CN106505931B

CN106505931B - 一种伺服电机驱动控制模块

Info

Publication number: CN106505931B
Application number: CN201710004872.9A
Authority: CN
Inventors: 涂光炜
Original assignee: SICHUAN MK SERVO TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SICHUAN MK SERVO TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2017-01-04
Filing date: 2017-01-04
Publication date: 2019-06-18
Anticipated expiration: 2037-01-04
Also published as: CN106505931A

Abstract

本发明涉及大功率伺服电机驱动领域，特别涉及一种伺服电机驱动控制模块。本发明提供了一种伺服电机驱动控制模块，包括，控制器、速度传感器接口、mBUS接口、存储模块、PWM驱动电路以及模拟量调理电路；所述速度传感器接口、mBUS接口、存储模块、PWM驱动电路、模拟量调理接口以及扩展接口均与控制器连接；其可对伺服电机多种传感器信号进行处理。

Description

一种伺服电机驱动控制模块

技术领域

本发明涉及大功率伺服电机驱动领域，特别涉及一种伺服电机驱动控制模块。

背景技术

电机驱动单元是伺服电机正常工作的必要控制设备，随着各种应用场合对电机控制精度的要求越来越高，控制模块不但需要驱动电机运转，还需要对自电机传感单元采集的各种反馈数据(如温度数据，转速数据、电流电压数据等)进行处理；这就对伺服电机驱动控制单元的要求越来越高。

发明内容

本发明的目的提供一种可以对伺服电机多种传感器信号进行处理的伺服电机驱动控制模块。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种伺服电机驱动控制模块，包括，控制器、速度传感器接口、mBUS接口、存储模块、PWM驱动电路以及模拟量调理电路；所述速度传感器接口、mBUS接口、存储模块、PWM驱动电路、模拟量调理电路以及扩展接口均与控制器连接；

所述速度传感器接口用于自被控伺服电机速度传感器接收伺服电机速度数据；

模拟量调理电路用于自伺服电机处接收伺服电机温度、电流、电压、电阻数据中的一个或多个数据，并进行处理后传递至控制器；

mBUS接口用于控制器与中央控制单元通信，自中央控制单元接收控制指令；

所述存储模块用于存储记录相关数据；

所述控制器用于根据伺服电机速度数据以及伺服电机温度、电流、电压、电阻数据中的一个或多个数据驱动所述PWM驱动电路对伺服电机进行控制。

进一步的，传统的伺服电机通常采用不同传感器类型，不同的传感器又会采用不同的通信方式，如伺服电机速度传感器就具有增量型编码器、旋转变压器、BISS协议编码器等多种格式，为了适应不同的速度传感器的通信方式，是需要针对拥有特定速度传感器的特定伺服电机进行特殊设计，这给控制模块的设计生产者带来极大困扰。本实施例提供一种通用速度传感器接口，仅需更换外接的相应通信芯片即可适应增量型编码器、旋转变压器、BISS协议编码器等不同传感器；包括，物理位置固定的B+端口、B-端口、A+端口、A-端口、Z+端口、Z-端口；

还包括RJ45接口，所述RJ45接口引脚8设置为为B-端口提供信号、引脚7设置为为B+端口提供信号，引脚6设置为为A-端口提供信号，引脚3设置为A+端口设置信号，引脚2设置与Z-端口互联；引脚1设置为与Z+端口互联；

同时还包括第一信号处理电路、第二信号处理电路、第三信号处理电路及发送电路；

所述第一信号处理电路包括与控制器连接的EQEP2B端，所述EQEP2B端通过第一电阻与电源连接，通过第一电容与地连接，同时还通过第二电阻与第一光耦的输出端连接；所述第一光耦的输入端与第一防反向电路、第一防雷电路串接连接，所述第一光耦输入端正极自B+端口接收信号，所述第一光耦输入端负极自B-端口接收信号；

