CN111736097A - 一种伺服驱动器的制动电路故障诊断电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种伺服驱动器的制动电路故障诊断电路,MCU发送用于驱动伺服驱动器的驱动信号到驱动与故障检测模块,驱动与故障检测模块将驱动信号进行隔离放大后发送至主功率部分,主功率部分将运行信号反馈至驱动与故障检测模块,驱动与故障检测模块根据反馈的运行信号检测驱动信号、制动电路、诊断电路的故障信息并将故障信息反馈至MCU;本诊断电路可以实时检测制动电路的工作状态,具有故障类型检测全面、故障定位快速、方便维修、维修间隔时间短等优点。
Description
技术领域
本发明涉及工业自动化/机器人技术领域,尤其涉及的是一种伺服驱动器的制动电路故障诊断电路。
背景技术
伺服驱动器作为工业自动化、机器人领域的驱动控制单元,是整个运动控制系统的基础。由于伺服驱动控制的永磁伺服电机在不同负载特性、刹车或减速等过程中,驱动对象会通过伺服电机反向给伺服驱动器反馈能量,造成伺服驱动器的母线电压迅速升高,电压的升高会给驱动器带来诸多损害,比如超过器件的最高耐压值而造成驱动器烧毁,增加驱动器的干扰造成驱动器本身或者系统通讯错误,危及系统的正常运行。
因此,在抑制母线电压升高、及时泄放反馈能量时,伺服驱动器的制动电路能否正常运行尤为重要,因此需要设置故障检测电路来检测制动电路是否正常运行。目前故障检测电路普遍采用制动电阻和控制功率管的方式实现,其中制动电阻分为内置或者外置两种;一般通过检测制动功率管开通后的集电极和发射极之间电压值(Vce)来判定,当Vce超过某一定值(一般为5V左右),判定为制动电路故障。
然而,此故障检测电路存在局限性,具体表现为:制动驱动有效信号是否下发无法检测,制动功率管开通前是否短路无法检测,制动电阻是否开路或外接电阻的导线接触是否不良等问题均无法检测。
因此,现有的技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种伺服驱动器的制动电路故障诊断电路,旨在解决现有的故障检测电路故障检测不全面,不能满足使用要求的问题。
本发明的技术方案如下:一种伺服驱动器的制动电路故障诊断电路,其中,包括:
用于抑制母线电压升高、及时泄放反馈能量的主功率部分;
控制部分,所述控制部分包括MCU和用于检测驱动信号、制动电路、诊断电路的故障信息的驱动与故障检测模块;
MCU发送用于驱动伺服驱动器的驱动信号到驱动与故障检测模块,驱动与故障检测模块将驱动信号进行隔离放大后发送至主功率部分,主功率部分将运行信号反馈至驱动与故障检测模块,驱动与故障检测模块根据反馈的运行信号检测驱动信号、制动电路、诊断电路的故障信息并将故障信息反馈至MCU。
所述的伺服驱动器的制动电路故障诊断电路,其中,所述故障信息包括是否存在故障、故障的类型以及故障的位置。
所述的伺服驱动器的制动电路故障诊断电路,其中,所述主功率部分包括制动功率管Qb、制动电阻R、续流二极管D,所述制动功率管Qb的基极和驱动与故障检测模块连接,制动功率管Qb的集电极和驱动与故障检测模块连接,制动功率管Qb的发射极连接伺服驱动器,制动功率管Qb的集电极和制动电阻R一端连接,制动电阻R另一端连接伺服驱动器,制动功率管Qb的集电极和续流二极管D正极连接,续流二极管D的负极连接伺服驱动器。
所述的伺服驱动器的制动电路故障诊断电路,其中,所述制动功率管Qb为带反并联二极管的NPN三极管。
所述的伺服驱动器的制动电路故障诊断电路,其中,所述MCU为伺服驱动器的数字控制单元,制动伺服驱动器的功率。
