一种六轴伺服电机控制电路系统的制作方法

本实用新型涉及一种电机控制技术，尤其是六轴伺服电机控制电路系统。

背景技术：

一些自助销售终端，如无人超市、无人飞行器等需要用到六轴伺服电机实现对应的功能。现有方案往往通过多个单片机对各轴马达进行分开控制，或者电路结构复杂，无法实现六轴马达或者与六轴马达相联动的相关机构的统一、协同、精准控制。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种六轴伺服电机控制电路系统，它克服现有技术的不足或者提供一种新的电路结构方案，实现六轴马达或者与六轴马达相联动的相关机构的统一、协同、精准控制。

为实现上述目的，本实用新型提出的六轴伺服电机控制电路系统，其特征在于：包括单片机、供电模块、六轴光耦控制电路、第一接口和六轴马达；六轴光耦控制电路包括光耦元件和n沟道场管,来自单片机的控制信号输出经过六轴光耦控制电路隔离后，经过第一接口连接并驱动六轴马达；供电模块包括第一供电模块和第二供电模块，其中第一供电模块用于将输入电压转换成符合六轴光耦控制电路供电的电压，而第二供电模块用于进一步将第一供电模块转换成符合单片机供电的电压。

优选的是，还包括第一供电模块的输出为12V电压；第二供电模块的输出为5V电压。

优选的是，还包括反馈检测电路，用于采集位置、温度、电流、电压中的一种或一种以上的参数并反馈至单片机；单片机根据反馈检测输入变更对马达端的控制信号输出。

优选的是，还包括还到位检测电路，用于检测所述六轴马达是否到位。

优选的是，还包括开关控制电路， 开关控制电路包括六轴光耦控制电路数量匹配的光耦元件和n沟道场管；开关控制电路通过第二接口输出控制信号以控制需要与六轴电机同步开关控制的元器件。

优选的是，还包括第三供电模块，用于单片机及与单片机模拟电路部分供电。

优选的是，还包括串口通信距离增强电路，用以将5V的串口通信电压提升以提高串口通信距离。

优选的是，还包括晶振复位电路用于产生单片机所必须的时钟频率和实现复位功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图；

图1为系统的结构框图；

图2为第一供电模块电路结构示意图；

图3为第二供电模块电路结构示意图；

图4为第三供电模块结构示意图；

图5为单片机接线示意图；

图6为六轴光耦控制电路构示意图；

图7为晶振复位电路结构示意图；

图8为反馈检测电路结构示意图；

图9为到位信号的检测电路结构示意图；

图10为串口通信距离增强电路结构示意图；

图11为开关控制电路结构示意图；

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中仅对涉及到技术问题解决的结构、组成方案进行描述时候，对于公知的必要的结构、零件和连接关系，下面虽然没有描述，但不等于技术方案里不存在，更不应该成为公开不充分理由。

参考图1是整个六轴伺服电机控制电路系统的整体机构。在一些实施例中，六轴伺服电机控制电路系统包括单片机、供电模块、晶振复位电路、反馈检测电路、到位检测电路、六轴光耦控制电路、第一接口、开关控制电路、第二接口、马达等。其中，供电模块包括第一供电模块、第二供电模块和第三供电模块。第一供电模块用于将24V的输入转换成12V的输出为六轴光耦控制电路供电，第二供电模块用于将来自第一供电模块的12V输入转换成稳定的5V输出，用于为单片机供电，这样形成二级电源转换结构，不仅满足单片机的稳压供电需求，也通过12V的输出提高马达的控制性能，可以驱动更大功率的马达，解决多轴马达同时控制驱动不足的问题。第三供电模块用于为单片机模拟电路部分供电。六轴光耦控制电路通过第一接口连接需要控制的六轴电机，实现对六路电机的集中协同控制。开关控制电路用于根据对六轴电机的控制，通过单片机形成输出与六轴电机相关联的需同步驱动的机构的开关信号，并通过开关控制电路输出和执行。开关控制电路通过第二接口，可以根据需要连接各种需开关控制的元器件。晶振复位电路用于产生单片机所必须的时钟频率和实现复位功能。到位检测电路用于检测马达的到位状态检测。反馈检测用于输入位置、温度、电流、电压取样中的一种或一种以上的参数反馈，用以实现对六轴电机更复杂的智能控制。在一些实施例中，自动售货机的多路控制电路系统还具有串口通信距离增强电路，以解决串口通讯如RS232串口通信距离短的问题，满足大型自动售货机的布线连接需求。

