CN209642574U - 具有抗干扰功能的伺服电机驱动控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有抗干扰功能的伺服电机驱动控制电路，包括控制单元、转换单元和差分驱动单元，控制单元接收并输入相应的多路控制命令到转换单元，转换单元通过数据总线接收控制命令并进行分析处理后转换为多路控制信号发送给差分驱动单元，差分驱动单元包括差分驱动主控板和与控制信号路数相等的差分转接器，差分驱动主控板的输入端接收转换单元的多路控制信号，并将多路控制信号进行拆分形成多组单路驱动信号，将多组单路驱动信号分别发送给对应的差分转换器，每一所述差分转换器将一组单路驱动信号发送给对应的一个伺服电机的驱动单元进行驱动，本实用新型能够在控制信号的传递过程中进行保护，实现精度高及抗干扰能力强。
Description
技术领域
本实用新型涉及伺服电机的控制技术领域，尤其涉及一种提高伺服电机的具有抗干扰功能的伺服电机驱动控制电路。
背景技术
伺服系统，是指物体的位置、方法、状态等输出，能够跟随输入量(或给定量)的任意变化而变化的自动控制系统，而在自动控制系统中，能够以一定的准确度响应控制信号的系统称为随动系统，亦称伺服系统。
伺服的主要任务是按控制命令的要求，对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制得非常灵活方便，伺服系统柜的发展经历了由液压到电气的过程，伺服电机系统具有精度高、工作可靠、控制简单和成本较低的特点而被广泛应用，但是在传输过程容易受到干扰，使测量精度降低，无法实现对微小电容的精确测量，而降低系统的跟随精度及跟随速度，同时由于测量精度不高，高度跟随算法一般采用传统的PID控制算法，虽能保证系统的稳定，但是跟随速度和精度却不尽人意。
实用新型内容
针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种具有抗干扰功能的伺服电机驱动控制电路，能够在控制信号的传递过程中进行保护，实现精度高及抗干扰能力强的目的。
为实现上述目的，本实用新型提供一种具有抗干扰功能的伺服电机驱动控制电路，包括控制单元、转换单元和差分驱动单元，所述控制单元与上位机连接，以接收并输入相应的多路控制命令到转换单元，所述转换单元通过数据总线接收所述控制命令并进行分析处理后转换为多路控制信号发送给差分驱动单元，所述差分驱动单元包括差分驱动主控板和与控制信号路数相等的差分转接器，所述差分驱动主控板的输入端接收所述转换单元的多路控制信号，并将多路控制信号进行拆分形成多组单路驱动信号，将多组单路驱动信号分别发送给对应的差分转换器，每一所述差分转换器将一组单路驱动信号发送给对应的一个伺服电机的驱动单元进行驱动。
其中，还包括过压保护单元，所述过压保护单元包括多组电位器，每个所述电位器一端耦接与所述差分转接器和差分驱动主控板之间，另一端接地。
其中，所述转换单元包括CPLD芯片单元和DSP微处理器单元，所述 CPLD芯片单元接收所述控制单元的控制指令并进行识别分析后通过反向器发送给DSP微处理器单元，所述DSP微处理器单元接收所述控制指令，对所述控制指令进行运算后生成控制信号发送给差分驱动主控板。
其中，所述CPLD芯片单元的型号为LC4128V/4256V-75T144I，所述DSP 微处理器单元的型号为ATXY_432。
其中，还包括分离单元，所述分离单元一端与输出输入端口和地连接、另一端与转换单元。
其中，所述分离单元包括光电耦合器、二极管和电阻，所述光电耦合器的一端经过二极管、电阻与输出输入端口及地连接，所述光电耦合器的另一端与转换单元连接。
其中，还包括电源单元，所述电源单元分别与所述转换单元、控制单元、差分驱动主控板和至少两个差分转接器连接。
其中，所述转换单元还无线连接手持设置，所述转换单元还连接面板调试单元。
本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型提供的具有抗干扰功能的伺服电机驱动控制电路，设置差分单元，且差分单元包括差分驱动主控板和至少两个差分转接器，通过转换单元将控制单元的多路控制命令进行分析处理后输出多路控制信号给差分单元，差分单元的差分驱动主控板接收转换单元的多路控制信号，并将多路控制信号进行拆分形成多组单路驱动信号，将多组单路驱动信号分别发送给对应的差分转换器，每一差分转换器将一组单路驱动信号发送给对应的一个伺服电机的驱动单元进行驱动，实现每个伺服电机的驱动单元都单独收到驱动信号，使得每路驱动信号的传输过程不会出现相互干扰，控制精度高的特点，降低了驱动信号之间的相互干扰，提高了驱动能力。
