CN105515453B - 一种伺服驱动器刹车控制电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种伺服驱动器刹车控制电路，包括开关管、浪涌吸收电路和位于伺服驱动器中的CPU，CPU向开关管输出表征刹车指令的驱动信号，开关管根据该驱动信号导通，从而接通刹车线圈电源和刹车线圈之前的通路。可以看出，本发明采用开关管作为开关元件，相比继电器导通过程存在继电器线圈得电延迟而言，开关管接收到驱动信号后就会立刻导通，因此，用开关管代替继电器可以大大提高整个刹车电路的反应速度，与此同时，本发明还有效避免了因继电器触点接触不良对刹车效果的影响以及因继电器触点频繁动作寿命短而导致伺服驱动器刹车电路寿命短等问题。

Description

一种伺服驱动器刹车控制电路

技术领域

本发明涉及伺服驱动器技术领域，更具体的说，涉及一种伺服驱动器刹车控制电路。

背景技术

伺服驱动器又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现高精度的传动系统定位。

目前，伺服驱动器刹车电路的工作原理为：伺服驱动器输出一个刹车信号驱动继电器线圈得电，继电器触点闭合，接通刹车线圈电源和刹车线圈之间的通路，实现刹车抱死。但是，采用继电器作为开关元件存下如下问题：1、这种电路控制部分和刹车线圈电源隔离的设计，受继电器动作速度限制，继电器线圈得电的延迟，导致整个刹车电路反应相对较慢；2、继电器触点在频繁动作的情况下，寿命短，从而导致伺服驱动器刹车电路使用寿命短；3、继电器触点接触不良时影响刹车效果等等。

综上，如何提供一种伺服驱动器刹车控制电路解决因采用继电器作为开关元件而出现的上述问题是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种伺服驱动器刹车控制电路，以解决因采用继电器作为开关元件而出现的整个刹车电路反应慢、刹车电路使用寿命短以及继电器触点接触不良时影响刹车效果等问题。

一种伺服驱动器刹车控制电路，包括：开关管、浪涌吸收电路和中央处理器CPU，所述CPU位于伺服驱动器中；

所述开关管的输入端与刹车线圈电源连接，所述开关管的控制端与所述CPU连接，所述开关管的输出端通过并联连接所述浪涌吸收电路和刹车线圈连接接地端；

所述CPU向所述开关管输出表征刹车指令的驱动信号，所述开关管根据所述驱动信号导通，接通所述刹车线圈电源和所述刹车线圈之间的通路。

优选的，所述开关管为MOS管。

优选的，所述浪涌吸收电路包括：继流二极管和第一电容器；

所述继流二极管的阴极与所述开关管的输出端连接，所述继流二极管的阳极连接接地端，所述继流二极管用于在所述开关管关断时释放所述刹车线圈产生的反向电压；

所述第一电容器的正极板与所述继流二极管的阴极连接，所述第一电容器的负极板连接接地端，所述第一电容器用于吸收所述刹车线圈产生的浪涌。

优选的，所述浪涌吸收电路还包括：第一二极管；

所述第一二极管的阳极与所述开关端的输出端连接，所述第一二极管的阴极连接所述继流二极管的阴极、所述第一电容器的正极板和所述刹车线圈的公共端，所述第一二极管用于在所述开关管导通时抑制所述刹车线圈产生的正向电压。

