CN109991890A - 一种防止舵机系统放电的电路和机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电子电路技术领域，公开了一种防止舵机系统放电的电路和机器人，所述防止舵机系统放电电路与断电后可在外力作用下转动而发电并输出放电信号的驱动电机连接，所述电路包括：用于在所述舵机系统上电时输出控制信号的控制模块；与所述控制模块和所述驱动电机连接，用于接收所述控制信号以驱动所述驱动电机转动的驱动模块；以及与所述控制模块和所述驱动模块连接，用于阻止所述放电信号倒灌至所述控制模块的防放电模块。本发明可以切断舵机的放电回路，从而避免舵机系统在断电后发电并放电造成舵机系统其他元器件的损坏。
Description
技术领域
本发明属于电子电路技术领域，尤其涉及一种防止舵机系统放电的电路和机器人。
背景技术
随着科学技术的不断发展，舵机系统被广泛应用于人们的日常生产和生活，为人们的生活带来了极大便利。
然而，现有的舵机系统，在舵机系统断电之后，若受到外加作用力而被人为牵引运动，则会导致舵机系统的驱动电机因为机械运动产生电动势，由于舵机系统的舵机与电机的传动比为N：1，通常情况下，N>>1，因此当舵机系统断电时，轻轻转动一下舵机，舵机转动会带动驱动电机转动，从而产生非常强的电，此时驱动电机相当于发电机，由于N>>1，轻轻转动一下关节，就会产生很高的电压，从而形成电流通过放电回路放电，造成舵机系统元器件的损坏。
因此，传统的舵机系统存在断电后因受外加作用力，驱动电机进行转动发电后放电造成舵机系统元器件损坏的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防止舵机系统放电的电路，旨在解决传统的舵机系统存在的断电后因受外加作用力，驱动电机进行转动发电后放电造成舵机系统元器件损坏的问题。
本发明的第一方面提供了一种防止舵机系统放电的电路，所述电路与断电后可在外力作用下转动而发电并输出放电信号的驱动电机连接，所述电路包括：用于在所述舵机系统上电时输出控制信号的控制模块；与所述控制模块和所述驱动电机连接，用于接收所述控制信号以驱动所述驱动电机转动的驱动模块；以及与所述控制模块和所述驱动模块连接，用于阻止所述放电信号倒灌至所述控制模块的防放电模块。
在一种可选的实施方式中，所述驱动模块包括与所述控制模块连接，用于接收所述控制信号并根据所述控制信号输出开关驱动信号的驱动单元。
在一种可选的实施方式中，所述驱动模块还包括与所述驱动单元和所述驱动电机连接的开关管单元，所述开关管单元用于在所述舵机系统上电后，接收所述开关驱动信号并根据所述开关驱动信号导通后给所述驱动电机供电，所述开关管单元还用于在所述舵机系统断电后，接收所述放电信号并导通。
在一种可选的实施方式中，所述防放电模块包括第一二极管，所述第一二极管的阴极与所述驱动模块连接，所述第一二极管的阳极与所述控制模块连接。
在一种可选的实施方式中，所述控制模块包括单片机。
在一种可选的实施方式中，所述开关管单元包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管的控制端与所述驱动单元连接，所述第一开关管和所述第二开关管的输入端与所述防放电模块连接，所述第一开关管的输出端与所述第四开关管的输入端和所述驱动电机连接，所述第二开关管的输出端与所述第三开关管的输入端和所述驱动电机连接，所述第三开关管和所述第四开关管的输出端接地。
在一种可选的实施方式中，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管均为P沟道场效应管，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管的控制端、输入端和输出端分别对应为所述P沟道场效应管的栅极、漏极和源极。
在一种可选的实施方式中，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管均为NPN型三极管，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管的控制端、输入端和输出端分别对应为所述NPN型三极管的基极、集电极和发射极。
本发明的第二方面提供了一种机器人，所述机器人包括上述的防止舵机系统放电的电路。
本发明通过在舵机系统的控制模块与驱动模块之间增加一防放电模块，切断了舵机系统在断电后由于受到外加作用力驱动电机进行转动发电后形成的放电回路，阻止了放电信号的传输，从而避免了舵机系统在断电后发电并放电造成舵机系统其他元器件的损坏。
附图说明
图1为本发明的一个实施例提供的一种防止舵机系统放电的电路的具体结构框图。
图2为本发明的一个实施例提供的驱动模块与防放电模块的示例电路原理图。
图3为本发明的一个实施例提供的驱动电机的示例电路原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明的较佳实施例中防止舵机系统放电的电路与断电后可在外力作用下转动而发电并输出放电信号的驱动电机200连接，包括：控制模块11、驱动模块12和防放电模块13。