所述第二信号处理电路包括与控制器连接的EQEP2A端，所述EQEP2A端通过第三电阻与电源连接，通过第二电容与地连接，同时还通过第四电阻与第二光耦的输出端连接；所述第二光耦的输入端与第二防反向电路、第二防雷电路串接连接，所述第二光耦输入端正极自A+端口接收信号，所述第二光耦输入端负极自A-端口接收信号；

所述第三信号处理电路包括与控制器连接的EQEP2I端，所述EQEP2I端通过第五电阻与电源连接，通过第三电容与地连接，同时还通过第六电阻与第三光耦的输出端连接；所述第三光耦的输入端与第三防反向电路、第三防雷电路串接连接，所述第三光耦输入端正极自Z+端口接收信号，所述第三光耦输入端负极自Z-端口接收信号；

所述发送电路包括与控制器连接的SPI1_SCK端口，所述SPI1_SCK端口通过第七电阻与第四光耦的负极连接，所述第七电阻同时可通过第八电阻与第四光耦的正极连接，第四光耦的正极还与电源连接；同时，第四光耦的输出端与双向收发器芯片连接；所述双向收发器芯片还分别与Z+端口、Z-端口连接。

进一步的，所述第一防反向电路包括第一串联肖特基对管D4，所述第一串联肖特基对管D4的引脚1与第一光耦输入端负极连接，所述第一串联肖特基对管D4的引脚3与第一光耦输入端正极连接；

第二防反向电路包括第二串联肖特基对管D5，所述第二串联肖特基对管D5的引脚1与第二光耦输入端负极连接，所述第二串联肖特基对管D5的引脚3与第二光耦输入端正极连接；

第三防反向电路包括第三串联肖特基对管D6，所述第三串联肖特基对管D6的引脚1与第三光耦输入端负极连接，所述第三串联肖特基对管D6的引脚3与第三光耦输入端正极连接。

进一步的，所述第一防雷电路包括第一小信号二极管、第一瞬态抑制二极管、第七二极管、第八二极管发，其中，第一小信号二极管与第七二极管反向串接，第一瞬态抑制二极管与第八二极管反向串接，同时，第一小信号二极管和第八二极管的负极均与第一光耦输入端正极连接，第七二极管、第一瞬态抑制二极管的负极均与第一光耦输入端负极连接；

所述第二防雷电路包括第二小信号二极管、第二瞬态抑制二极管、第九二极管、第十二极管发，其中，第二小信号二极管与第九二极管反向串接，第二瞬态抑制二极管与第十二极管反向串接，同时，第二小信号二极管和第十二极管的负极均与第二光耦输入端正极连接，第九二极管、第二瞬态抑制二极管的负极均与第二光耦输入端负极连接；

所述第三防雷电路包括第三小信号二极管、第三瞬态抑制二极管、第十一二极管、第十二二极管发，其中，第三小信号二极管与第十一二极管反向串接，第三瞬态抑制二极管与第十二二极管反向串接，同时，第三小信号二极管和第十二二极管的负极均与第三光耦输入端正极连接，第十一二极管、第三瞬态抑制二极管的负极均与第三光耦输入端负极连接。

进一步的，所述双向收发器芯片采用芯片SN65176BDR，芯片SN65176BDR的引脚D与第四光耦输出端连接；引脚B与端口Z-连接；引脚A与端口Z+连接。

进一步的，模拟量调理电路包括第一运放、第二运放、第一端口及第二端口；

所述第一端口通过并接的第十一电阻第十一电容与第二端口连接；所述第一端口还通过第十二电阻与第一运放的反相输入端连接；所述第二端口通过第十三电阻与第一运放的同相输入端连接；

所述第一运放的反相输入端通过并接的第十四电阻、第十二电容与第一运放的输出端连接；

所述第一运放的同相输入端通过并接的第十五电阻、第十三电容与第二运放的输出端连接；

所述第二运放的同相输入端在通过第十六电阻与电源连接的同时，还通过并接的第十七电阻、第十四电容接地；所述第二运放的反相输入端与第二运放的输出端连接。

进一步的，所述第一运放、第二运放均采用LMV358IDR。

进一步的，还包括拓展接口电路，用于接口拓展。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明提供了一种伺服电机驱动控制模块，包括，控制器、速度传感器接口、mBUS接口、存储模块、PWM驱动电路以及模拟量调理电路；所述速度传感器接口、mBUS接口、存储模块、PWM驱动电路、模拟量调理电路以及扩展接口均与控制器连接；其可对伺服电机多种传感器信号进行处理。