优选的，还包括串联连接在所述刹车线圈电源和所述开关管之间的保险管。

优选的，还包括：检测支路；

所述检测支路的输入端与所述刹车线圈电源连接，所述检测支路的输出端连接接地端，所述检测支路的检测端连接所述CPU，所述检测支路用于将检测电压输出至所述CPU。

优选的，所述CPU用于：

当输出所述刹车指令后，若获取的所述检测电压发生由大到小的变化，则输出第一提示信息，所述第一提示信息用于提示当前刹车电路正常；

当输出所述刹车指令后，若获取的所述检测电压没有发生变化，则输出第二提示信息，所述第二提示信息用于提示当前刹车电路出现故障，需断开所述刹车线圈电源；

当没有输出所述刹车指令时，若获取的所述检测电压发生由大到小的变化，则输出第三提示信息，所述第三提示信息用于提示当前刹车电路出现故障，需断开所述刹车线圈电源。

优选的，所述检测支路包括：上拉电阻、下拉电阻、稳压二极管和第二电容器；

所述上拉电阻的一端连接所述刹车线圈电源，所述上拉电阻的另一端连接所述稳压二极管的阴极，所述稳压二极管的阳极通过所述下拉电阻连接接地端，所述第二电容器的正极板连接所述下拉电阻和所述稳压二极管的公共端，所述第二电容器的负极板连接接地端，所述下拉电阻和所述稳压二极管的公共端作为所述检测支路的所述检测端连接所述CPU。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种伺服驱动器刹车控制电路，包括开关管、浪涌吸收电路和位于伺服驱动器中的CPU，CPU向开关管输出表征刹车指令的驱动信号，开关管根据该驱动信号导通，从而接通刹车线圈电源和刹车线圈之前的通路。可以看出，本发明采用开关管作为开关元件，相比继电器导通过程存在继电器线圈得电延迟而言，开关管接收到驱动信号后就会立刻导通，因此，用开关管代替继电器可以大大提高整个刹车电路的反应速度，与此同时，本发明还有效避免了因继电器触点接触不良对刹车效果的影响以及因继电器触点频繁动作寿命短而导致伺服驱动器刹车电路寿命短等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种伺服驱动器刹车控制电路的电路图；

图2为本发明实施例公开的一种伺服驱动器刹车控制电路的电路图；

图3为本发明实施例公开的一种伺服驱动器的动作时序图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种伺服驱动器刹车控制电路，以解决因采用继电器作为开关元件而出现的整个刹车电路反应慢、刹车电路使用寿命短以及继电器触点接触不良时影响刹车效果等问题。

参见图1，本发明实施例提供的一种伺服驱动器刹车控制电路的电路图，伺服驱动器刹车控制电路包括：开关管Q1、浪涌吸收电路11和CPU(Central Processing Unit，中央处理器)12，CPU12位于伺服驱动器中；

其中：

开关管Q1的输入端与刹车线圈电源VCC(24V)连接，开关管Q1的控制端与CPU12(CPU3引脚)连接，开关管Q1的输出端通过并联连接的浪涌吸收电路11和刹车线圈L1连接接地端；

工作原理为：

CPU12向开关管Q1输出表征刹车指令的驱动信号，开关管Q1根据该驱动信号导通，接通刹车线圈电源VCC和刹车线圈L1之间的通路。

需要说明的是，本发明为避免刹车线圈L1感性负载产生的浪涌击穿开关管Q1，在开关管Q1输出端和刹车线圈L1之间连接浪涌吸收电路11来保护开关管Q1。

综上可以看出，本发明采用开关管Q1作为开关元件，相比继电器导通过程存在继电器线圈得电延迟而言，开关管Q1接收到驱动信号后就会立刻导通，因此，用开关管Q1代替继电器可以大大提高整个刹车电路的反应速度，与此同时，本发明还有效避免了因继电器触点接触不良对刹车效果的影响以及因继电器触点频繁动作寿命短而导致伺服驱动器刹车电路寿命短等问题。

优选的，开关管Q1为MOS管。

上述实施例中，浪涌吸收电路11包括：继流二极管D1和第一电容器C1；

继流二极管D1的阴极与开关管Q1的输出端连接，继流二极管D1的阳极连接接地端，继流二极管D1用于在开关管Q1关断时释放刹车线圈L1产生的反向电压；

第一电容器C1的正极板与继流二极管D1的阴极连接，第一电容器C1的负极板连接接地端，第一电容器C1用于吸收刹车线圈L1产生的浪涌。

本领域技术人员可以理解的是，当开关管Q1瞬间导通时，刹车线圈L1会产生一个正向电压，为避免该正向电压对开关管Q1造成损坏，参见图2，本发明另一实施例提供的一种伺服驱动器刹车控制电路的电路图，在上述实施例的基础上，浪涌吸收电路11包括：第一二极管D2；

第一二极管D2的阳极与开关管Q1的输出端连接，第一二极管D2的阴极连接继流二极管D1的阴极、第一电容器C1的正极板和刹车线圈L1的公共端，第一二极管D2用于在开关管Q1导通时抑制刹车线圈L1产生的正向电压，从而保证开关管Q1不受损坏。

