CN205750406U - 一种高可靠性的三自由度电动平台运动控制板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高可靠性的三自由度电动平台运动控制板，该控制板为一个多轴、多自由度集机械设计与控制为一体的运动控制系统，是专门为电动平台定制的控制器；该控制板硬件电路主要由CPU、主电源、伺服驱动、负载驱动、RS232、RS485通讯、CAN总线通讯、按键设置几部分组成；CPU部分采用了LPC176X的Cortex‑M3微控制器作为控制芯片，用于处理要求高度集成和低功耗的嵌入式应用，它可在高至100MHz的频率下运行，并包含一个支持8个区的存储器保护单元;主电源部分由一颗TLE6368芯片构成，采用多电压处理器供电，该芯片具有高效稳压器系统，宽输入电压范围从5.5V至60V，待机模式电流消耗低，适用于标准12V/24V和42V电器系统，降压转换器作为预调节器，降压斜率控制最低EME，开关损耗最小化，三个独立欠压检测电路为每个线性后稳压器，有上电复位功能等;通过采用TLE6368芯片作为主电源的核心芯片构成主电源电路，具有降压和SPI通信等功能且稳定可靠。负载驱动部分用了TLE7230R芯片，智能八路低边开关，其主要特征有过载、短路、过热、过压保护，四通道直接并联控制，并行输入，高或低电平有效，具有编程功能，静放电保护，数字端口兼容5V和3.3V微控制器;CAN总线通讯实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低,采用双线串行通信方式，检错能力强，可在高噪声干扰环境中工作。

Description

一种高可靠性的三自由度电动平台运动控制板

技术领域

本实用新型涉及自动控制领域，具体为一种高可靠性的三自由度电动平台运动控制板。

背景技术

运动控制系统已被广泛应用于工业控制领域。近年来，工业控制对运动控制系统的要求越来越高。传统的基于PC及低端微控制器日渐暴露出高成本、高消耗、低可靠等问题，已经不能满足现代制造的要求 。随着嵌入式技术的日益成熟，嵌人式运动控制器已经初露锋芒。基于ARM技术的微处理器具有体积小、低成本、低功耗的特点，决定其在运动控制领域具有良好的发展前景。

运动控制技术涵盖了几乎所有的工业领域,在各种复杂的场合中已有成熟的运动控制器,但其成本高,且不易系统集成,对于低速空间运动等小型控制系统并不合适。三自由度电动平台运动控制板是基于单片机直接控制各轴速度以实现空间运动的编程方法可满足该类小型控制系统的需求,用该方法制作的一种多轴运动控制器,其可移植性好、系统集成容易、成本低廉，该方法控制效果良好。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种高可靠性的三自由度电动平台运动控制板,进而弥补现有技术的不足。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高可靠性的三自由度电动平台运动控制板 ，该控制板为一个多轴、多自由度集机械设计与控制为一体的运动控制系统，是专门为电动平台定制的控制器。该控制板硬件电路主要由CPU、主电源、伺服驱动、负载驱动、RS232、RS485通讯、CAN总线通讯、按键设置几部分组成。

进一步，所述CPU部分采用了LPC176X的Cortex-M3微控制器作为控制芯片，用于处理要求高度集成和低功耗的嵌入式应用，它可在高至100MHz的频率下运行，并包含一个支持8个区的存储器保护单元。该微控制器内部设置了嵌套的向量中断控制器，有4个外部中断输入，可配置为边沿/电平触发。当处于掉电模式时可通过中断将处理器从掉电模式中唤醒。

