CN206431454U - 一种ad校正系数自校正的伺服驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于提供具有AD校正系数自校正的伺服驱动器，通过设置参考电压选择电路和模拟信号选择电路，在AD校正系数自校正的过程中，利用参考电压选择电路对参考电压信号的二次切换，从而可以实现对AD校正系数的再次自动校正，保证伺服驱动器在任何时候都能获取准确的模拟量信号，进而获得良好的控制性能。

Description

一种AD校正系数自校正的伺服驱动器

技术领域

本实用新型涉及伺服驱动器领域，具体的涉及一种具有AD校正系数自校正的伺服驱动器。

背景技术

伺服驱动器作为一种闭环控制系统，需要采集多种反馈量，以达到对位置、速度和力矩的控制目的。常见的反馈量包括电压，电流，编码器信号等。这些信号绝大多数都是模拟量信号，而伺服驱动器的中央处理器（CPU）一般采用数字化芯片，因此，对于上述模拟量信号输入，在进入CPU运算之前，需要先通过AD采样电路进行AD转换，将模拟量信号转换为数字量信号。然而AD采样电路一般都存在零漂和偏移，因此CPU对AD转换后的数字量还需要进行AD校正，AD校正公式如(1.1)所示。

y=g*x+o （1.1）

式中，x为AD校正之前的数字量，y为校正之后的数字量，g为AD校正比例系数，o为AD校正偏移系数。

AD校正系数一般在伺服驱动器出厂前检测确定，并保存在伺服驱动器中，图1为现有技术的实施方法，模拟信号采集电路对反馈量进行采样，并转换为模拟电压信号；模拟信号调理电路对模拟电压信号进行调理，使调理后的模拟电压信号满足后续AD转换单元的输入要求；AD转换单元对调理后的模拟电压信号进行AD转换，转换后的数字量送给CPU的AD校正单元；AD校正单元对转换后的数字量按式(1.1)进行AD校正，并将校正后的数值送给伺服控制单元；伺服控制单元对反馈量进行闭环控制，完成伺服控制。

但是伺服驱动器在使用过程中，随着温度，湿度等环境的变化，AD电路的零漂和偏移特性也会发生变化。这时，原有的AD校正系数已经不能适应新的AD电路，需要重新校对AD校正系数。现有技术中，一般是返厂采用人工校对的方法重新校对AD校正系数。但是，这种人工方法既费时又费力。

发明内容

针对现有技术中的这些缺点，本实用新型的目的在于提供了一种具有AD校正系数自校正的伺服驱动器，保证伺服驱动器在任何时候都能获取准确的模拟量信号，进而获得良好的控制性能。

其中，一种具有AD校正系数自校正的伺服驱动器，其特征在于：所述伺服驱动器包括中央处理器和至少1路AD通道模块，其中，中央处理器包括AD校正系数存储单元，AD校正系数控制单元，AD校正单元，AD转换单元，AD信号选择单元和伺服控制单元，而AD通道模块包括模拟信号采集电路，参考电压电路，参考电压选择电路，模拟信号选择电路和模拟信号调理电路，其中参考电压电路连接至参考电压选择电路，模拟信号采集电路与参考电压选择电路军连接至模拟信号选择电路，模拟信号选择电路、AD转换单元、AD校正单元、伺服控制单元、AD信号选择单元依次串联，同时AD校正系数存储单元、AD校正系数控制单元均与AD校正单元连接，AD校正系数控制单元同时连接至AD校正系数存储单元和AD信号选择单元，AD信号选择单元的两路输出分别连接至模拟信号选择电路和参考电压选择。

优选地，所述参考电压电路为所述伺服驱动器校正AD校正系数提供两路基准参考电压，分别为参考电压Vref1和参考电压Vref2，而所述参考电压选择电路用于根据第一选择信号选择参考电压Vref1和参考电压Vref2中的一个作为参考电压Vref。

优选地，模拟信号选择电路用于根据第二选择信号选择参考电压Verf和所述模拟信号采集电路采集到的模拟电压量Vasp中的一个作为输出电压Vascin。

优选地，模拟信号调理电路用于对输出电压Vascin进行调理，使调理后的模拟电压信号Vascout满足后续AD转换单元的输入要求。

优选地，模拟信号调理电路中，输出电压Vascin连接运放U2的正极输入端，运放U2的正极输入端通过相互并联的电阻R9和电容C8接地，运放U2的负极输入端通过相互并联的电阻R7和电容C9连接至运放U2的输出端，运放U2的输出端通过电阻R6连接至运放U3的负极输入端，运放U3的正极输入端分别连接有参考电压Vref3和接地的电容C3，运放U3的负极输入端通过相互并联的电阻R5和电容C10连接至运放U3的输出端，运放U3的输出端通过电阻R4输出调理电压Vascout。