为进一步优化上述实施例，还包括：串联连接在刹车线圈电源VCC和开关管Q1之间的保险管F1，保险管F1用于在刹车电路输出短路时，断开刹车电路供电，保证刹车电路元件不被损坏。

现有的刹车控制电路没有刹车线圈回路检测功能，当刹车线圈回路出现故障时，如果不及时发现，将严重影响伺服驱动器的正常工作。因此，本发明为避免这一情况的发生，在上述实施例的基础上，还提供了检测支路13；

检测支路13的输入端与刹车线圈电源VCC连接，检测支路13的输出端连接接地端，检测支路13的检测端连接CPU12(CPU2引脚)，检测支路13用于将检测电压输出至CPU12，CPU12通过判断检测电压是否变化对刹车线圈回路是否出现故障进行检测，并在检测出刹车线圈回路出现故障时，输出故障提示信息。

其中，CPU12的检测原理为：

(1)当CPU12输出刹车指令后，若CPU12获取的检测电压发生由大到小的变化，则输出第一提示信息，所述第一提示信息用于提示当前刹车电路正常；

需要说明的是，当伺服驱动器刹车控制电路与刹车线圈电源VCC接通后，CPU2引脚获取的检测电压为一个稳定电压，当CPU12(CPU3引脚)输出刹车指令后，开关管Q1导通，刹车线圈L1上有电流，此时，若开关管Q1和刹车线圈L1正常，则通过检测支路13的电流变小，检测电压发生由大到小的变化，CPU12输出当前刹车电路正常的提示信息。

(2)当CPU12输出刹车指令后，若CPU12获取的检测电压没有发生变化，则输出第二提示信息，所述第二提示信息用于提示当前刹车电路出现故障，需断开刹车线圈电源VCC；

举例说明，当CPU12输出刹车指令后，若开关管Q1损坏开路，或者刹车线圈L1开路，则通过检测支路13的电流没有变化，从而检测变压也会保持不变，此时，CPU1引脚输出故障提示信息。

(3)当CPU12没有输出刹车指令时，若CPU12获取的检测电压发生由大到小的变化，则输出第三提示信息，所述第三提示信息用于提示当前刹车电路出现故障，需断开刹车线圈电源VCC。

举例说明，在CPU12没有输出刹车指令时，当开关管Q1损坏短路时，刹车线圈L1上有电流，通过检测支路13的电流变小，检测电压发生由大到小的变化，此时，CPU1引脚输出故障提示信息。

为进一步说明CPU12的检测原理，参见图3，本发明实施例提供的一种伺服驱动器的动作时序图，包括时序信号A(伺服驱动器主电源)、时序信号B(伺服使能信号)和时序信号C(伺服电机抱闸)，结合图2和图3，CPU12的检测过程具体如下：

1、当伺服驱动器通电T0后(时序信号A)，伺服驱动器首先自检，T0-T1内，CPU12通过判断获取的检测电压是否发生由大到小的变化来检测刹车电路是否正常，在检测出刹车电路正常后，CPU2引脚输出允许接通刹车线圈电源VCC。

2、刹车线圈电源VCC接通后，检测支路13自检，CPU2引脚获取的检测电压为稳定电压信号，表明保险管F1和开关管Q1均正常。

3、T1时，CPU12开始处理伺服使能信号(时序信号B)，延时一段时间，伺服使能正常后，T2时CPU3引脚输出抱闸打开信号(时序信号C)，当刹车抱闸打开后，CPU2引脚检测到一个持续的低电平信号表示刹车电路正常，反正则表示刹车电路故障。

4、当伺服驱动器正常关机时，在T3时，CPU3引脚有限输出一个低电平信号让抱闸抱死(时序信号C)，延时一段时间后，在T4时停止输出伺服使能信号(时序信号B)。

当刹车电路出现故障：

1、当刹车电路中出现大电流时，保险管F1烧坏，使刹车电路断电，刹车线圈L1失电，刹车抱死。

2、若刹车电路在通电前开关管Q1被击穿短路，当伺服驱动器通电以后(时序信号A)，检测支路13在一瞬间检测不到24V，CPU12判断刹车电路出现故障，CPU12输出断开刹车线圈电源VCC的提示信息，保证刹车抱死。

