CN108512468A - 驱动装置及驱动控制系统 - Google Patents

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梁惺
徐小涵
罗阳
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    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/03—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors
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    • A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H29/00—Drive mechanisms for toys in general
    • A63H29/22—Electric drives
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears

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Abstract

本发明提供了一种驱动装置及驱动控制系统，涉及驱动设备领域。驱动装置包括：舵机、控制电路板、减速齿轮组和电位器，控制电路板分别与舵机和电位器电性连接，舵机的输出轴、减速齿轮组以及电位器的电刷依次传动连接；控制电路板用于根据接收到的脉冲信号产生驱动舵机的直流偏置电压，电位器用于在舵机和减速齿轮组的驱动下产生输出电压，控制电路板还用于根据直流偏置电压与输出电压的电压差控制舵机的转动方向；以及当电压差为零时控制舵机停止。本发明提供的驱动装置及驱动控制系统能够实现转动角度的精准控制。

Description

驱动装置及驱动控制系统
技术领域
本发明涉及驱动设备领域，具体而言，涉及一种驱动装置及驱动控制系统。
背景技术
目前，位置(角度)的驱动器一般采用电机控制的原理，适用于那些角度需要不断变化并可保持的控制系统，在高档遥控玩具，如费减、潜艇模型、遥控机器人中已经得到了广泛的应用。
在角度需要不断变化并可保持的控制系统中，转动角度的精确度是衡量其性能的一个重要指标，因此一个转动角度控制精确的驱动装置是控制系统中一个非常关键的部件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种驱动装置及驱动控制系统，以改善上述的问题。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种驱动装置，该驱动装置包括：舵机、控制电路板、减速齿轮组和电位器，所述控制电路板分别与所述舵机和所述电位器电性连接，所述舵机的输出轴、所述减速齿轮组以及所述电位器的电刷依次传动连接；
所述控制电路板用于根据接收到的脉冲信号产生驱动所述舵机的直流偏置电压，所述电位器用于在所述舵机和所述减速齿轮组的驱动下产生输出电压，所述控制电路板还用于根据所述直流偏置电压与所述输出电压的电压差控制所述舵机的转动方向；以及
当所述电压差为零时控制所述舵机停止。
如上所述的驱动装置，可选地，所述控制电路板包括信号调制芯片，所述信号调制芯片用于产生一基准信号并根据所述脉冲信号和所述基准信号产生所述直流偏置电压。
如上所述的驱动装置，可选地，所述基准信号的信号周期为20ms，信号宽度为1.5ms。
如上所述的驱动装置，可选地，所述控制电路还包括电机驱动芯片，所述电机驱动芯片用于依据所述直流偏置电压驱动所述舵机。
如上所述的驱动装置，可选地，所述信号调制芯片和所述电机驱动芯片均为AA51880芯片，且所述信号调制芯片和所述电机驱动芯片为同一芯片。
如上所述的驱动装置，可选地，所述舵机、所述控制电路板、所述减速齿轮组和所述电位器为一体设置。
如上所述的驱动装置，可选地，所述减速齿轮组包括多个依次啮合的减速齿轮。
如上所述的驱动装置，可选地，所述电位器为多圈精密可调电位器。
如上所述的驱动装置，可选地，所述舵机为涡轮蜗杆直流电机。
第二方面，本发明实施例提供了一种驱动控制系统，所述驱动控制系统包括上述任一所述的驱动装置。
对于现有技术，本发明提供的驱动装置及驱动控制系统具有如下的有益效果：
本发明提供的驱动装置及驱动控制系统能够实现转动角度的精准控制。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。