优选地，所述AD校正单元对转换后的数字量按公式y=g*x+o进行AD校正，并将校正后的数值送给伺服控制单元，其中，x为AD校正之前的数字量，y为校正之后的数字量，g为AD校正比例系数，o为AD校正偏移系数，计算时需要的AD校正比例系数和AD校正偏移系数来自AD校正系数存储单元。

优选地，伺服控制单元执行伺服驱动器的整体控制，由AD信号选择单元来区分驱动器是处于正常工作状态还是处于AD校正系数校正状态，只有当伺服驱动器处于正常工作状态时，伺服控制单元才使用AD校正单元校正后的数值。

优选地，AD信号选择单元受AD校正系数控制单元控制，输出第一、第二选择信号，分别控制模拟信号选择电路和参考电压选择电路。

优选地，当需要进行AD校正系数校正时，AD校正系数控制单元通过AD信号选择单元向模拟信号选择电路发出第二选择信号，选择参考电压Verf，并向参考电压选择电路发出第一选择信号，先选择参考电压Vref1，并记录AD校正单元转换后的电压数值Vact1，然后再选择参考电压Vref2，并再次记录AD校正单元转换后的电压数值Vact2，然后进行电压校正系数自校正。

本实用新型的优点在于能够快捷迅速地对AD校正比例系数和AD校正偏移系数都进行自动校正，保证伺服驱动器在任何时候都能获取准确的模拟量信号，进而获得良好的控制性能。

附图说明

图1 现有技术中进行AD校正系数的示意图。

图2 本实用新型的一种具有AD校正系数自校正的伺服驱动器的系统结构图。

图3 本实用新型的参考电压电路的电路图。

图4 本实用新型的参考电压选择电路的电路图。

图5 本实用新型的模拟信号选择电路的电路图。

图6 本实用新型的模拟信号调理电路的电路图。

具体实施方式

结合具体实施例对本实用新型进行具体说明如下：

1．本实用新型的伺服驱动器包括中央处理器（CPU）和至少1路AD通道模块，其系统构架如图2所示。其中，中央处理器包括AD校正系数存储单元，AD校正系数控制单元，AD校正单元，AD转换单元，AD信号选择单元和伺服控制单元，而AD通道模块包括模拟信号采集电路，参考电压电路，参考电压选择电路，模拟信号选择电路和模拟信号调理电路，其中参考电压电路连接至参考电压选择电路，模拟信号采集电路与参考电压选择电路军连接至模拟信号选择电路，模拟信号选择电路、AD转换单元、AD校正单元、伺服控制单元、AD信号选择单元依次串联，同时AD校正系数存储单元、AD校正系数控制单元均与AD校正单元连接，AD校正系数控制单元同时连接至AD校正系数存储单元和AD信号选择单元，AD信号选择单元的两路输出分别连接至模拟信号选择电路和参考电压选择。

其中

模拟信号采集电路：用于将伺服驱动器控制需要的各类反馈量（比如电流，温度，电压）均转换为模拟电压量Vasp。

参考电压电路：为校正AD校正系数提供基准参考电压，由于需要校正AD校正比例系数和AD校正偏移系数，参考电压电路提供两路基准参考电压，分别记为Vref1和Vref2，如图3所示。

参考电压选择电路：用于选择Vref1和Vref2，如图4所示。图中，RefSel为输入选择信号，Vref为输出参考电压。当RefSel=0时，Vref连接至Vref2；当RefSel=1时，Vref连接至Vref1。

模拟信号选择电路：用于选择参考电压Verf和采集到的模拟电压量Vasp，如图5所示。图中，AscSel为输入选择信号，Vascin为输出信号。当AscSel=0时，Vascin连接至Vasp；当AscSel=1时，Vascin连接至Vref。

模拟信号调理电路：用于对Vascin进行调理，使调理后的模拟电压信号Vascout满足后续AD转换单元的输入要求。图6仅为一种示例，最终电路根据实际情况，可以调整。

AD转换单元：对调理后的模拟电压信号Vascout进行AD转换，转换后的数字量送给CPU的AD校正单元。

而中央处理器所包括的

AD校正单元：对转换后的数字量按式(1.1)进行AD校正，并将校正后的数值送给伺服控制单元，其中计算时需要的AD校正比例系数和AD校正偏移系数来自AD校正系数存储单元。

伺服控制单元：执行伺服驱动器的整体控制。由AD信号选择单元来区分驱动器是处于正常工作状态还是处于AD校正系数校正状态。只有当驱动器处于正常工作状态时，伺服控制单元才使用AD校正单元校正后的数值。