所述的伺服驱动器的制动电路故障诊断电路,其中,所述驱动与故障检测模块包括隔离驱动器U1、光电耦合器U2,隔离驱动器U1的1脚和3脚均连接电源电压VCC1,隔离驱动器U1的2脚与第一电阻R1的一端连接,第一电阻R1的另一端连接MCU,接收MCU发送过来的驱动信号;隔离驱动器U1的4脚与第二电容C2的一端连接,第二电容C2的另一端连接隔离驱动器U1的3脚,隔离驱动器U1的4脚和6脚并联后与第三电容C3的一端连接,第三电容C3的另一端接地,隔离驱动器U1的8脚接地;隔离驱动器U1的5脚与第二电阻R2的一端连接,第二电阻R2的另一端连接电源电压VCC1,隔离驱动器U1的5脚还与第一电容C1一端连接,第一电容C1另一端接地;隔离驱动器U1的6脚还连接MCU;隔离驱动器U1的16脚接地,隔离驱动器U1的14脚与第三电阻R3的一端连接,第三电阻R3的另一端与第一二极管D1的正极连接,第一二极管D1的负极与主功率部分连接,第一二极管D1的负极还与第五电阻R5的一端连接,第五电阻R5的另一端与光电耦合器U2的1脚连接,光电耦合器U2的2脚接地,光电耦合器U2的4脚连接MCU,光电耦合器U2的4脚还与第六电阻R6一端连接,第六电阻R6另一端连接电源电压VCC,光电耦合器U2的3脚接地;隔离驱动器U1的13脚和12脚并联后与电源电压VCC2连接,隔离驱动器U1的13脚和12脚并联后还与第四电容C4一端连接,第四电容C4另一端接地,隔离驱动器U1的9脚和10脚并联后还与第四电容C4另一端连接;隔离驱动器U1的11脚与第四电阻R4的一端连接,第四电阻R4的另一端与主功率部分连接。
所述的伺服驱动器的制动电路故障诊断电路,其中,所述隔离驱动器U1的型号为HCPL-316J或HCPL-333J或PS9402。
所述的伺服驱动器的制动电路故障诊断电路,其中,所述光电耦合器U2的型号为:TLP785或HCPL-3120。
本发明的有益效果:本发明通过提供一种伺服驱动器的制动电路故障诊断电路,MCU发送用于驱动伺服驱动器的驱动信号到驱动与故障检测模块,驱动与故障检测模块将驱动信号进行隔离放大后发送至主功率部分,主功率部分将运行信号反馈至驱动与故障检测模块,驱动与故障检测模块根据反馈的运行信号检测驱动信号、制动电路、诊断电路的故障信息并将故障信息反馈至MCU;本诊断电路可以实时检测制动电路的工作状态,具有故障类型检测全面、故障定位快速、方便维修、维修间隔时间短等优点。
附图说明
图1是本发明中伺服驱动器的制动电路故障诊断电路的示意图。
图2是本发明中驱动与故障检测模块的电路连接图。
图3是本发明中驱动与故障检测模块故障检测逻辑示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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,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”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“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,也可以是电连接或可以相互通讯;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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
如图1所示,一种伺服驱动器的制动电路故障诊断电路,包括:
用于抑制母线电压升高、及时泄放反馈能量的主功率部分3;
控制部分,所述控制部分包括MCU 1(Microcontroller Unit,微控制单元)和用于检测驱动信号、制动电路、诊断电路的故障信息的驱动与故障检测模块2;
MCU 1发送用于驱动伺服驱动器的驱动信号到驱动与故障检测模块2,驱动与故障检测模块2将驱动信号进行隔离放大后发送至主功率部分3,主功率部分3将运行信号反馈至驱动与故障检测模块2,驱动与故障检测模块2根据反馈的运行信号检测驱动信号、制动电路、诊断电路的故障信息并将故障信息反馈至MCU 1。
