CN201186683Y - 一种基于rs232总线通讯的智能型电动舵机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种基于RS232总线通讯的智能型电动舵机，属于飞机模型与人形机器人的控制技术领域。包括有依次连接的RS232电平转换模块、微控制芯片、信号解调电路、电机驱动集成电路、直流电机和电位器，直流电机的输出轴与减速齿轮组相连，减速齿轮组的输出轴与电位器同轴连接。微控制芯片通过RS232电平转换模块、RS232总线与上位机相连，接收上位机的控制命令，产生PWM信号送入信号解调电路。电位器与微控制芯片相连，微控制芯片采集电位器的位置信号，并将该信号传送给上位机。本实用新型体积小、可靠性高、功耗低、高智能性，适合组成分布式的控制系统，可大大降低上位控制机的控制压力，减少上位控制机的引线数目。

Description

一种基于RS232总线通讯的智能型电动舵机
技术领域
本实用新型涉及一种基于RS232总线通讯的智能型电动舵机，主要应用于飞机模型及人形机器人控制系统，属于飞机模型与人形机器人的控制技术领域。
背景技术
在飞机模型与人形机器人控制系统中，用PWM波信号控制的舵机是主要的动力来源，它由于体积小、输出扭矩大、集成度高而广泛的应用。舵机的结构在专利(专利号为：200620058243.1)中有详细的叙述。
为了使舵机的结构紧凑，传统舵机的结构一般由减速齿轮组6、电位器1、直流电机5、控制模块4组成，控制模块的结构如图1示，由图中可以看出传统舵机的控制模块4主要由：信号解调集成电路2、电机驱动集成电路3、电位器1和直流电机5组成。
传统舵机的工作原理是：PWM信号由接收通道进入信号解调电路，进行解调，获得一个直流偏置电压。该直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差并输出。该输出送入电机驱动集成电路，以驱动电机正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，直到电压差为零，电机停止转动。舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化改变舵机的位置。
这种舵机主要存在以下一些不足之处：
1.控制方式复杂，占用上位控制机很多资源，上位机的负担大；
2.适宜组成集中式的控制系统，不宜于组成分布式的控制系统；
●随着控制点数的增加，上位机的控制压力也急剧增大，从上位机引出的线也急剧增多；
●控制线之间易产生互扰，舵机易出现抖动现象；
3.不能向上位机反馈位置信号，不能组成大闭环控制系统；
4.不是真正的数字式电动舵机，舵机输出轴的位置是通过PWM波占空比来调节的。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服了现有舵机存在的上述不足，提供一种基于RS232总线双向通讯、能够把输出轴的位置实时进行反馈、能够产生PWM波的电动舵机。本实用新型结构紧凑、输出扭矩大、集成度高、智能性高。
为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。本舵机包括有依次连接的信号解调电路、电机驱动集成电路和直流电机，直流电机的输出轴与减速齿轮组相连，减速齿轮组的输出轴与电位器同轴连接。还包括有微控制芯片和RS232电平转换模块。其中：
微控制芯片通过RS232电平转换模块、RS232总线与上位机相连，接收上位机的控制命令，产生PWM信号送入信号解调电路。
电位器与微控制芯片相连，微控制芯片采集电位器的位置信号，并将该信号传送给上位机。
本实用新型的工作原理如下：当上位控制机向舵机发送目标位置，微控制芯片通过RS232总线接收目标位置，然后产生对应的PWM信号送入信号解调电路。微控制芯片采集电位器的反馈信号，并将其传送给上位机，从而能够把输出轴的当前位置实时反馈给上位控制机。
本实用新型具有以下优点：1)能够组成分布式的控制系统，点点之间共用同一信号线，接到上位控制机的控制线大大减少，不随控制点数增加而增多；2)具有微处理芯片，能够产生PWM波形，自动调节PWM的占空比，从这点来看，能够大大减少上位机的控制压力；3)由于本实用新型通过RS232总线与上位控制机进行实时双向通讯，所以能够实现舵机的分布式控制；4)微处理芯片内部具有AD转换器，可以把输出轴的目前位置转为数字信号，通过RS232总线传送给上位控制机，可形成闭环控制。
附图说明
图1传统舵机控制模块方框图
图2本实用新型的舵机控制模块的结构方框图
图中：1、电位器，2、信号解调电路，3、电机驱动集成电路，4、传统舵机控制模块，5、电机，6、减速齿轮组，7、RS232信号转换模块，8、微控制芯片，9、控制模块。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实施例：
本实施例包括有控制模块9、电极5、减速齿轮组6和电位器1。控制模块9包括RS232电平转换模块7、微控制芯片8、信号解调集成电路2和电机驱动集成电路3。
控制模块9由RS232电平转换模块7实现TTL电平和EIA之间的相互转换，由微控制芯片8通过RS232总线接收上位控制机的目标位置信号、产生PWM波形和采集电位器1的当前位置，并把当前位置反馈给上位控制机。
本实施例中的微控制芯片8选用PIC18F单片机，此单片机内部带有A/D转换器，可以进行8路10位的A/D转换，本实施例中就是用此A/D转换器进行电位器9的采样。
本实施例中为了实现舵机输出轴的当前位置的反馈，采用电位器1与减速齿轮组6的输出轴同步运动，用微控制芯片8内部自带的A/D转换器进行A/D采样。
本实施例中的微控制芯片8可以产生PWM波，经信号解调电路2、电机驱动集成电路3后对直流电机5进行控制。微控制芯片8内带异步通信接口，经RS232电平转换模块(MAX232)转换后，接入RS232总线网络中，与上位控制机进行双向通讯。
本实施例中把舵机控制模块9、减速齿轮组6、直流电机5、电位器1集成为一体，使结构非常紧凑。把微控制芯片8引入，产生PWM波，从而可以大大减轻上位控制机的控制压力。
为了实现输出轴的位置的实时反馈，引入微控制芯片8，本微控制芯片内置A/D转换器，可以对电位器9的位置进行实时的采样。

Claims (1)

1、一种基于RS232总线通讯的智能型电动舵机，包括有依次连接的信号解调电路(2)、电机驱动集成电路(3)和直流电机(5)，直流电机(5)的输出轴与减速齿轮组(6)相连，减速齿轮组(6)的输出轴与电位器(1)同轴连接；其特征在于：还包括有微控制芯片(8)和RS232电平转换模块(7)；其中：
微控制芯片(8)通过RS232电平转换模块(7)、RS232总线与上位机相连，接收上位机的控制命令，产生PWM信号送入信号解调电路(2)；
电位器(1)与微控制芯片(8)相连，微控制芯片采集电位器(1)的位置信号，并将该信号传送给上位机。
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