CN205249101U - 基于arm的智能通用型直流电机伺服驱动器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于ARM的智能通用型直流电机伺服驱动器，包括：供电电路、核心控制电路、采集电路、外部存储电路、通讯电路和驱动电路；所述供电电路连接核心控制电路并通过核心控制电路给除驱动电路以外的其它电路供电；所述采集电路、外部存储电路、通讯电路和驱动电路分别连接至核心控制电路。本实用新型的直流电机伺服驱动器，功能齐全，工作稳定，可用于相同电气规格参数的不同种直流电机。灵活多样的通讯方式确保能够连接PC机或上位机系统实时监控和控制设备的运行状况，并能在第一时间对故障进行预处理。如此，既降低了整套设备的故障概率，又降低设备的维护时间和成本，对制造企业和设备提供商都有很大的好处。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于ARM的智能型直流电机伺服驱动器。
背景技术
伺服驱动器是用来控制伺服电机运转的控制电路和驱动电路，通过检测光电编码器反馈的转速/位置信号，由控制电路的主控芯片进行分析计算，进而产生脉冲宽度调制(PWM)波，经放大后作用在驱动电路的功率开关管上，最终实现对电机的调压调速以及相关运动功能。
在伺服控制系统领域，尤其是在机器人应用领域，除控制对象大多为直流伺服电机外，伺服驱动器在具备转矩、转速和位置闭环控制基础上，还要能提供更高的控制精度和智能化控制。目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心，以智能功率模块(IPM)作为驱动核心，并集成过压、过流、过热、欠压等故障检测保护电路。但是像这样的产品价格不菲，且专用性强，不同的电机需要配套不同的驱动器，耗费大量的人力、物力直接或间接地降低了企业的生产效率，对企业在市场上的竞争力带来了负面影响。
市场上也有许多自行开发销售的直流电机伺服驱动器，或是设计了更先进的智能控制算法以获得更高精度，或是增加了人机交互界面方便操作，虽然成本降低且通用性得到加强，但对于多驱动器本身的维护、设置都需要在现场完成，抗干扰性表现不佳，也难以做到统一、高效的系统管理。
实用新型内容
针对上述直流电机伺服驱动器正反两方面的特点，本实用新型针对单一直流电机的驱动，提供一种基于ARM的智能通用型直流电机伺服驱动器。
本实用新型的技术方案为：
一种基于ARM的智能通用型直流电机伺服驱动器，包括：供电电路、核心控制电路、采集电路、外部存储电路、通讯电路和驱动电路；所述供电电路连接核心控制电路并通过核心控制电路给除驱动电路以外的其它电路供电；所述采集电路、外部存储电路、通讯电路和驱动电路分别连接至核心控制电路。
所述采集电路包括AD采集电路，开关量输入电路和正交编码输入电路。
所述AD采集电路将温度、电流、电压传感器输出的模拟电信号传感器信息，通过滤波、去噪单元，然后再经过信号放大单元与AD基准源转换为数字电信号输入至核心控制电路。
所述开关量输入电路检测急停按钮、接近开关的开关量输入信号，并传送相应电平信号至核心控制电路。
所述正交编码输入电路将4倍频的光电编码器脉冲计数信号送至核心控制电路。
所述驱动电路包括PWM驱动电路和开关量输出电路。
所述PWM驱动电路将核心控制电路发出的PWM波进行功率放大，以驱动H桥驱动电路上的MOSFET导通或关断，调节电机两端的电压实现调速。
开关量输出电路将核心控制电路发出的开关量控制信号经过隔离放大，驱动抱闸等对电机运动进行限制的开关量输出器件进行开通或关断控制。
通过外部存储电路，用户配置的各种参数通过数据、地址总线输出至ROM中存储，伺服驱动器初始化时会通过数据、地址总线将保存的参数读取。
用户可配置通讯电路的通讯方式为CAN和RS232、RS485、UART之一，用户所发出的控制指令经过通讯电路解析处理后会发送至核心控制电路。
本实用新型采用基于ARM的智能通用型直流电机伺服驱动器，功能齐全，工作稳定，可用于相同电气规格参数的不同种直流电机。灵活多样的通讯方式确保能够连接PC机或上位机系统实时监控和控制设备的运行状况，并能在第一时间对故障进行预处理。如此，既降低了整套设备的故障概率，又降低设备的维护时间和成本，对制造企业和设备提供商都有很大的好处。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图。
图2是本实用新型的采集电路的结构框图。
图3是本实用新型的驱动电路的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。
请参见图1所示，本实用新型的基于ARM的智能通用型直流电机伺服驱动器包括：供电电路110、核心控制电路111、采集电路112、外部存储电路113、通讯电路114和驱动电路115。
其中，供电电路110主要用于给除驱动电路115以外的其他电路供电，输入的18～36V直流电源经过12V和5V稳压模块输出2路12V、5V电压供电，然后经过3.3V稳压模块输出3.3V电压给核心控制器111供电。
核心控制电路111主要由ARM芯片STM32F103ZET6构成，该芯片由3.3V、电压供电，接收来自通讯电路114的运动控制信号，生成2.5V电压AD采样基准源，光电编码器的计数脉冲信号以及急停按钮、接近开关等开关量输入信号，通过数据地址总线读取和存储来自外部存储电路113的电机驱动配置信号，输出控制电机和抱闸等开关量输出器件所需要的控制信息至驱动电路115，输出电机反馈的各种状态信息至通讯电路114。