附图说明：

图1为本发明提供的伺服电机驱动控制模块原理框图。

图2为速度传感器接口第一信号处理电路电路图。

图3为速度传感器接口第二信号处理电路电路图。

图4为速度传感器接口第三信号处理电路电路图。

图5为速度传感器接口发送电路电路图。

图6为速度传感器接口JR15接口引脚定义图。

图7本发明中模拟量调理电路电路图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1：如图1所示，本实施例提供一种伺服电机驱动控制模块，包括，控制器1、速度传感器接口2、mBUS接口3、存储模块4、PWM驱动电路5以及模拟量调理电路6；所述速度传感器接口2、mBUS接口3、存储模块4、PWM驱动电路5、模拟量调理电路6以及扩展接口均与控制器1连接；所述速度传感器接口2用于自被控伺服电机速度传感器接收伺服电机速度数据；模拟量调理电路6用于自伺服电机处接收伺服电机温度、电流、电压、电阻数据中的一个或多个数据，并进行处理后传递至控制器1；mBUS接口3用于控制器与中央控制单元通信，自中央控制单元接收控制指令；所述控制指令包括模式、转矩、转速、位置等指令及各种控制参数；所述存储模块4用于存储记录相关数据；一些实施例中，还包括拓展接口电路7，用于接口拓展；所述控制器1用于根据伺服电机速度数据以及伺服电机温度、电流、电压、电阻数据中的一个或多个数据驱动所述PWM驱动电路5对伺服电机进行控制。

如图2至图6所示，所述速度传感器接口包括物理位置固定的B+端口、B-端口、A+端口、A-端口、Z+端口、Z-端口；还包括RJ45接口，所述RJ45接口引脚8设置为为B-端口提供信号、引脚7设置为为B+端口提供信号，引脚6设置为为A-端口提供信号，引脚3设置为A+端口设置信号，引脚2设置与Z-端口互联；引脚1设置为与Z+端口互联；同时还包括第一信号处理电路、第二信号处理电路、第三信号处理电路及发送电路；所述第一信号处理电路包括与控制器连接的EQEP2B端，所述EQEP2B端通过第一电阻R13与电源VCC连接，通过第一电容C15与地连接，同时还通过第二电阻R12与第一光耦的输出端连接；所述第一光耦的输入端与第一防反向电路、第一防雷电路串接连接，所述第一光耦输入端正极自B+端口接收信号，所述第一光耦输入端负极自B-端口接收信号；所述第二信号处理电路包括与控制器连接的EQEP2A端，所述EQEP2A端通过第三电阻R15与电源VCC连接，通过第二电容C16与地连接，同时还通过第四电阻R14与第二光耦的输出端连接；所述第二光耦的输入端与第二防反向电路、第二防雷电路串接连接，所述第二光耦输入端正极自A+端口接收信号，所述第二光耦输入端负极自A-端口接收信号；所述第三信号处理电路包括与控制器连接的EQEP2I端，所述EQEP2I端通过第五电阻R17与电源VCC连接，通过第三电容C17与地连接，同时还通过第六电阻R16与第三光耦的输出端连接；所述第三光耦的输入端与第三防反向电路、第三防雷电路串接连接，所述第三光耦输入端正极自Z+端口接收信号，所述第三光耦输入端负极自Z-端口接收信号。