控制模块11用于在舵机系统上电时输出控制信号；驱动模块12与控制模块11和驱动电机200连接，用于接收控制信号以驱动驱动电机200转动；防放电模块13与控制模块11和驱动模块12连接，用于阻止放电信号倒灌至控制模块11。
在传统的舵机系统中，当舵机系统断电后，若舵机受到外加作用力的作用而转动，则舵机带动驱动电机200转动，驱动电机200进行机械运动，相当于磁生电，此时，驱动电机200相当于发电机，从而产生一电动势，驱动电机200转动发电后输出放电信号通过放电回路进行放电，放电信号倒灌至控制模块11，造成舵机系统中其他元器件的损坏，其中，放电回路包括有舵机系统中的驱动电机200、控制模块11和驱动模块12以及其他与驱动电机200、控制模块11及驱动模块12电连接的电路模块(未图示)，外加作用力包括人为推动施加给舵机的作用力。
在本实施例中，通过增加一防放电模块13，当舵机系统断电后，驱动电机200进行机械运动产生电动势而放电时，切断驱动电机200的放电回路，驱动电机200输出的放电信号经过驱动模块12后则被防放电模块13阻断，从而无法流向其他电路模块，避免舵机系统断电后发电后放电造成舵机系统其他元器件的损坏，在具体应用中，控制模块11可以为单片机。
驱动模块12包括驱动单元121和开关管单元122；驱动单元121与控制模块11连接，用于在舵机系统上电后，接收控制信号并根据控制信号输出开关驱动信号；开关管单元122与驱动单元121和驱动电机200连接，开关管单元122用于在舵机系统上电后，接收开关驱动信号并根据开关驱动信号导通后给驱动电机200供电。
在本实施例中，当给舵机系统上电后，则控制模块11上电启动并输出控制信号，该控制信号用于控制驱动电机200启动工作，驱动单元121上电启动并根据控制信号输出开关驱动信号至开关管单元122，开关管单元122接收开关驱动信号后导通并给驱动电机200供电，此时，驱动电机200通过开关管单元122与电源连接。
开关管单元122还用于在舵机系统断电后，接收放电信号，并根据放电信号导通。
在本实施例中，当舵机系统断电后，舵机可能沿逆时针方向或顺时针方向转动，由于驱动模块12的内部包含有开关管单元122，因此，无论舵机是沿逆时针方向还是沿顺时针方向转动，其输出的电压都是朝同一个方向的，要防止舵机发电，重点是切断舵机发电后的放电回路，最好是在驱动模块12与驱动电机200的连线中加上一开关芯片，但是通常舵机的控制板十分小，没有办法加上开关芯片，因此，本实施例通过在驱动模块12的一引脚上增加一防放电模块13，用于切断舵机发电后的放电回路，阻止放电信号的传输，从而避免舵机放电造成对其他元器件的损坏。
开关管单元122包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4；第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4的控制端与驱动单元121连接，第一开关管Q1和第二开关管Q2的输入端与防放电模块13连接，第一开关管Q1的输出端与第四开关管Q4的输入端和驱动电机200的第一端OUT1连接，第二开关管Q2的输出端与第三开关管Q3的输入端和驱动电机200的第二端OUT2连接，第三开关管Q3和第四开关管Q4的输出端接地。
在本实施例中，当给舵机系统上电后，则控制模块11上电启动并输出控制信号以控制驱动电机200启动工作，驱动单元121根据控制信号输出开关驱动信号至开关管单元122，开关管单元122接收开关驱动信号后给驱动电机200供电来控制开关管单元122中开关管的导通情况，以使得驱动电机200的第一端OUT1通过第一开关管Q1与电源连接，驱动电机200的第二端OUT2通过第三开关管Q3接地，驱动电机200接收供电信号并根据供电信号控制自身转动。
在本实施例中，舵机断电后，舵机由于外加作用力进行机械运动发电并放电，若没有设置防放电模块13，则当舵机在断电后做顺时针方向或逆时针方向的转动时，驱动电机200输出放电信号，放电信号从驱动电机200的第一端OUT1流出，再依次流经第一开关管Q1、控制模块11和第三开关管Q3，再流回至驱动电机200的第二端OUT2，从而形成一放电回路放电，或该放电信号从驱动电机200的第二端OUT2流出，依次流经第二开关管Q2、控制模块11和第四开关管Q4，再流回至驱动电机200的第一端OUT1，从而形成一放电回路放电，而舵机放电会造成其他元器件的损坏，在实际实验中，可以看到有芯片和器件烧毁，例如串口电平转换芯片。
