CN203747706U - 一种霍尔传感器式舵机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种霍尔传感器式舵机，属于航天领域和机器人控制领域。本实用新型包括电子控制板、伺服马达、变速齿轮组、三轴霍尔绝对位置传感芯片；其中三轴霍尔绝对位置传感芯片固定于磁性齿轮的正下方，PWM控制信号及三轴霍尔绝对位置传感芯片的输出电压输入到电子控制板，电子控制板产生的纠偏脉冲驱动伺服马达正反转，伺服马达的转动带动变速齿轮组转动，三轴霍尔绝对位置传感芯片输出电压通过变速齿轮组的转动产生变化。本实用新型在提高舵机使用寿命的同时，避免了由于摩擦而损耗的舵机功率，有效提高智能控制系统的性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种霍尔传感器式舵机，属于航天领域和机器人控制领域。
背景技术
舵机是机器人、机电系统和航模系统的重要执行器，随着自动化，信息化的发展，舵机在智能控制领域中的应用日益广泛，由于现有的舵机采用电位器作为舵机转角和转动方向的检测元件，随着工作时间的积累，电位器自身易磨损的缺陷使现有舵机在使用中因接触不良而产生跳舵现象，不能实现舵机的精确检测和控制，使用寿命缩短。特别是在机器人、电动车等智能控制领域，对舵机的性能要求更高，舵机的性能和使用寿命直接决定了整个智能控制系统的性能和寿命，舵机必须能长时间稳定、精确地动作。
发明内容
本实用新型提供了一种霍尔传感器式舵机，以用于克服以电位器作为检测元件的舵机易磨损或跳舵的不足。
本实用新型的技术方案是：一种霍尔传感器式舵机，包括电子控制板1、伺服马达2、变速齿轮组3、三轴霍尔绝对位置传感芯片5；其中三轴霍尔绝对位置传感芯片5固定于磁性齿轮4的正下方， PWM控制信号及三轴霍尔绝对位置传感芯片5的输出电压输入到电子控制板1，电子控制板1产生的纠偏脉冲驱动伺服马达2正反转，伺服马达2的转动带动变速齿轮组3转动，三轴霍尔绝对位置传感芯片5输出电压通过变速齿轮组的3转动产生变化。
所述电子控制板1包括信号分析处理电路和伺服马达驱动电路；其中PWM控制信号及三轴霍尔绝对位置传感芯片5的输出电压输入至信号分析处理电路，信号分析处理电路产生的信号输出到伺服马达驱动电路。
所述变速齿轮组3包括磁性齿轮4和多片非磁性齿轮；其中磁性齿轮4是由两个极性分别为S和N的半圆磁铁组成的一片齿轮。
使用时，由外部电路产生的PWM控制信号输入到电子控制板1进行解调，获得一个直流偏置电压；同时电子控制板1对三轴霍尔绝对位置传感芯片5的输出电压及电压的变化特性进行处理，得到一个转角电压，再与该直流偏置电压相比较，产生的纠偏脉冲驱动伺服马达2正反转，转角电压和直流偏置电压共同决定伺服马达2转动的角度。当转角电压与直流偏置电压相等时，伺服马达2停止转动，这样就达到精确控制伺服马达2转角的目的。
伺服马达2的转动会带动变速齿轮组3转动，磁性齿轮4也会随之转动。磁性齿轮4正对着三轴霍尔绝对位置传感芯片5的S极和N极的面积也会随着磁性齿轮4的转动而变化，对于正特性的三轴霍尔绝对位置传感芯片5，其输出电压与S极正对芯片的面积成正比，与N极正对芯片的面积成反比；对于负特性的三轴霍尔绝对位置传感芯片5，其输出电压与S极正对芯片的面积成反比，与N极正对芯片的面积成正比。当S极和N面积发生变化时，三轴霍尔绝对位置传感芯片5的输出电压就会发生变化，而且其输出的电压值与磁性齿轮4的转角值一一对应。
本实用新型的有益效果是：在提高舵机使用寿命的同时，避免了由于摩擦而损耗的舵机功率，有效提高智能控制系统的性能。
附图说明
图1为本实用新型的结构连接框图；
图2为本实用新型中的磁性齿轮和三轴绝对位置霍尔传感芯片的安装位置示意图；
图3为本实用新型的内部结构图；
图4为本实用新型的电路原理图；
图中各标号：1为电子控制板、2为伺服马达、3为变速齿轮组、4为磁性齿轮、5为三轴霍尔绝对位置传感芯片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的内容并不限于所述范围。
实施例1：如图1-4所示，一种霍尔传感器式舵机，包括电子控制板1、伺服马达2、变速齿轮组3、三轴霍尔绝对位置传感芯片5；其中三轴霍尔绝对位置传感芯片5固定于磁性齿轮4的正下方， PWM控制信号及三轴霍尔绝对位置传感芯片5的输出电压输入到电子控制板1，电子控制板1产生的纠偏脉冲驱动伺服马达2正反转，伺服马达2的转动带动变速齿轮组3转动，三轴霍尔绝对位置传感芯片5输出电压通过变速齿轮组的3转动产生变化。