图2为对采集电路112的内部功能进行的划分，采集电路112包括AD采集电路121，开关量输入电路122和正交编码输入电路123，驱动电路115包括PWM驱动电路151和开关量输出电路152。
AD采集电路121主要将温度、电流、电压传感器输出的模拟电信号传感器信息，通过滤波、去噪单元，然后再经过信号放大单元与AD基准源，转换为数字电信号输入至核心控制电路111。
开关量输入电路122检测急停按钮、接近开关等开关量输入信号，并传送相应电平信号至核心控制电路111。
正交编码输入电路123将4倍频的光电编码器脉冲计数信号送至核心控制电路111。
图3为对驱动电路115的内部进行的功能划分。PWM驱动电路151将核心控制电路111发出的PWM波进行功率放大，以驱动H桥驱动电路上的MOSFET导通或关断，调节电机两端的电压实现调速。
开关量输出电路152将核心控制电路111发出的开关量控制信号经过隔离放大，驱动抱闸等对电机运动进行限制的开关量输出器件进行开通或关断控制。
通过外部存储电路113，用户配置的各种参数通过数据、地址总线输出至ROM中存储，伺服驱动器初始化时会通过数据、地址总线将保存的参数读取。
用户可配置通讯电路114的通讯方式为CAN和RS232、RS485、UART之一，用户所发出的控制指令经过通讯电路114解析处理后会发送至核心控制电路111。
本实用新型采用基于ARM的智能通用型直流电机伺服驱动器，可以控制单台电机实现高精度的转矩、转速和位置闭环控制，采用ARM芯片作为主控芯片和H桥驱动电路，大大增加了伺服驱动器的工作稳定性和通用性。通过CAN网络可连接多个伺服驱动器实现多机工作控制，既可通过CAN网络控制，也可另配置RS232、RS485和UART之一的通讯方式与上位机相连接，对整套的伺服驱动系统进行信息采集。这些信息汇总到上位机监控系统，有利于操作人员对系统的监管和控制。
以上诸实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴应由各权利要求限定。
Claims (10)
1.基于ARM的智能通用型直流电机伺服驱动器，其特征在于，包括：供电电路(110)、核心控制电路(111)、采集电路(112)、外部存储电路(113)、通讯电路(114)和驱动电路(115)；所述供电电路(110)连接核心控制电路(111)并通过核心控制电路(111)给除驱动电路(115)以外的其它电路供电；所述采集电路(112)、外部存储电路(113)、通讯电路(114)和驱动电路(115)分别连接至核心控制电路(111)。
2.根据权利要求1所述的基于ARM的智能通用型直流电机伺服驱动器，其特征在于，所述采集电路(112)包括AD采集电路(121)，开关量输入电路(122)和正交编码输入电路(123)。
3.根据权利要求2所述的基于ARM的智能通用型直流电机伺服驱动器，其特征在于，所述AD采集电路(121)将温度、电流、电压传感器输出的模拟电信号传感器信息，通过滤波、去噪单元，然后再经过信号放大单元与AD基准源转换为数字电信号输入至核心控制电路(111)。
4.根据权利要求2所述的基于ARM的智能通用型直流电机伺服驱动器，其特征在于，所述开关量输入电路(122)检测急停按钮、接近开关的开关量输入信号，并传送相应电平信号至核心控制电路(111)。
5.根据权利要求2所述的基于ARM的智能通用型直流电机伺服驱动器，其特征在于，所述正交编码输入电路(123)将4倍频的光电编码器脉冲计数信号送至核心控制电路(111)。
6.根据权利要求1所述的基于ARM的智能通用型直流电机伺服驱动器，其特征在于，所述驱动电路(115)包括PWM驱动电路(151)和开关量输出电路(152)。
7.根据权利要求6所述的基于ARM的智能通用型直流电机伺服驱动器，其特征在于，所述PWM驱动电路(151)将核心控制电路(111)发出的PWM波进行功率放大，以驱动H桥驱动电路上的MOSFET导通或关断，调节电机两端的电压实现调速。
8.根据权利要求6所述的基于ARM的智能通用型直流电机伺服驱动器，其特征在于，开关量输出电路(152)将核心控制电路(111)发出的开关量控制信号经过隔离放大，驱动抱闸对电机运动进行限制的开关量输出器件进行开通或关断控制。
9.根据权利要求1所述的基于ARM的智能通用型直流电机伺服驱动器，其特征在于，通过外部存储电路(113)，用户配置的各种参数通过数据、地址总线输出至ROM中存储，伺服驱动器初始化时会通过数据、地址总线将保存的参数读取。
10.根据权利要求1所述的基于ARM的智能通用型直流电机伺服驱动器，其特征在于，用户可配置通讯电路(114)的通讯方式为CAN和RS232、RS485、UART之一，用户所发出的控制指令经过通讯电路(114)解析处理后会发送至核心控制电路(111)。
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| CN110597123A (zh) * | 2019-09-17 | 2019-12-20 | 广东交通职业技术学院 | 一种agv机器人控制电路 |
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