图1为本发明第一实施例提供的驱动装置的功能模块示意图。
图2为本发明第一实施例提供的驱动装置的结构示意图。
图标：100-舵机；200-控制电路板；300-减速齿轮组；310-减速齿轮；400-电位器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
第一实施例
请参阅图1和图2，本发明实施例提供了一种驱动装置，该驱动装置应用于控制系统以对转动角度进行精确控制。该驱动装置包括有舵机100、控制电路板200、减速齿轮组300以及电位器400等。所述控制电路板200分别与所述舵机100和所述电位器400电性连接以进行信号交互，所述舵机100的输出轴、所述减速齿轮组300以及所述电位器400的电刷依次传动连接。
其中，所述控制电路板200用于根据接收到主控芯片发出的脉冲信号产生驱动所述舵机100的直流偏置电压，所述电位器400用于在所述舵机100和所述减速齿轮组300的驱动下产生输出电压，所述控制电路板200还用于根据所述直流偏置电压与所述输出电压的电压差控制所述舵机100的转动方向。以及当所述电压差为零时控制所述舵机100停止。
具体的，本发明实施例中，所述控制电路板200包括有信号调制芯片(图未示)和电机驱动芯片(图未示)，所述信号调制芯片内设置有一信号基准电路，用于产生一基准信号，所述基准信号的信号周期为20ms，信号宽度1.5ms。在装配驱动装置时，将控制电路板200与控制系统的主控芯片连接，在使用时可通过主控芯片向控制电路板200的信号调制芯片发送一脉冲信号，信号调制芯片根据脉冲信号和产生的所述基准信号进行比较，得到一正负差，即驱动舵机100的直流偏置电压。
请参阅图2，舵机100的输出轴与减速齿轮组300传动连接，减速齿轮组300与电位器400的电刷传动连接，所述减速齿轮组300包括多个依次啮合的减速齿轮310，如此能够实现减速以避免电位器400的电刷转动过快，同时能够达到减速增扭的作用。当舵机100被驱动后，会带动减速齿轮组300转动，经减速齿轮组300减速后带动电位器400的电刷转动，从而使得电位器400产生一输出电压并反馈给与之电性连接的控制电路板200，控制电路板200将获得的直流偏置电压与输出电压进行比较，根据两者的电压差输出到电机驱动芯片，并由电机驱动芯片根据电压差的正负控制舵机100正反转，在此过程中舵机100通过级联的减速齿轮组300带动电位器400转动，当直流偏置电压与输出电压的电压差为零时，通过控制电路板200的电机驱动芯片控制舵机100停止转动，此时舵机100准确转动到指定的角度，完成控制舵机100转动的整个过程。
本发明实施例中，所述信号调制芯片和所述电机驱动芯片为同一芯片，为AA51880芯片。可以理解的，在其他的一些实施例中，所述信号调制芯片和所述电机驱动芯片可以采用其他芯片，例如两者均可以采用9926A以及APM4953DNY这两款芯片。
本发明实施例中，所述舵机100为涡轮蜗杆直流电机。当然，在其他的一些可行的实施例中，所述舵机100也可以采用其他的伺服电机代替，以涡轮蜗杆直流电机为最佳，涡轮蜗杆直流电机扭矩大，能够增大驱动装置的扭矩。
所述电位器400可采用，但不限于线绕电位器、合成碳膜电位器、有机实芯电位器、金属玻璃釉电位器、数字电位器以及多圈精密可调电位器等。较佳的，本发明实施例中，所述电位器400采用多圈精密可调电位器。
进一步的，本发明实施例中，所述舵机100、所述控制电路板200、所述减速齿轮组300和所述电位器400为一体设置。如图2所示，舵机100和减速齿轮组300均安装在控制电路板200主体上，减速齿轮组300通过外壳安装固定，舵机100的转动轴穿过该外壳并与减速齿轮组300的齿轮啮合，然后由减速齿轮组300与电位器400的电刷传动连接。采用这样的设置，能够减小驱动装置的体积，构成的控制系统结构更紧凑。
综上所述，本发明实施例提供的驱动装置能够通过控制电路板200根据接收到的脉冲信号产生驱动所述舵机100的直流偏置电压，当舵机100转动时通过减速齿轮组300减速后驱动电位器400的电刷转动从而产生一输出电压并反馈给控制电路板200，最后由控制电路板200根据直流偏置电压与输出电压的电压差控制所述舵机100正反转直至电压差为零时控制舵机100停止转动。如此，能够实现转动角度的精准控制。同时，减速齿轮组300为减速齿轮组300，且舵机100采用涡轮蜗杆直流电机，实现了减速增扭，在普通舵机100的基础上增加了驱动装置的扭矩。另外，舵机100、控制电路板200、减速齿轮组300和电位器400采用一体设置，能够减小驱动装置的体积，构成的控制系统结构更紧凑。
第二实施例
