CN209945693U

CN209945693U - 一种舵机异常自动检测系统

Info

Publication number: CN209945693U
Application number: CN201920774941.9U
Authority: CN
Inventors: 曹辉; 曹邦武; 李道军; 杨士义
Original assignee: Luoyang Leiyun Technology Co Ltd
Current assignee: Luoyang Leiyun Technology Co Ltd
Priority date: 2019-05-28
Filing date: 2019-05-28
Publication date: 2020-01-14
Anticipated expiration: 2029-05-28

Abstract

一种舵机异常自动检测系统，包括两个用于舵机角度信号检测的角度检测装置、两个用于舵机电流检测的电流检测装置、滤波模块、信号放大模块、A/D转换模块，用于进行数据处理和系统控制的DSP,角度检测装置切换模块，舵机驱动模块，存储模块和报警模块；本实用新型可以实时监控舵机工作状态，准确判定舵机异常原因，及时进行异常报警，并通过无线模块将异常信号检测数据传递给地面工作人员，结构简单，易于实现，检测全面，可以有效地减少异常情况给舵机及控制装置带来进一步的损害。

Description

一种舵机异常自动检测系统

技术领域

本实用新型涉及舵机智能控制技术领域，尤其是涉及了一种舵机异常自动检测系统。

背景技术

舵机是无人机、制导武器等的飞行系统的执行机构，是一种高精度的位置伺服系统，其工作原理是接受上位机给出的控制信号，经功率放大驱动舵机动作，通过控制舵机来操纵飞行系统舵面的偏转，从而进行飞行姿态和飞行轨迹的调整，最终使飞行系统够按照预定的轨迹飞行。

通常，舵机控制系统可以分为电控部分和机械部分，机械部分通常情况下不会发生突发性故障，而是随着工作时间的增加逐渐出现性能下降、疲劳断裂等故障；电控部分由控制电路、无刷直流电机和角度传感器三部分组成，电机和角度传感器在运行过程中可能出现突发性故障，控制电路由于元器件的损坏或故障也可能出现突发性故障。目前常用的舵机异常检测系统，主要通过检测舵机工作电流是否异于正常值，或检测舵机转动角度是否异于预设值，从而判断舵机是否存在故障，而较少考虑到检测所用传感器自身故障造成舵机异常的问题。

实用新型内容

为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种舵机异常自动检测系统，结构简单，可有效检测舵机的工作异常，及时报警和停止工作，消除安全隐患。

为实现上述目的，本实用新型采样如下技术方案：

一种舵机异常自动检测系统，包括两个用于舵机角度信号检测的角度检测装置a（1）和角度检测装置b（2）、两个用于舵机电流信号检测的电流检测装置a（3）和电流检测装置b（4）、滤波模块（5）、信号放大模块（6）、A/D转换模块（7），用于进行数据处理和系统控制的DSP（8）,角度检测装置切换模块（9），电流检测装置切换模块（10），舵机驱动模块（11），存储模块（12），报警模块（13）；所述角度检测装置a（1）、角度检测装置b（2）、电流检测装置a（3）、电流检测装置b（4）的输出端与所述滤波模块（5）的输入端相连，所述滤波模块的（5）的输出端与所述信号放大模块（6）的输入端相连，所述信号放大模块（6）的输出端与所述A/D转换模块（7）的输入端相连，所述A/D转换模块（7）的输出端与所述DSP（8）的输入端相连，所述DSP（8）的输出端与所述报警模块（13）的输入端相连；所述DSP（8）的输出端通过舵机驱动模块（11）与舵机相连；所述DSP（8）的输出端通过角度检测装置切换模块（9）分别与角度检测装置a（1）和角度检测装置b（2）相连；所述DSP（8）的输出端通过电流检测装置切换模块（10）分别与电流检测装置a（3）和电流检测装置b（4）相连。