参考图2，在某实施例中，第一供电模块第一供电模块的电路结构方案。U0为电源转换IC，它采用L78M12, 24V电压依次经过F0保险为2A过载保护后，经过由电感L0，电容C0和C1组成的滤波电路滤波后输入至L78M12的输入引脚。电感L0两端并联ZD0以保护元件，另外经过并联的两二极管D0，D1后与电容C0一端连接以防止反接。24V电压经过电源转换IC转换后由连接与电源转换IC输出引脚的滤波电路后输出稳定的12V电压，为本系统的光耦元件等供电。

参考图 3，为第二供电模块的电路结构。U1为电源转换IC，它采用L78M05，来自第一供电模块的12V电压输入经过DR1和DR2单向保护后分别接入U1的输入和接地引脚；U1的两端经过C4、C5、C6、C7组成的滤波电路后输出稳定的5V电源为单片机供电。优选方案中，U1两输入与输出引脚与接地引脚之间分别连接DZ1、DZ2保护电路上的元件。这样，通过第一供电模块和第二供电模块的分级电压转换，不仅可以满足单片机5V供电需求，也通过12V的光耦供电，提高马达的控制性能，可以驱动更大功率的马达，解决多轴马达同时控制驱动不足的问题。

参考图4为某实施例，第三供电模块的电路结构方案。C11和C12并联成电容对，然后C11和C12并联成电容对后，在两电容对之间串联电感L1构成滤波电路，5V的电源经过该滤波电路及电容C1后给单片机模拟电路部分供电

参考图5，在一个实施例中，单片机采用Atmega16，单片机的PA2-PA7，PB2-PB7引脚分别连接六轴光耦控制电路，组成六组控制输出，如其中PA2与PB2组成一路马达的控制等。单片机的第五引脚连接第一供电模块，以获取单片机自身工作需要的电源。单片机的AREF引脚用于连接第三供电模块为单片机模拟电路部分供电。PD3- PD7以及PA1连接开关控制电路。PC2-PC7连接反馈检测电路，以输入包括但不限于位置、温度、电流、电压取样中的一种或一种以上的参数反馈。而PD0-PD2引脚分别连接串口通信距离增强电路，以实现RS232串口通信。

参考图6，在某个实施例，六轴光耦控制电路由多个光耦元件和n沟道场管组合而成，在某些实施例中， 光耦元件U24-U35和n沟道场管U18-U23分别有6个。其中，单片机的PA2-PA7，PB2-PB7引脚分别连接六轴光耦控制电路，组成六组控制输出，如其中PA2与PB2组成一路马达的控制等。光耦元件可以选择817C型号，n沟道场管可以选择为9945n型号。光耦元件和n沟道场管一对一连接。光耦元件与n沟道场管见串联一个27K的电阻（如R86-R97）以限流并获得n沟道场管控制所需要的电源。n沟道场管的输出通过5.1K电阻后连接第一接口的引脚。六轴光耦控制电路第一接口输出控制信号以控制六轴马达。其中，如PA2，PB2经U34，U35，，再经U23，再经第一接口J2的1、2引脚 就可以控制其中的一轴电机。

参考图7，为某实施例的晶振复位电路结构方案。两电容C10和C9与晶振形成晶振回路；5V的电源经过电阻和二极管并联的复位电路后接入单片机；四个1R的电阻组成取样电路，复位电路通过电容C8与晶振回路及取样电路在接地端共同连接。

参考图8，为某实施例的反馈检测电路结构方案。其中U42-U47是光耦，R122-R133为电阻，共同组成反馈信号的检测。

参考图9，为某实施例的马达到位信号的检测电路结构方案。它包括光耦元件U3，型号为817C。到位信号的检测电路的输出连接单片机的PC1引脚。

参考图10，为某实施例的串口通信距离增强电路结构，通过将给单片机供电的5V电压进行提升。以解决串口通讯如RS232串口通信距离短的问题，满足长距离布线连接需求。

参考图9，为某实施例的马达到位信号的检测电路结构方案。它包括光耦元件U3，型号为817C。到位信号的检测电路的输出连接单片机的PC1引脚。

参考图10，为某实施例的串口通信距离增强电路结构，通过将给单片机供电的5V电压进行提升。以解决串口通讯如RS232串口通信距离短的问题，满足长距离布线连接需求。

参考图11，为某一实施例的开关控制电路结构方案。它包括光耦元件U49-U54、n沟道场管U55-U57；可控开关K0-K5。其中，光耦元件与n沟道场管见串联一个27K的电阻（如R140-R145）以限流并获得n沟道场管控制所需要的电源。开关控制电路输入端连接单片机的PD3- PD7以及PA1引脚，另一端连接第二接口J4。然后通过第二接口驱动需要和六轴马达同步响应的如辅助马达、其它驱动装置等各种需开关控制的元器件。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。