进一步，主电源部分由一颗TLE6368芯片构成，采用多电压处理器供电，该芯片具有高效稳压器系统，宽输入电压范围从5.5V至60V，待机模式电流消耗低，适用于标准12V/24V和42V电器系统，降压转换器作为预调节器，降压斜率控制最低EME，开关损耗最小化，三个独立欠压检测电路为每个线性后稳压器，有上电复位功能等 。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该控制板主电源所用的TLE6368芯片构成一个多电压供电系统，目的为了提供32位微控制器系统需要的不同电源电压，还提供对外部传感器的监管。它的串行外设接口是一个标准16位SPI，是可用于控制和诊断，它能够在操作菊花链写或读由一个16位SPI接口以及通过一个8位SPI接口，16位控制字经由数据输入读取DI，同步于时钟输入信号，诊断单词出现在相同方式同步的在数据输出DO。其内部级联降压转换器块与线性调节器和跟踪块在每个芯片上实现最低功耗使之能够在高温环境下应用供电。跟踪器可以通过外设接口SPI来打开和关闭，通过此接口每个跟踪器的状态信息可被读出。该电源的特点是降压，其内部降压调节器块中包括调节环路，设置了电压反馈放大器，这给实际输出电压值和实际信息电流检测放大器负载电流信息形成最终调控信号，以避免次谐波振荡占空比高于50%，通过降低输入电压设备切换到所谓脉冲跳跃模式。此降压稳压器还减少了电磁辐射和开关损耗。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种高可靠性的三自由度电动平台运动控制板 ，该控制板为一个多轴、多自由度集机械设计与控制为一体的运动控制系统，是专门为电动平台定制的控制器。该控制板硬件电路主要由CPU、主电源、伺服驱动、负载驱动、RS232、RS485通讯、CAN总线通讯、按键设置几部分组成。

进一步，所述CPU部分采用了LPC176X的Cortex-M3微控制器作为控制芯片，用于处理要求高度集成和低功耗的嵌入式应用，它可在高至100MHz的频率下运行，并包含一个支持8个区的存储器保护单元。该微控制器内部设置了嵌套的向量中断控制器，有4个外部中断输入，可配置为边沿/电平触发。当处于掉电模式时可通过中断将处理器从掉电模式中唤醒 。

进一步，所述主电源部分由一颗TLE6368芯片构成，采用多电压处理器供电，该芯片具有高效稳压器系统，宽输入电压范围从5.5V至60V，待机模式电流消耗低，适用于标准12V/24V和42V电器系统，降压转换器作为预调节器，降压斜率控制最低EME，开关损耗最小化，三个独立欠压检测电路为每个线性后稳压器，有上电复位功能等。

进一步，所述负载驱动部分用了TLE7230R芯片，智能八路低边开关，其主要特征有过载、短路、过热、过压保护，四通道直接并联控制，并行输入，高或低电平有效，具有编程功能，静放电保护，数字端口兼容5V和3.3V 微控制器 ；RS232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。它被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。RS485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mv的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。它采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线；CAN总线通讯实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低,采用双线串行通信方式，检错能力强，可在高噪声干扰环境中工作。具有优先权和仲裁功能，多个控制模块通过CAN控制器挂到CAN-BUS上形成多主机局部网络，可靠的错误处理和检错机制，当发送的信息遭到破坏后，可自动重发。节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能，报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息、优先级信息。

本实用新型的作用原理为：一种高可靠性的三自由度电动平台运动控制板是三轴伺服电机控制，是通过串行通信配置接口和上位机进行通信的具体串行通信协议，从而通过CAN接口或者RS232/RS485接口与PC之间进行连接，进行数控加工数据和指令的传输，使得运动控制器可以和上位机分离，实现高性能控制，与步进和伺服驱动器连接，驱动步进和伺服电机完成各种运动，接收各种输入信号，输出控制继电器、电磁阀、气缸等元件。用户可使用VC++、VB等开发工具调用运动控制板库函数并编程达到控制需求。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种高可靠性的三自由度电动平台运动控制板，其特征是：该控制板硬件电路主要由CPU、主电源、伺服驱动、负载驱动、RS232、RS485通讯、CAN总线通讯、按键设置几部分组成；CPU部分采用了LPC176X的Cortex-M3微控制器作为控制芯片，用于处理要求高度集成和低功耗的嵌入式应用，它可在高至100MHz的频率下运行，并包含一个支持8个区的存储器保护单元;主电源部分由一颗TLE6368芯片构成，采用多电压处理器供电，该芯片具有高效稳压器系统，宽输入电压范围从5.5V至60V，待机模式电流消耗低，适用于标准12V/24V和42V电器系统，降压转换器作为预调节器，降压斜率控制最低EME，开关损耗最小化，三个独立欠压检测电路为每个线性后稳压器，有上电复位功能等; 通过采用TLE6368芯片作为主电源的核心芯片构成主电源电路，具有降压和SPI通信等功能且稳定可靠；负载驱动部分用了TLE7230R芯片，智能八路低边开关。