在某些具体实施例中,所述故障信息包括但不限于是否存在故障、故障的类型以及故障的位置,等等。
在某些具体实施例中,所述主功率部分3包括制动功率管Qb、制动电阻R、续流二极管D,所述制动功率管Qb的基极和驱动与故障检测模块2连接,制动功率管Qb的集电极和驱动与故障检测模块2连接,制动功率管Qb的发射极连接伺服驱动器,制动功率管Qb的集电极和制动电阻R一端连接,制动电阻R另一端连接伺服驱动器,制动功率管Qb的集电极和续流二极管D正极连接,续流二极管D的负极连接伺服驱动器。
在某些具体实施例中,所述制动功率管Qb为带反并联二极管的NPN三极管。
在某些具体实施例中,所述MCU 1为伺服驱动器的数字控制单元,包含除制动功率以外的诸多其他功能。
在某些具体实施例中,如图2所示,所述驱动与故障检测模块2包括隔离驱动器U1、光电耦合器U2,隔离驱动器U1的1脚和3脚均连接电源电压VCC1,隔离驱动器U1的2脚与第一电阻R1的一端连接,第一电阻R1的另一端连接MCU 1,接收MCU 1发送过来的驱动信号;隔离驱动器U1的4脚与第二电容C2的一端连接,第二电容C2的另一端连接隔离驱动器U1的3脚,隔离驱动器U1的4脚和6脚并联后与第三电容C3的一端连接,第三电容C3的另一端接地,隔离驱动器U1的8脚接地;隔离驱动器U1的5脚与第二电阻R2的一端连接,第二电阻R2的另一端连接电源电压VCC1,隔离驱动器U1的5脚还与第一电容C1一端连接,第一电容C1另一端接地;隔离驱动器U1的6脚还连接MCU 1;隔离驱动器U1的16脚接地,隔离驱动器U1的14脚与第三电阻R3的一端连接,第三电阻R3的另一端与第一二极管D1的正极连接,第一二极管D1的负极与主功率部分3(制动功率管Qb的集电极)连接,第一二极管D1的负极还与第五电阻R5的一端连接,第五电阻R5的另一端与光电耦合器U2的1脚连接,光电耦合器U2的2脚接地,光电耦合器U2的4脚连接MCU 1,光电耦合器U2的4脚还与第六电阻R6一端连接,第六电阻R6另一端连接电源电压VCC,光电耦合器U2的3脚接地;隔离驱动器U1的13脚和12脚并联后与电源电压VCC2连接,隔离驱动器U1的13脚和12脚并联后还与第四电容C4一端连接,第四电容C4另一端接地,隔离驱动器U1的9脚和10脚并联后还与第四电容C4另一端连接;隔离驱动器U1的11脚与第四电阻R4的一端连接,第四电阻R4的另一端与主功率部分3(制动功率管Qb的基极)连接。
在某些具体实施例中,所述隔离驱动器U1的型号为HCPL-316J或HCPL-333J或PS9402等。
在某些具体实施例中,所述光电耦合器U2的型号为:TLP785或HCPL-3120等。
在图2中,①为从MCU 1侧发送过来的驱动信号;②为隔离驱动器U1将驱动信号①进行隔离放大后的信号,直接驱动制动功率管Qb;③为制动功率管Qb的集电极电压(此电压随着Qb的开通与关断会有相应的高低变化);④为故障检测的反馈信号,用于检测驱动信号是否输出、制动功率管Qb开路、电阻R短路或开路等故障;⑤为故障检测的反馈信号,用于检测Qb开路或短路、制动电阻或续流二极管短路等故障。
本技术方案中,驱动与故障检测模块2故障检测逻辑如图3所示,可以检测驱动信号丢失、制动电阻R开路、制动功率管Qb开路、制动电阻R短路、制动功率管Qb短路、诊断电路本身的故障,等等。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
应当理解的是,本发明的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种伺服驱动器的制动电路故障诊断电路,其特征在于,包括:
用于抑制母线电压升高、及时泄放反馈能量的主功率部分(3);
控制部分,所述控制部分包括MCU(1)和用于检测驱动信号、制动电路、诊断电路的故障信息的驱动与故障检测模块(2);
MCU(1)发送用于驱动伺服驱动器的驱动信号到驱动与故障检测模块(2),驱动与故障检测模块(2)将驱动信号进行隔离放大后发送至主功率部分(3),主功率部分(3)将运行信号反馈至驱动与故障检测模块(2),驱动与故障检测模块(2)根据反馈的运行信号检测驱动信号、制动电路、诊断电路的故障信息并将故障信息反馈至MCU(1)。
2.根据权利要求1所述的伺服驱动器的制动电路故障诊断电路,其特征在于,所述故障信息包括是否存在故障、故障的类型以及故障的位置。
3.根据权利要求1所述的伺服驱动器的制动电路故障诊断电路,其特征在于,所述主功率部分(3)包括制动功率管Qb、制动电阻R、续流二极管D,所述制动功率管Qb的基极和驱动与故障检测模块(2)连接,制动功率管Qb的集电极和驱动与故障检测模块(2)连接,制动功率管Qb的发射极连接伺服驱动器,制动功率管Qb的集电极和制动电阻R一端连接,制动电阻R另一端连接伺服驱动器,制动功率管Qb的集电极和续流二极管D正极连接,续流二极管D的负极连接伺服驱动器。
4.根据权利要求3所述的伺服驱动器的制动电路故障诊断电路,其特征在于,所述制动功率管Qb为带反并联二极管的NPN三极管。
5.根据权利要求1所述的伺服驱动器的制动电路故障诊断电路,其特征在于,所述MCU(1)为伺服驱动器的数字控制单元,制动伺服驱动器的功率。
6.根据权利要求1至5任一所述的伺服驱动器的制动电路故障诊断电路,其特征在于,所述驱动与故障检测模块(2)包括隔离驱动器U1、光电耦合器U2,隔离驱动器U1的1脚和3脚均连接电源电压VCC1,隔离驱动器U1的2脚与第一电阻R1的一端连接,第一电阻R1的另一端连接MCU(1),接收MCU(1)发送过来的驱动信号;隔离驱动器U1的4脚与第二电容C2的一端连接,第二电容C2的另一端连接隔离驱动器U1的3脚,隔离驱动器U1的4脚和6脚并联后与第三电容C3的一端连接,第三电容C3的另一端接地,隔离驱动器U1的8脚接地;隔离驱动器U1的5脚与第二电阻R2的一端连接,第二电阻R2的另一端连接电源电压VCC1,隔离驱动器U1的5脚还与第一电容C1一端连接,第一电容C1另一端接地;隔离驱动器U1的6脚还连接MCU(1);隔离驱动器U1的16脚接地,隔离驱动器U1的14脚与第三电阻R3的一端连接,第三电阻R3的另一端与第一二极管D1的正极连接,第一二极管D1的负极与主功率部分(3)连接,第一二极管D1的负极还与第五电阻R5的一端连接,第五电阻R5的另一端与光电耦合器U2的1脚连接,光电耦合器U2的2脚接地,光电耦合器U2的4脚连接MCU(1),光电耦合器U2的4脚还与第六电阻R6一端连接,第六电阻R6另一端连接电源电压VCC,光电耦合器U2的3脚接地;隔离驱动器U1的13脚和12脚并联后与电源电压VCC2连接,隔离驱动器U1的13脚和12脚并联后还与第四电容C4一端连接,第四电容C4另一端接地,隔离驱动器U1的9脚和10脚并联后还与第四电容C4另一端连接;隔离驱动器U1的11脚与第四电阻R4的一端连接,第四电阻R4的另一端与主功率部分(3)连接。
7.根据权利要求6所述的伺服驱动器的制动电路故障诊断电路,其特征在于,所述隔离驱动器U1的型号为HCPL-316J或HCPL-333J或PS9402。
8.根据权利要求6所述的伺服驱动器的制动电路故障诊断电路,其特征在于,所述光电耦合器U2的型号为:TLP785或HCPL-3120。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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