所述电子控制板1包括信号分析处理电路和伺服马达驱动电路；其中PWM控制信号及三轴霍尔绝对位置传感芯片5的输出电压输入至信号分析处理电路，信号分析处理电路产生的信号输出到伺服马达驱动电路。
所述变速齿轮组3包括磁性齿轮4和多片非磁性齿轮；其中磁性齿轮4是由两个极性分别为S和N的半圆磁铁组成的一片齿轮。
实施例2：如图1-4所示，一种霍尔传感器式舵机，包括电子控制板1、伺服马达2、变速齿轮组3、三轴霍尔绝对位置传感芯片5；其中三轴霍尔绝对位置传感芯片5固定于磁性齿轮4的正下方， PWM控制信号及三轴霍尔绝对位置传感芯片5的输出电压输入到电子控制板1，电子控制板1产生的纠偏脉冲驱动伺服马达2正反转，伺服马达2的转动带动变速齿轮组3转动，三轴霍尔绝对位置传感芯片5输出电压通过变速齿轮组的3转动产生变化。
所述电子控制板1包括信号分析处理电路和伺服马达驱动电路；其中PWM控制信号及三轴霍尔绝对位置传感芯片5的输出电压输入至信号分析处理电路，信号分析处理电路产生的信号输出到伺服马达驱动电路。
所述变速齿轮组3包括磁性齿轮4和多片非磁性齿轮；其中磁性齿轮4是由两个极性分别为S和N的半圆磁铁组成的一片齿轮。
如图4所示，信号分析处理电路（如采用BA6688L芯片）的作用是解调外部输入的PWM脉冲信号和分析处理三轴霍尔绝对位置传感芯片5输出的电压信号（如采用MLX90243的2管脚输出的电压信号），伺服马达驱动电路（如采用BAL6686芯片）的作用是驱动伺服马达2正反转。具体实施例如下：BA6688L的12管脚接外部输入的PWM脉冲信号并对其进行解调，得到一个直流偏置电压，8管脚接收MLX90243的2管脚输出的电压，即转角电压。直流偏置电压和转角电压经过BA6688L的处理后的到纠偏脉冲，并从BA6688L的3管脚输出到BAL6686的5管脚，用来驱动伺服马达2的正反转。伺服马达2的转动带动变速齿轮组3的转动，同时磁性齿轮4也随之转动，在磁性齿轮4转动时，S极正对着MLX90243的面积越大，MLX90243的2管脚输出转角电压就越大。如此便可以精确控制伺服马达2的转角，达到预定的效果。
Claims (3)
1.一种霍尔传感器式舵机，其特征在于：包括电子控制板（1）、伺服马达（2）、变速齿轮组（3）、三轴霍尔绝对位置传感芯片（5）；其中三轴霍尔绝对位置传感芯片（5）固定于磁性齿轮（4）的正下方， PWM控制信号及三轴霍尔绝对位置传感芯片（5）的输出电压输入到电子控制板（1），电子控制板（1）产生的纠偏脉冲驱动伺服马达（2）正反转，伺服马达（2）的转动带动变速齿轮组（3）转动，三轴霍尔绝对位置传感芯片（5）输出电压通过变速齿轮组的（3）转动产生变化。
2.根据权利要求1所述的霍尔传感器式舵机，其特征在于：所述电子控制板（1）包括信号分析处理电路和伺服马达驱动电路；其中PWM控制信号及三轴霍尔绝对位置传感芯片（5）的输出电压输入至信号分析处理电路，信号分析处理电路产生的信号输出到伺服马达驱动电路。
3.根据权利要求1所述的霍尔传感器式舵机，其特征在于：所述变速齿轮组（3）包括磁性齿轮（4）和多片非磁性齿轮；其中磁性齿轮（4）是由两个极性分别为S和N的半圆磁铁组成的一片齿轮。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN108494177A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-09-04 | 谜米机器人自动化（上海）有限公司 | 复杂控制的高精度总线型数字式微型伺服电机及其应用 |
| CN109672298A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-04-23 | 深圳市优必选科技有限公司 | 舵机 |
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| CN108494177B (zh) * | 2018-04-09 | 2020-11-03 | 谜米机器人自动化（上海）有限公司 | 复杂控制的高精度总线型数字式微型伺服电机及其应用 |
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