CN105388810A - 微型无线控制平台 - Google Patents
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Abstract
本发明属于自动控制技术领域，特别涉及一种微型无线控制平台，包括传递控制信号的总控制平台以及接收控制信号的微型控制模块，所述的微型控制模块包括电源、微处理器、微型无刷电机以及形状记忆合金，电源为微处理器供电，微处理器对控制信号进行处理并驱动微型无刷电机和形状记忆合金的动作，形状记忆合金动作实现微型无刷电机转子位置检测。形状记忆合金具有形状记忆效应，可根据自身温度改变实现拉伸和收缩的形状变化，通过形状记忆合金代理位置传感器，结构简单、小尺寸、低成本，同时使用寿命也比较长。
Description
技术领域
本发明属于自动控制技术领域，特别涉及一种微型无线控制平台。
背景技术
无刷直流电机具有用命长、高效率、稳定性高等优势，在家庭、工业、汽车、自动化等领域有着广泛应用。与有刷电机相比，无刷电机没有换相电刷，用电子换相取代了机械换相。无刷直流电机的控制可以由一个三相逆变器借助检测电机转子位置的传感器来实现。但是位置传感器会增大电机的成本和体积。因此，小尺寸的无位置传感器的无刷直流电机控制方法是近年来的一个研究热点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种体积小的微型无线控制平台。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种微型无线控制平台，包括传递控制信号的总控制平台以及接收控制信号的微型控制模块，所述的微型控制模块包括电源、微处理器、微型无刷电机以及形状记忆合金，电源为微处理器供电，微处理器对控制信号进行处理并驱动微型无刷电机和形状记忆合金的动作，形状记忆合金动作实现微型无刷电机转子位置检测。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：形状记忆合金具有形状记忆效应，可根据自身温度改变实现拉伸和收缩的形状变化，通过形状记忆合金代理位置传感器，结构简单、小尺寸、低成本，同时使用寿命也比较长。
附图说明
图1是本发明的原理框图。
具体实施方式
下面结合图1，对本发明做进一步详细叙述。
参阅图1，一种微型无线控制平台，包括传递控制信号的总控制平台10以及接收控制信号的微型控制模块20，所述的微型控制模块20包括电源21、微处理器22、微型无刷电机23以及形状记忆合金24，电源21为微处理器22供电，微处理器22对控制信号进行处理并驱动微型无刷电机23和形状记忆合金24的动作，形状记忆合金24动作实现微型无刷电机23转子位置检测。形状记忆合金24是一种新型的功能性材料，最重要的特性就是形状记忆效应，即可以根据自身温度的改变实现拉伸和收缩的形状变化。这种拉伸/收缩的过程可重复多次，使其在简单结构、小尺寸、低成本的应用中有独特的优势。这里通过形状记忆合金24，替代了现有技术中的位置传感器，实现无线控制平台的微型化。
优选地，所述的总控制平台10包括计算机11和开发板12，操作人员通过计算机11发出控制命令，开发板12将该控制命令通过无线的方式发射出去。因为PC端的平台没有小尺寸的要求，可以选用商业化的模块，现在，计算机11早已普及，这里通过计算机11发出控制命令，既节约成本又方便操作。
进一步地，所述的微处理器22为集成了射频通信功能的8051微处理器。考虑到功能、封装、成本等需求，选定了8051微处理器，这款微处理器只需要简单的外围电路，而且在通信方面，与小尺寸的贴片天线联合应用，可以在较小的尺寸范围内实现系统所需的功能。具体地，为了与8051微处理器相适配，所述的微型控制模块20包括天线单元25，天线单元25为小尺寸的贴片天线，天线单元25接收到开发板12发出的控制命令后输出至8051微处理器。
优选地，所述的微型无刷电机23为日本Namiki公司的SBL-0829PG系列的无刷直流电机，负载电压3V，额定电流为46mA，尺寸参数为直径4mm，长度16mm。Namiki公司提供无刷无感电机驱动电路SSD04，但其尺寸(34.4mm×19.6mm)不符合小型化的应用需求，同时，微处理器的I/O的输出电流太小，无法直接驱动电机，因此需要设计专用的电机驱动电路。本实施例中，微处理器22通过电机驱动电路26驱动微型无刷电机23动作，电机驱动电路26为美国Allegro公司的一款双路全桥式电机驱动芯片A3901。其封装尺寸为10引脚DFN，3mX3mm。可以提供±400mA的输出电流，实现250kHz的PWM控制。工作电压范围为2.5V～5.5V。其特性和优势使其适合于微型电机的驱动。
优选地，所述的形状记忆合金24为日本Toki公司BiometalHelixBMX系列的记忆合金，形状记忆合金24呈弹簧状。此材料具有冲程长、力量大、易于操作、工作电压和功耗低等特性，是微尺寸制动机构的理想选择。由于形状记忆合金材料基于温度的变化改变形状，此材料自身的电阻约为350-450Ω/m，优选地，形状记忆合金24的电阻为400Ω/m，当有电流通过时自身就可以产生热量。微处理器22通过开关电路27控制形状记忆合金24的动作，可以实现形状记忆合金24制动机构的运动。
总控制平台10的软件设计基于微处理器的应用，包括无刷直流电机和形状记忆合金执行机构的驱动设计。其中，开发板12的微处理器是基于8051架构，无线传输系统的射频控制、无刷直流电机驱动及形状记忆合金控制均可通过微处理器丰富的外设完成。本发明设计的用于控制微型无刷直流电机和形状记忆合金制动器的微型化无线控制模块。小型化是其主要的优势；使其可以在微型系统，如微型机器人领域得到应用。
Claims (7)
1.一种微型无线控制平台，其特征在于：包括传递控制信号的总控制平台(10)以及接收控制信号的微型控制模块(20)，所述的微型控制模块(20)包括电源(21)、微处理器(22)、微型无刷电机(23)以及形状记忆合金(24)，电源(21)为微处理器(22)供电，微处理器(22)对控制信号进行处理并驱动微型无刷电机(23)和形状记忆合金(24)的动作，形状记忆合金(24)动作实现微型无刷电机(23)转子位置检测。
2.如权利要求1所述的微型无线控制平台，其特征在于：所述的总控制平台(10)包括计算机(11)和开发板(12)，操作人员通过计算机(11)发出控制命令，开发板(12)将该控制命令通过无线的方式发射出去。
3.如权利要求2所述的微型无线控制平台，其特征在于：所述的微处理器(22)为集成了射频通信功能的8051微处理器。
4.如权利要求3所述的微型无线控制平台，其特征在于：所述的微型控制模块(20)包括天线单元(25)，天线单元(25)为小尺寸的贴片天线，天线单元(25)接收到开发板(12)发出的控制命令后输出至8051微处理器。
5.如权利要求4所述的微型无线控制平台，其特征在于：所述的微型无刷电机(23)为SBL-0829PG系列的无刷直流电机，微处理器(22)通过电机驱动电路(26)驱动微型无刷电机(23)动作，电机驱动电路(26)为双路全桥式电机驱动芯片A3901。
6.如权利要求5所述的微型无线控制平台，其特征在于：所述的形状记忆合金(24)为BiometalHelixBMX系列的记忆合金，形状记忆合金(24)呈弹簧状，其自身的电阻为350-450Ω/m；微处理器(22)通过开关电路(27)控制形状记忆合金(24)的动作。
7.如权利要求6所述的微型无线控制平台，其特征在于：所述形状记忆合金(24)的电阻为400Ω/m。
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