在具体应用中，开关管单元122也可以为MOS桥电路，其中，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4均为P沟道场效应管，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4的控制端、输入端和输出端分别对应为P沟道场效应管的栅极、漏极和源极。MOS桥电路包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管，第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管的栅极与驱动单元121连接，第一MOS管和第二MOS管的漏极与防放电模块13连接，第一MOS管的源极与第四MOS管的漏极和驱动电机200的第一端OUT1连接，第二MOS管的源极与第三MOS管的漏极和驱动电机200的第二端OUT2连接，第三MOS管和第四MOS管的源极接地。在具体应用中，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4也可以为NPN型三极管，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4的控制端、输入端和输出端分别对应为NPN型三极管的基极、集电极和发射极。在具体应用中，开关管单元122也可为其他类型的开关器件，如绝缘栅双极晶体管，只要能实现与本发明相同的功能即可。
请参阅图2和图3，在具体应用中，驱动模块12为驱动芯片，驱动芯片的型号可以为MP6515，防放电模块13包括第一二极管D1，第一二极管D1的阴极与驱动模块12的第9引脚VIN脚连接，第一二极管D1的阳极与控制模块11连接。驱动电机200与驱动模块12连接，具体地，驱动电机200的第一端OUT1与驱动模块12的第7脚OUT1脚连接，驱动电机200的第二端OUT2与驱动模块12的第10脚OUT2脚连接。
在本实施例中，将防放电模块13设置于驱动模块12和控制模块11之间，当舵机断电后，驱动电机200进行转动发电后放电时，驱动电机200输出的放电信号使驱动模块12中的开关管单元122导通，但是此时防放电保护模块中的第一二极管D1反向截止，切断了放电回路，阻止了放电信号的传输，避免了舵机放电对其他元器件造成损坏。其中，防放电保护模块也可以为多个二极管串联或并联的形式。
本发明还公开了一种机器人，机器人包括上述的防止舵机系统放电的电路。
本发明通过在舵机系统的控制模块11与驱动模块12之间增加一防放电模块13，切断了舵机系统在断电后由于受到外加作用力驱动电机200进行转动发电后形成的放电回路，阻止了放电信号的传输，从而避免了舵机系统在断电后发电并放电造成舵机系统其他元器件的损坏。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种防止舵机系统放电的电路，与断电后可在外力作用下转动而发电并输出放电信号的驱动电机连接，其特征在于，所述电路包括：
用于在所述舵机系统上电时输出控制信号的控制模块；
与所述控制模块和所述驱动电机连接，用于接收所述控制信号以驱动所述驱动电机转动的驱动模块；以及
与所述控制模块和所述驱动模块连接，用于阻止所述放电信号倒灌至所述控制模块的防放电模块。
2.如权利要求1所述的防止舵机系统放电的电路，其特征在于，所述驱动模块包括与所述控制模块连接，用于接收所述控制信号并根据所述控制信号输出开关驱动信号的驱动单元。
3.如权利要求2所述的防止舵机系统放电的电路，其特征在于，所述驱动模块还包括与所述驱动单元和所述驱动电机连接的开关管单元，所述开关管单元用于在所述舵机系统上电后，接收所述开关驱动信号并根据所述开关驱动信号导通后给所述驱动电机供电，所述开关管单元还用于在所述舵机系统断电后，接收所述放电信号并导通。
4.如权利要求1所述的防止舵机系统放电的电路，其特征在于，所述防放电模块包括第一二极管，所述第一二极管的阴极与所述驱动模块连接，所述第一二极管的阳极与所述控制模块连接。
5.如权利要求1所述的防止舵机系统放电的电路，其特征在于，所述控制模块包括单片机。
6.如权利要求3所述的防止舵机系统放电的电路，其特征在于，所述开关管单元包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管的控制端与所述驱动单元连接，所述第一开关管和所述第二开关管的输入端与所述防放电模块连接，所述第一开关管的输出端与所述第四开关管的输入端和所述驱动电机连接，所述第二开关管的输出端与所述第三开关管的输入端和所述驱动电机连接，所述第三开关管和所述第四开关管的输出端接地。
7.如权利要求6所述的防止舵机系统放电的电路，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管均为P沟道场效应管，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管的控制端、输入端和输出端分别对应为所述P沟道场效应管的栅极、漏极和源极。
8.如权利要求6所述的防止舵机系统放电的电路，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管均为NPN型三极管，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管的控制端、输入端和输出端分别对应为所述NPN型三极管的基极、集电极和发射极。
9.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括上述权利要求1～8任一项所述的防止舵机系统放电的电路。
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