所述发送电路包括与控制器连接的SPI1_SCK端口，所述SPI1_SCK端口通过第七电阻R18与第四光耦的负极连接，所述第七电阻R18同时可通过第八电阻R10与第四光耦的正极连接，第四光耦的正极还与电源C连接；同时，第四光耦的输出端与双向收发器芯片连接；所述双向收发器芯片还分别与Z+端口、Z-端口连接。本实施例中，所述双向收发器芯片采用芯片SN65176BDR，芯片SN65176BDR的引脚D与第四光耦输出端连接；引脚B与端口Z-连接；引脚A与端口Z+连接。

所述第一防反向电路包括第一串联肖特基对管D4，所述第一串联肖特基对管D4的引脚1与第一光耦输入端负极连接，所述第一串联肖特基对管D4的引脚3与第一光耦输入端正极连接；第二防反向电路包括第二串联肖特基对管D5，所述第二串联肖特基对管D5的引脚1与第二光耦输入端负极连接，所述第二串联肖特基对管D5的引脚3与第二光耦输入端正极连接；第三防反向电路包括第三串联肖特基对管D6，所述第三串联肖特基对管D6的引脚1与第三光耦输入端负极连接，所述第三串联肖特基对管D6的引脚3与第三光耦输入端正极连接。本实施例中采用BV99WT1G实现。

所述第一防雷电路包括第一小信号二极管、第一瞬态抑制二极管、第七二极管、第八二极管发，其中，第一小信号二极管与第七二极管反向串接，第一瞬态抑制二极管与第八二极管反向串接，同时，第一小信号二极管和第八二极管的负极均与第一光耦输入端正极连接，第七二极管、第一瞬态抑制二极管的负极均与第一光耦输入端负极连接；所述第二防雷电路包括第二小信号二极管、第二瞬态抑制二极管、第九二极管、第十二极管发，其中，第二小信号二极管与第九二极管反向串接，第二瞬态抑制二极管与第十二极管反向串接，同时，第二小信号二极管和第十二极管的负极均与第二光耦输入端正极连接，第九二极管、第二瞬态抑制二极管的负极均与第二光耦输入端负极连接；所述第三防雷电路包括第三小信号二极管、第三瞬态抑制二极管、第十一二极管、第十二二极管发，其中，第三小信号二极管与第十一二极管反向串接，第三瞬态抑制二极管与第十二二极管反向串接，同时，第三小信号二极管和第十二二极管的负极均与第三光耦输入端正极连接，第十一二极管、第三瞬态抑制二极管的负极均与第三光耦输入端负极连接。本实施例中直接采用BV03C实现。本实施例中的伺服电机速度传感器接口电路通过采用JR15接口，并自定义该接口各个引脚的作用，可在将对外端口(B+端口、B-端口、A+端口、A-端口、Z+端口、Z-端口)在电路板上位置固定方式下，仅仅通过改变设置在JR15接口和处理电路(第一信号处理电路、第二信号处理电路、第三信号处理电路及发送电路)之间的通信协议芯片实现控制电路采用不同的通信协议，以适应不同的位置传感器(如增量式光电编码器，磁编码器、绝对值光电编码器)。本电路采用预留端口的电路板结构，可在生产时，先不安装具体通信协议芯片，而是在确定需要何种通信协议芯片后，将相应芯片插接或焊接在对外端口处，即可将本接口电路变为相应的通信接口。

如图7所示，所述模拟量调理电路，包括第一运放U1、第二运放U2、第一端口UA+及第二端口UA-；所述第一端口UA+通过并接的第十一电阻R11第十一电容C1与第二端口UA-连接；所述第一端口UA+还通过第十二电阻R12与第一运放U1的反相输入端连接；所述第二端口UA-通过第十三电阻R13与第一运放U1的同相输入端连接；所述第一运放U1的反相输入端通过并接的第十四电阻R14、第十二电容C12与第一运放U1的输出端连接；所述第一运放U1的同相输入端通过并接的第十五电阻R15、第十三电容C13与第二运放U2的输出端连接；所述第二运放U2的同相输入端在通过第十六电阻R16与电源连接的同时，还通过并接的第十七电阻R17、第十四电容C14接地；所述第二运放U2的反相输入端与第二运放U2的输出端连接。本实施例中，所述第一运放、第二运放均采用LMV358IDR。本调理电路可有效防止伺服电机周边电路或系统因危险级电压、瞬态信号、共模电压及不稳定地电位给控制模块带来的损害。