优选的，所述角度检测装置a（1）和角度检测装置b（2）为安装在舵机主轴上的同样型号的霍尔式角度传感器。

优选的，所述电流检测装置a（3）和电流检测装置b（4）为安装在舵机供电电路上的同样型号的霍尔电流传感器。

优选的，所述DSP（8）外接存储模块（12），所述存储模块选用FLASH存储器。

优选的，所述报警模块（13）包括可以发出警报音的蜂鸣器和可以向工作人员发送异常信号检测数据的无线通信模块。

由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下有益效果：通过设置两个角度检测装置和电流检测装置，可以实时监控舵机及其电路工作状态，准确判定检测装置是否出现故障或舵机系统是否出现异常，并能及时切换故障装置；在出现异常情况时，可以发出警报声，并通过无线模块将异常信号检测数据传递给地面工作人员；工作人员根据接收的检测数据，可以及时更换故障装置，保证设备安全运行，系统结构简单，易于实现，检测全面，可以有效地减少异常情况给舵机及控制装置带来进一步的损害。

附图说明

图1为本实用新型检测系统结构示意图。

图中：1、角度检测装置a；2、角度检测装置b；3、电流检测装置a；4、电流检测装置b；5、滤波模块； 6、信号放大模块；7、A/D转换模块；8、DSP；9、角度检测装置切换模块；10、电流检测装置切换模块；11、舵机驱动模块；12、存储模块；13、报警模块。

具体实施方式

通过下面的实施例可以详细的解释本实用新型，公开本实用新型的目的旨在保护本实用新型范围内的一切技术改进，本实用新型并不局限于下面的实施例。

如图1所示，本实用新型一种舵机异常自动检测系统包括两个用于舵机角度信号检测的角度检测装置a（1）和角度检测装置b（2）、两个用于舵机电流信号检测的电流检测装置a（3）和电流检测装置b（4）、滤波模块（5）、信号放大模块（6）、A/D转换模块（7），用于进行数据处理和系统控制的DSP（8）,角度检测装置切换模块（9），电流检测装置切换模块（10），舵机驱动模块（11），存储模块（12），报警模块（13）。

所述角度检测装置a（1）和角度检测装置b（2）为同样型号的霍尔式角度传感器，它们安装在舵机同一主轴上，用于进行舵机角度位置信息检测；电流检测装置a（3）和电流检测装置b（4）为同样型号的霍尔电流传感器，安装在舵机的同一供电电路上，用于进行供电电路的电流信号检测。

所述角度检测装置a（1）、角度检测装置b（2）、电流检测装置a（3）、电流检测装置b（4）的输出端与所述滤波模块（5）的输入端相连，利用滤波模块（5）对检测信号进行滤波，以减少信号的外接噪声干扰，滤波模块（5）为两块并连的双通道可调低通滤波器LTC6603。

所述滤波模块的（5）的输出端与所述信号放大模块（6）的输入端相连，利用信号放大模块（6）对滤波后的检测信号进行隔离放大，信号放大模块（6）为两块并连的高速双通道隔离放大器ICPL-2630。

所述信号放大模块（6）的输出端与所述A/D转换模块（7）的输入端相连，利用A/D转换模块（7）将检测到的四路模拟信号转换为数字信号，A/D转换模块（7）为四通道16位模数转换器ADS5263。

所述A/D转换模块（7）的输出端与所述DSP（8）的输入端相连，将转换的数字信号传送到DSP（8）中进行异常判断和处理；DSP（8）根据角度检测装置a（1）、角度检测装置b（2）、电流检测装置a（3）、电流检测装置b（4）的检测值，结合存储模块（12）中存储的检测阈值和舵机预设轨迹信息，判断舵机是否出现异常及异常类型；若判定角度检测装置出现故障，通过与角度检测装置a（1）和角度检测装置b（2）相连的角度检测装置切换模块（9）将故障的角度检测装置停止使用；若判定电流检测装置出现故障，通过与电流检测装置a（3）和电流检测装置b（4）相连的电流检测装置切换模块（10）将故障的电流检测装置停止使用。

所述DSP（8）的输出端通过舵机驱动模块（11）与舵机相连；当DSP（8）判定舵机转动角度没有到达预设位置，DSP（8）计算角度补偿值，并通过舵机驱动模块（11）驱动舵机转动至预设位置。