附图说明
图1为本实用新型的方框图；
图2为本实用新型的第二方框图；
图3为本实用新型的差分驱动单元的电路图；
图4为为本实用新型的过压保护单元的电路图；
图5本实用新型的缓冲单元的电路图；
图6为本实用新型的分离单元的电路图。
主要元件符号说明如下：
1、控制单元 2、转换单元
21、CPLD芯片单元 22、DSP微处理器单元
23、反向器 4、差分驱动单元
41、差分驱动主控板 42、差分转接器
6、分离单元 7、输出输入端口
8、电源单元 9、手持设置
10、面板调试单元 3、数据总线。
具体实施方式
为了更清楚地表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。
请参阅图1，本实用新型的具有抗干扰功能的伺服电机驱动控制电路，包括控制单元1、转换单元2和差分驱动单元4，控制单元1与上位机连接，以接收并输入相应的多路控制命令到转换单元2，转换单元2通过数据总线3接收控制命令并进行分析处理后转换为多路控制信号发送给差分驱动单元4，差分驱动单元4包括差分驱动主控板41和与控制信号路数相等的差分转接器42，差分驱动主控板41的输入端接收转换单元2的多路控制信号，并将多路控制信号进行拆分形成多组单路驱动信号，将多组单路驱动信号分别发送给对应的差分转换器 42，每一差分转换器42将一组单路驱动信号发送给对应的一个伺服电机的驱动单元进行驱动，每一个驱动信号对以一个伺服电机的驱动，比如差分驱动单元4 的芯片型号为AM26LS31C,差分驱动主控板的输入端XP、XD、YP、YD均与转换单元2连接、输出端X、Y、Z分别连接差分转接器42，比如差分转接器的型号为CONNECTOR DB15-3，且差分转接器连接伺服电机驱动，差分转接器将控制信号差分为两组，且分别通过引脚XCLR和YCLR与伺服电机的驱动单元连接，将控制信号进行差分，实现每个伺服电机的驱动单元都单独收到驱动信号，使得每路驱动信号的传输过程不会出现相互干扰，控制精度高的特点，降低了驱动信号之间的相互干扰，提高了驱动能力。
在本实施例中，而为了保护差分驱动单元4，还包括过压保护单元6，过压保护单元6包括多个电位器RV，电位器RV的一端接于在差分驱动主控板41 与差分转接器42连接的每个引脚之间，另一端接地，在接入的伺服电机的驱动单元电压过大时，可以起到预制作用，实现对分驱动单元4的保护，电位器的型号为MLVS0603E10，以电位器RV1为例，电位器RV1的输入端连接差分驱动主控板41的输出引脚XPU+，另一端接地，实现对分驱动单元4的引脚XPU+ 的保护。
在本实施例中，转换单元2包括CPLD芯片单元21和DSP微处理器单元 22，CPLD芯片单元21接收控制单元1的控制指令并进行识别分析后通过反向器发送给DSP微处理器单元22，DSP微处理器单元22接收控制指令，对控制指令进行运算后生成控制信号发送给差分驱动主控板41，设置CPLD芯片单元 21和DSP微处理器单元22将编码及运动运算的功能分开，进一步提高控制的精度以及抗干扰性，且在CPLD芯片单元21和DSP微处理器单元22之间通过反向器进行耦接，使得控制信号在传输的过程中，避免出现干扰和衰减，整体提高信号传输的稳定性；进一步地，CPLD芯片单元的型号为LC4128V/4256V-75T144I， DSP微处理器单元的型号为ATXY_432，这两种芯片可同时传输多组信号，分别通过多组引脚进行传输，此时，设置多个反向器23，因为反相器23可以对每个引脚的信号起到缓冲及防止反向传输的功能及作用，以其中一个反向器23为例，反向器的型号为74LS04，以其引脚3通过电阻R8连接电源，且该引脚同时连接 CPLD芯片单元21的引脚INT_XY，运算放大器的引脚4连接DSP微处理器单元22的引脚INT3，实现在对控制信号进行编码及运算的同时，保证每一组信号的传输稳定性，整体提高驱动精度及降低传输过程中环境因素的干扰。
