机构采用高精度大减速比的谐波减速器以及减速齿轮机构组成，能较好的控制被控制对象。
[0009]本实用新型中，舵系统接收外部舵偏转控制信号，同时通过反馈检测电路获取反馈信号，舵控制器将两路信号经过数字信号处理电路后，产生电机驱动控制信号，电机驱动控制信号经光耦隔离、放大后通过微电机功率驱动电路直接驱动微电机旋转，经过减速机构带动输出轴和位置检测传感器输出轴运动，并通过位置传感器获得位置反馈信号，从而控制输出轴偏转到给定的位置，实现微电机舵系统的闭环控制。
[0010]总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案能够取得下列有益效果:
[0011]本实用新型与现有舵系统相比，其驱动电路和舵控制器中分别利用高集成度的微电机驱动芯片和数字信号处理器，使系统体积小，结构紧凑，功率体积比大，在单位体积的条件下，提高了系统的负载能力，能够满足许多高精度小型化武器对其伺服机构的空间要求。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型实施例中微电机舵系统中各个组成部件间的连接关系示意图；
[0013]图2是本实用新型实施例中微电机舵系统的工作原理图；
[0014]图3是本实用新型实施例中微电机舵系统的控制器中控制软件的工作流程示意图；
[0015]图4是本实用新型实施例中微电机伺服机构的外形图；
[0016]图5是本实用新型实施例中微电机舵系统的总体结构安装图。
[0017]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中:
[0018]1、舵控制器2、驱动电路 3、微电机伺服机构
[0019]4、通信接口 5、反馈检测电路
【具体实施方式】
[0020]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0021]图1是本实用新型实施例中微电机舵系统中各个组成部件间的连接关系示意图，由图可知，其包括舵控制器1、驱动电路2、微电机伺服机构3、通信接口 4以及反馈检测电路5，其中，所述通信接口 4输出端与所述舵控制器I第一输入端相电连接，所述舵控制器I输出端与所述驱动电路2输入端相电连接，所述驱动电路2输出端与所述微电机伺服机构3输入端相电连接，所述微电机伺服机构3的第一输出端连接外界被控制对象，所述微电机伺服机构3的第二输出端与所述反馈检测电路5输入端相电连接，所述反馈检测电路5输出端与所述舵控制器I的第二输出端相电连接。
[0022]其中，舵控制器I采用具有丰富的外设单元和高速数字运算功能的数字信号处理器TMS320F2812为处理单元，驱动电路2采用MC33886微电机驱动芯片。通信接口 4采用RS422总线接口，舵控制器I采用高速数字信号处理器TMS320F2812，反馈检测电路采用AD7606采样芯片。
[0023]图2是本实用新型实施例中微电机舵系统的工作原理图，图3是本实用新型实施例中微电机舵系统的控制器中控制软件的工作流程示意图。由图可知，本实用新型的微电机舵系统的工作过程大致为:
[0024]舵控制器I通过接收RS422总线接口4控制量，与反馈量比较产生误差量。根据相应的误差量，舵控制器I对舵机的运动方向及运动速率控制量进行运算，输出四组具有一定占空比的PffM波，经光电隔离后，输出至驱动电路。驱动电路2主要采用了集成式的小型驱动芯片MC33886，其驱动能力强，封装体积小且外围电路简单，当舵控制器的电机控制信号经光耦传送至驱动电路时，驱动电路将相应的驱动信号进行处理及放大后形成电机驱动信号，并传输至微电机伺服机构。微电机伺服机构3采用了小体积高精度且减速比较大的谐波减速器，微电机借助齿轮传动机构和谐波减速器带动舵机轴转动，同时位置检测传感器输出轴跟随舵机轴转动，感知舵机轴的位置，并反馈至舵控制器I。反馈检测电路5用于将微电机的电压信号反馈给舵控制器I，舵控制器通过控制算法实现舵系统的位置闭环控制。
[0025]本实用新型中，舵控制器将外部设备发送来的舵偏转控制信号与舵机角度传感器采集的舵偏角度反馈信号经舵控制器的控制算法计算、调制后产生四组电机控制PWM输出信号，通过驱动电路驱动微电机伺服机构的微电机，以实现对舵机闭环控制。本实用新型中，控制电路及驱动电路采用高集成度的器件，其体积更小、精度更高，可以很好的与微电机匹配构成小体积的舵系统，提高舵伺服机构的单位体积输出力矩。
[0026]图4是本实用新型实施例中微电机伺服机构的外形图，图5是本实用新型实施例中微电机舵系统的总体结构安装图。由图可知，本实用新型的舵系统结构较小，其中图4中呈圆柱状结构为微电机，该微电机的直径约为20_，高度约为50mm，舵控制器大小约为60_ X60mm，其尺寸大小比现有的舵系统大大缩小。
[0027]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种微电机舵系统，其特征在于，其包括舵控制器(I)、驱动电路(2)、微电机伺服机构(3)、通信接口(4)以及反馈检测电路(5)，其中，所述通信接口(4)输出端与所述舵控制器(I)第一输入端相电连接，所述舵控制器(I)输出端与所述驱动电路(2)输入端相电连接，所述驱动电路(2)输出端与所述微电机伺服机构(3)输入端相电连接，所述微电机伺服机构(3)的第一输出端连接外界被控制对象，所述微电机伺服机构(3)的第二输出端与所述反馈检测电路(5)输入端相电连接，所述反馈检测电路(5)输出端与所述舵控制器(I)的第二输出端相电连接。2.如权利要求1所述的一种微电机舵系统，其特征在于，所述驱动电路(2)采用MC33886微电机驱动芯片。3.如权利要求1或2所述的一种微电机舵系统，其特征在于，所述通信接口(4)采用RS422总线接口，所述舵控制器(I)采用高速数字信号处理器TMS320F2812，所述反馈检测电路采用AD7606采样芯片。
【文档编号】G05B19/04GK205540061SQ201620301117
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月12日
【发明人】刘佳, 彭涛, 胡琪波, 张金铎, 周双艳, 白雷
【申请人】湖北三江航天红峰控制有限公司