请结合参阅图1和图2，本发明实施例提供了一种驱动控制系统，所述驱动控制系统包括有驱动装置，所述驱动装置包括舵机100、控制电路板200、减速齿轮组300以及电位器400等。所述控制电路板200分别与所述舵机100和所述电位器400电性连接以进行信号交互，所述舵机100的输出轴、所述减速齿轮组300以及所述电位器400的电刷依次传动连接。
其中，所述控制电路板200用于根据接收到主控芯片发出的脉冲信号产生驱动所述舵机100的直流偏置电压，所述电位器400用于在所述舵机100和所述减速齿轮组300的驱动下产生输出电压，所述控制电路板200还用于根据所述直流偏置电压与所述输出电压的电压差控制所述舵机100的转动方向。其中，当所述电压差为零时控制所述舵机100停止。
具体的，控制电路板200包括有信号调制芯片和电机驱动芯片，信号调制芯片内设置有一信号基准电路，用于产生一基准信号，所述基准信号的周期可以是20ms，宽度1.5ms。在装配驱动装置时，控制电路板200与控制系统的主控芯片连接，在使用时通过主控芯片向控制电路板200的信号调制芯片发送一脉冲信号，信号调制芯片根据脉冲信号和产生的所述基准信号进行比较，得到一正负差，即驱动舵机100的直流偏置电压。
综上所述，本发明实施例提供的驱动控制系统，其驱动装置通过控制电路板200根据接收到的脉冲信号产生驱动所述舵机100的直流偏置电压，当舵机100转动时通过减速齿轮组300减速后驱动电位器400的电刷转动从而产生一输出电压并反馈给控制电路板200，最后由控制电路板200根据直流偏置电压与输出电压的电压差控制所述舵机100正反转直至电压差为零时控制舵机100停止转动。如此，能够实现转动角度的精准控制。同时，减速齿轮组300为减速齿轮组300，且舵机100采用涡轮蜗杆直流电机，实现了减速增扭，在普通舵机100的基础上增加了驱动装置的扭矩。另外，舵机100、控制电路板200、减速齿轮组300和电位器400采用一体设置，能够减小驱动装置的体积，构成的驱动控制系统结构更紧凑。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种驱动装置，其特征在于，包括：舵机、控制电路板、减速齿轮组和电位器，所述控制电路板分别与所述舵机和所述电位器电性连接，所述舵机的输出轴、所述减速齿轮组以及所述电位器的电刷依次传动连接；
所述控制电路板用于根据接收到的脉冲信号产生驱动所述舵机的直流偏置电压，所述电位器用于在所述舵机和所述减速齿轮组的驱动下产生输出电压，所述控制电路板还用于根据所述直流偏置电压与所述输出电压的电压差控制所述舵机的转动方向；以及
当所述电压差为零时控制所述舵机停止。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述控制电路板包括信号调制芯片，所述信号调制芯片用于产生一基准信号并根据所述脉冲信号和所述基准信号产生所述直流偏置电压。
3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，所述基准信号的信号周期为20ms，信号宽度为1.5ms。
4.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，所述控制电路还包括电机驱动芯片，所述电机驱动芯片用于依据所述直流偏置电压驱动所述舵机。
5.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，所述信号调制芯片和所述电机驱动芯片均为AA51880芯片，且所述信号调制芯片和所述电机驱动芯片为同一芯片。
6.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述舵机、所述控制电路板、所述减速齿轮组和所述电位器为一体设置。
7.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述减速齿轮组包括多个依次啮合的减速齿轮。
8.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述电位器为多圈精密可调电位器。
9.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述舵机为涡轮蜗杆直流电机。
10.一种驱动控制系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的驱动装置。
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