3、若刹车电路运行一段时间后开关管Q1被击穿短路，当伺服驱动器通电以后(时序信号A)为高电平，关闭伺服使能信号(时序信号B)为低电平，检测支路13一瞬间检测不到24V，CPU12会输出当前刹车电路出现故障，需断开刹车线圈电源VCC的提示信息，保证刹车立即抱死。

需要说明的是，检测支路13具体包括：上拉电阻R1、下拉电阻R2、稳压二极管D3和第二电容器C2；

上拉电阻R1的一端连接刹车线圈电源VCC，上拉电阻R1的另一端连接稳压二极管D3的阴极，稳压二极管D3的阳极通过下拉电阻R2连接接地端，第二电容器C2的正极板连接下拉电阻R2和稳压二极管D3的公共端，第二电容器C2的负极板连接接地端，上拉电阻R1和稳压二极管D3的公共端作为检测支路13的检测端连接CPU12。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种伺服驱动器刹车控制电路，其特征在于，包括：开关管、浪涌吸收电路、检测支路和中央处理器CPU，所述CPU位于伺服驱动器中；

所述开关管的输入端与刹车线圈电源连接，所述开关管的控制端与所述CPU连接，所述开关管的输出端通过并联连接所述浪涌吸收电路和刹车线圈连接接地端；

所述CPU向所述开关管输出表征刹车指令的驱动信号，所述开关管根据所述驱动信号导通，接通所述刹车线圈电源和所述刹车线圈之间的通路；

所述检测支路的输入端与所述刹车线圈电源连接，所述检测支路的输出端连接接地端，所述检测支路的检测端连接所述CPU，所述检测支路用于将检测电压输出至所述CPU，使所述CPU通过判断所述检测电压是否变化对刹车线圈回路是否出现故障进行检测；

所述检测支路包括：上拉电阻、下拉电阻、稳压二极管和第二电容器；

所述上拉电阻的一端连接所述刹车线圈电源，所述上拉电阻的另一端连接所述稳压二极管的阴极，所述稳压二极管的阳极通过所述下拉电阻连接接地端，所述第二电容器的正极板连接所述下拉电阻和所述稳压二极管的公共端，所述第二电容器的负极板连接接地端，所述下拉电阻和所述稳压二极管的公共端作为所述检测支路的所述检测端连接所述CPU。

2.根据权利要求1所述的伺服驱动器刹车控制电路，其特征在于，所述开关管为MOS管。

3.根据权利要求1所述的伺服驱动器刹车控制电路，其特征在于，所述浪涌吸收电路包括：继流二极管和第一电容器；

所述继流二极管的阴极与所述开关管的输出端连接，所述继流二极管的阳极连接接地端，所述继流二极管用于在所述开关管关断时释放所述刹车线圈产生的反向电压；

所述第一电容器的正极板与所述继流二极管的阴极连接，所述第一电容器的负极板连接接地端，所述第一电容器用于吸收所述刹车线圈产生的浪涌。

4.根据权利要求1所述的伺服驱动器刹车控制电路，其特征在于，所述浪涌吸收电路还包括：第一二极管；

所述第一二极管的阳极与所述开关端的输出端连接，所述第一二极管的阴极连接继流二极管的阴极、第一电容器的正极板和所述刹车线圈的公共端，所述第一二极管用于在所述开关管导通时抑制所述刹车线圈产生的正向电压。

5.根据权利要求1所述的伺服驱动器刹车控制电路，其特征在于，还包括串联连接在所述刹车线圈电源和所述开关管之间的保险管。

6.根据权利要求1所述的伺服驱动器刹车控制电路，其特征在于，所述CPU用于：

当输出所述刹车指令后，若获取的所述检测电压发生由大到小的变化，则输出第一提示信息，所述第一提示信息用于提示当前刹车电路正常；

当输出所述刹车指令后，若获取的所述检测电压没有发生变化，则输出第二提示信息，所述第二提示信息用于提示当前刹车电路出现故障，需断开所述刹车线圈电源；

当没有输出所述刹车指令时，若获取的所述检测电压发生由大到小的变化，则输出第三提示信息，所述第三提示信息用于提示当前刹车电路出现故障，需断开所述刹车线圈电源。