Claims

1.一种伺服电机驱动控制模块，其特征在于，包括，控制器、速度传感器接口、mBUS接口、存储模块、PWM驱动电路以及模拟量调理电路；所述速度传感器接口、mBUS接口、存储模块、PWM驱动电路、模拟量调理电路以及扩展接口均与控制器连接；

所述存储模块用于存储记录相关数据；

所述控制器用于根据伺服电机速度数据以及伺服电机温度、电流、电压、电阻数据中的一个或多个数据驱动所述PWM驱动电路对伺服电机进行控制；

而且，所述速度传感器接口包括，物理位置固定的B+端口、B-端口、A+端口、A-端口、Z+端口、Z-端口；还包括RJ45接口，所述RJ45接口引脚8设置为为B-端口提供信号、引脚7设置为为B+端口提供信号，引脚6设置为为A-端口提供信号，引脚3设置为A+端口设置信号，引脚2设置与Z-端口互联；引脚1设置为与Z+端口互联；同时还包括第一信号处理电路、第二信号处理电路、第三信号处理电路及发送电路；

所述第二信号处理电路包括与控制器连接的EQEP2A端，所述EQEP2A端通过第三电阻与电源连接，通过第二电容与地连接，同时还通过第四电阻与第二光耦的输出端连接；所述第二光耦的输入端与第二防反向电路、第二防雷电路串接连接，所述第二光耦输入端正极自

A+端口接收信号，所述第二光耦输入端负极自A-端口接收信号；

所述发送电路包括与控制器连接的SPI1_SCK端口，所述SPI1_SCK端口通过第七电阻与第四光耦的负极连接，所述第七电阻同时可通过第八电阻与第四光耦的正极连接，第四光耦的正极还与电源连接；同时，第四光耦的输出端与双向收发器芯片连接；所述双向收发器芯片还分别与Z+端口、Z-端口连接；

所述模拟量调理电路包括第一运放、第二运放、第一端口及第二端口；所述第一端口通过并接的第十一电阻第十一电容与第二端口连接；所述第一端口还通过第十二电阻与第一运放的反相输入端连接；所述第二端口通过第十三电阻与第一运放的同相输入端连接；所述第一运放的反相输入端通过并接的第十四电阻、第十二电容与第一运放的输出端连接；所述第一运放的同相输入端通过并接的第十五电阻、第十三电容与第二运放的输出端连接；所述第二运放的同相输入端在通过第十六电阻与电源连接的同时，还通过并接的第十七电阻、第十四电容接地；所述第二运放的反相输入端与第二运放的输出端连接。

2.如权利要求1所述的伺服电机驱动控制模块，其特征在于，所述第一防反向电路包括第一串联肖特基对管D4，所述第一串联肖特基对管D4的引脚1与第一光耦输入端负极连接，所述第一串联肖特基对管D4的引脚3与第一光耦输入端正极连接；

3.如权利要求1所述的伺服电机驱动控制模块，其特征在于，所述第一防雷电路包括第一小信号二极管、第一瞬态抑制二极管、第七二极管、第八二极管发，其中，第一小信号二极管与第七二极管反向串接，第一瞬态抑制二极管与第八二极管反向串接，同时，第一小信号二极管和第八二极管的负极均与第一光耦输入端正极连接，第七二极管、第一瞬态抑制二极管的负极均与第一光耦输入端负极连接；

4.如权利要求1所述的伺服电机驱动控制模块，其特征在于，所述双向收发器芯片采用芯片SN65176BDR，芯片SN65176BDR的引脚D与第四光耦输出端连接；引脚B与端口Z-连接；引脚A与端口Z+连接。

5.如权利要求1所述的伺服电机驱动控制模块，其特征在于，所述第一运放、第二运放均采用LMV358IDR。