AD校正系数存储单元：用于存储校正后的AD校正系数，并为AD校正单元提供AD校正系数。

AD信号选择单元：受AD校正系数控制单元控制，输出两路选择信号AscSel和RefSel，分别控制模拟信号选择电路和参考电压选择电路。

AD校正系数控制单元为AD校正系数自校正的主单元。当需要进行AD校正系数校正时，执行以下步骤：

AD校正系数控制单元向模拟信号选择电路发出选择信号，使AD信号选择单元输出的AscSel=1，即将参考电压信号连接至AD转换通道。

AD校正系数控制单元向参考电压选择电路发出选择信号，使AD信号选择单元输出的RefSel=1，即将参考电压信号Vref1连接至AD转换通道。

记录此时AD校正单元转换后的数值，记为Vact1。

AD校正系数控制单元向参考电压选择电路发出选择信号，使AD信号选择单元输出的RefSel=0，即将参考电压信号Vref2连接至AD转换通道。

记录此时AD校正单元转换后的数值，记为Vact2。

按照式(1.2)和式(1.3)计算新的AD校正比例系数g2和AD校正偏移系数o₂。

式中，g₁和o₁分别为校正前的AD校正比例系数和AD校正偏移系数。

保存新的AD校正比例系数g₂和AD校正偏移系数o₂至AD校正系数存储单元。

AD校正系数控制单元向AD信号选择单元发出选择信号，使AD信号选择单元输出的AscSel=0，即将反馈量模拟电压信号连接至AD转换通道。此时，AD校正系数自校正过程结束，驱动器恢复正常工作。

尽管已描述了本实用的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种具有AD校正系数自校正的伺服驱动器，其特征在于：所述伺服驱动器包括中央处理器和至少1路AD通道模块，其中，中央处理器包括AD校正系数存储单元，AD校正系数控制单元，AD校正单元，AD转换单元，AD信号选择单元和伺服控制单元，而AD通道模块包括模拟信号采集电路，参考电压电路，参考电压选择电路，模拟信号选择电路和模拟信号调理电路，其中参考电压电路连接至参考电压选择电路，模拟信号采集电路与参考电压选择电路军连接至模拟信号选择电路，模拟信号选择电路、AD转换单元、AD校正单元、伺服控制单元、AD信号选择单元依次串联，同时AD校正系数存储单元、AD校正系数控制单元均与AD校正单元连接，AD校正系数控制单元同时连接至AD校正系数存储单元和AD信号选择单元，AD信号选择单元的两路输出分别连接至模拟信号选择电路和参考电压选择。

2.如权利要求1所述的伺服驱动器，其特征在于：所述参考电压电路为所述伺服驱动器校正AD校正系数提供两路基准参考电压，分别为参考电压Vref1和参考电压Vref2，而所述参考电压选择电路用于根据第一选择信号选择参考电压Vref1和参考电压Vref2中的一个作为参考电压Vref。

3.如权利要求2所述的伺服驱动器，其特征在于：模拟信号选择电路用于根据第二选择信号选择参考电压Verf和所述模拟信号采集电路采集到的模拟电压量Vasp中的一个作为输出电压Vascin。

4.如权利要求1所述的伺服驱动器，其特征在于：模拟信号调理电路用于对模拟信号选择电路输出的电压Vascin进行调理，使调理后的模拟电压信号Vascout满足后续AD转换单元的输入要求。

5.如权利要求4所述的伺服驱动器，其特征在于：模拟信号调理电路中，输出电压Vascin连接运放U2的正极输入端，运放U2的正极输入端通过相互并联的电阻R9和电容C8接地，运放U2的负极输入端通过相互并联的电阻R7和电容C9连接至运放U2的输出端，运放U2的输出端通过电阻R6连接至运放U3的负极输入端，运放U3的正极输入端分别连接有参考电压Vref3和接地的电容C3，运放U3的负极输入端通过相互并联的电阻R5和电容C10连接至运放U3的输出端，运放U3的输出端通过电阻R4输出调理电压Vascout。

6.如权利要求1所述的伺服驱动器，其特征在于：所述AD校正单元对转换后的数字量按公式 y=g*x+o进行AD校正，并将校正后的数值送给伺服控制单元，其中，x为AD校正之前的数字量，y为校正之后的数字量，g为AD校正比例系数，o为AD校正偏移系数，计算时需要的AD校正比例系数和AD校正偏移系数来自AD校正系数存储单元。

7.如权利要求1所述的伺服驱动器，其特征在于：伺服控制单元执行伺服驱动器的整体控制，由AD信号选择单元来区分驱动器是处于正常工作状态还是处于AD校正系数校正状态，只有当伺服驱动器处于正常工作状态时，伺服控制单元才使用AD校正单元校正后的数值。

8.如权利要求1所述的伺服驱动器，其特征在于：AD信号选择单元受AD校正系数控制单元控制，输出第一、第二选择信号，分别控制模拟信号选择电路和参考电压选择电路。

9.如权利要求3所述的伺服驱动器，其特征在于：当需要进行AD校正系数校正时，AD校正系数控制单元通过AD信号选择单元向模拟信号选择电路发出第二选择信号，选择参考电压Verf，并向参考电压选择电路发出第一选择信号，先选择参考电压Vref1，并记录AD校正单元转换后的电压数值Vact1，然后再选择参考电压Vref2，并再次记录AD校正单元转换后的电压数值Vact2，然后进行电压校正系数自校正。