在本实施例，参阅图4-图6，为了方便对控制单元1输入控制指令，或者实现对控制电路的输出输入，还设置有分离单元6，分离单元6一端连接转换单元2、另一端连接输出输入端口7，输出输入端口7可以接收信号到控制电路中，也可以传输信号到外界设备中，而为了防止输出及输入的相互干扰，如果直接将转换单元2与输出输入端口7连接，转换单元2容易受到损害，因此在转换单元 2和输出输入端口7之间耦接分离单元6，起到一定的保护作用，而分离单元6 包括光电耦合器、二极管和电阻，光电耦合器的一端经过二极管、电阻与转换单元2，光电耦合器的另一端与输出输入端口7和地连接，而同样地，分离单元6 包括多组光电耦合器、二极管和电阻，比如光电耦合器的型号为PS2501L2，以光电耦合器为U9为例子，光电耦合器U9的引脚2和引脚4经过二极管D1、电阻R23与输出输入端口7的引脚XLIM+和XLIM连接，且光电耦合器U9的引脚1与电源连接，光电耦合器U9的引脚7和8分别通过转换单元2的DSP微处理器单元22的引脚LIM1和LIM0连接，当输出输入端口通过引脚XLIM+和 XLIM接入的电压时，光电耦合器U9将电信号转为光信号再转换为电信号通过转换单元2的DSP微处理器单元22的引脚LIM1和LIM0传输给DSP微处理器单元22，实现信号的传递；还包括电源单元8，电源单元8分别与CPLD芯片单元21、DSP微处理器单元22、控制单元1和差分驱动单元4连接，并未与之连接的单元进行供电；为了方便对所需的驱动数据进行调整，CPLD芯片单元21 还连接手持设置9和面板调试单元10，其中，手持设备9与CPLD芯片单元21 为无线连接，比如通过蓝牙、WiFi或其他无线连接方式，实现远程操控，而同时CPLD芯片单元21与面板调试单元10进行有线连接，面板调试单元10可以为带有显示界面及调节按键的调试面板，实现实时操控。
本实用新型的优势在于：
(1)伺服电机的驱动单元连接的地方通过差分驱动单元将信号进行差分，向对应的控制多个伺服电机的驱动单元，降低了驱动信号之间的相互干扰，提高了驱动能力；
(2)设置CPLD芯片单元和DSP微处理器单元，且在CPLD芯片单元和DSP 微处理器单元之间通过缓冲单元进行藕接，将编码及运动的功能分开，提高控制的精度以及抗干扰性，提供整体提高信号传输的稳定性；
(3)在输出输入端口和转换单元处理单元之间设置分离单元，实现对传输信号进行隔离保护。
以上公开的仅为本实用新型的一个或几个具体实施例，但是本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种具有抗干扰功能的伺服电机驱动控制电路，其特征在于，包括控制单元、转换单元和差分驱动单元，所述控制单元与上位机连接，以接收并输入相应的多路控制命令到转换单元，所述转换单元通过数据总线接收所述控制命令并进行分析处理后转换为多路控制信号发送给差分驱动单元，所述差分驱动单元包括差分驱动主控板和与控制信号的路数相等的差分转接器，所述差分驱动主控板的输入端接收所述转换单元的多路控制信号，并将多路控制信号进行拆分形成多组单路驱动信号，将多组单路驱动信号分别发送给对应的差分转换器，每一所述差分转换器将一组单路驱动信号发送给对应的一个伺服电机的驱动单元进行驱动。
2.根据权利要求1所述的具有抗干扰功能的伺服电机驱动控制电路，其特征在于，还包括过压保护单元，所述过压保护单元包括多组电位器，每个所述电位器一端耦接与所述差分转接器和差分驱动主控板之间，另一端接地。
3.根据权利要求2所述的具有抗干扰功能的伺服电机驱动控制电路，其特征在于，所述转换单元包括CPLD芯片单元和DSP微处理器单元，所述CPLD芯片单元接收所述控制单元的控制指令并进行识别分析后通过反向器发送给DSP微处理器单元，所述DSP微处理器单元接收所述控制指令，对所述控制指令进行运算后生成控制信号发送给差分驱动主控板。
4.根据权利要求3所述的具有抗干扰功能的伺服电机驱动控制电路，其特征在于，所述CPLD芯片单元的型号为LC4128V/4256V-75T144I，所述DSP微处理器单元的型号为ATXY_432。
5.根据权利要求1所述的具有抗干扰功能的伺服电机驱动控制电路，其特征在于，还包括分离单元，所述分离单元一端与输出输入端口和地连接、另一端与转换单元连接。
6.根据权利要求5所述的具有抗干扰功能的伺服电机驱动控制电路，其特征在于，所述分离单元包括光电耦合器、二极管和电阻，所述光电耦合器的一端经过二极管、电阻与输出输入端口及地连接，所述光电耦合器的另一端与转换单元连接。
7.根据权利要求1所述的具有抗干扰功能的伺服电机驱动控制电路，其特征在于，还包括电源单元，所述电源单元分别与所述转换单元、控制单元、差分驱动主控板和至少两个差分转接器连接。
8.根据权利要求1所述的具有抗干扰功能的伺服电机驱动控制电路，其特征在于，所述转换单元还无线连接手持设置，所述转换单元还连接面板调试单元。
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