所述DSP（8）的输出端与所述报警模块（13）的输入端相连，所述报警模块（13）包括可以发出警报音的蜂鸣器和可以向工作人员发送异常信号检测数据的无线通信模块；当DSP（8）判定舵机出现异常信号后，通过报警模块（13）向工作人员发送不同类型的警报声，以通知工作人员出现了何种异常情况；DSP（8）还可以通过报警模块（13）的无线通信模块将存储在存储模块（12）中的异常信号检测数据发送给工作人员，以进行后续研究分析。

所述DSP（8）外接存储模块（12），存储模块（12）用于存储角度检测阈值、电流检测阈值、舵机预设轨迹信息等用于进行异常检测判断的相关数据信息；存储模块（12）还用于存储舵机运行过程中的DSP（8）发送的异常信号检测数据，以便于工作人员进行故障检测、装置更换和舵机后续研究；所述存储模块选用FLASH存储器，在断电情况下仍能保持所存储数据的完整性。

实施本实用新型所述检测系统时，角度检测装置a（1）、角度检测装置b（2）、电流检测装置a（3）、电流检测装置b（4）实时检测舵机转动角度和工作电流，并将检测值经过滤波、放大、模数转换传送到DSP（8）中，DSP（8）同时对角度信号和电流信号进行检测判断。

角度信号检测判断：DSP（8）计算角度检测装置a（1）与角度检测装置b（2）所检测的角度值的差值，若差值小于存储模块（12）中预存的角度检测装置故障阈值，则DSP（8）判定两个角度检测装置均工作正常，若差值大于或等于存储模块（12）中存储的角度故障阈值，则DSP（8）判定有一个角度检测装置存在故障。

若DSP（8）判定两个角度检测装置均工作正常，DSP（8）计算角度检测装置a（1）与角度检测装置b（2）所检测的角度值的平均值，然后将该平均值与该时刻舵机预设角度位置相比较，若与预设角度位置不一致，DSP（8）根据角度平均值计算角度补偿值，并通过舵机驱动模块（11）驱动舵机转动至预设位置，DSP（8）向工作人员发出舵机位置偏离警报音。

若DSP（8）判定存在角度检测装置故障，DSP（8）根据预设角度位置解算角度辨识模型，检测角度值接近角度辨识模型输出值的角度检测装置为正常工作状态，另一路角度检测装置为故障装置；DSP（8）通过角度检测装置切换模块（9）将故障的角度检测装置停止使用，通过报警模块（13）向工作人员发出角度检测装置故障警报音；正常工作状态的角度检测装置可继续进行角度检测工作，直到接收到舵机停止工作命令。

电流信号检测判断：DSP（8）计算电流检测装置a（3）与电流检测装置b（4）所检测的电流值的差值，若差值小于存储模块（12）中预存的电流检测装置故障阈值，则DSP（8）判定两个电流检测装置均工作正常，若差值大于或等于存储模块（12）中存储的电流检测装置故障阈值，则DSP（8）判定有一个电流检测装置存在故障。

若DSP（8）判定两个电流检测装置均工作正常，DSP（8）计算电流检测装置a（3）与电流检测装置b（4）所检测的电流值的平均值，然后将该平均值与电路正常工作阈值相比较，若大于电路正常工作阈值，DSP（8）判定出现舵机堵转，并通过报警模块（13）向工作人员发出舵机堵转警报音，以提醒工作人员进行后续处理。

若DSP（8）判定存在电流检测装置故障，DSP（8）将两路电流检测值分别与电路正常工作阈值进行比较，接近电路正常工作阈值的电流检测装置为正常工作状态，另一路电流检测装置为故障装置；DSP（8）通过电流检测装置切换模块（10）将故障的电流检测装置停止使用，通过报警模块（13）向工作人员发出电流检测装置故障警报音；正常工作状态的电流检测装置可继续进行电流检测工作，直到接收到舵机停止工作命令。

本实用新型未详述部分为现有技术。

Claims

1.一种舵机异常自动检测系统，其特征是：包括两个用于舵机角度信号检测的角度检测装置a（1）和角度检测装置b（2）、两个用于舵机电流信号检测的电流检测装置a（3）和电流检测装置b（4）、滤波模块（5）、信号放大模块（6）、A/D转换模块（7），用于进行数据处理和系统控制的DSP（8）,角度检测装置切换模块（9），电流检测装置切换模块（10），舵机驱动模块（11），存储模块（12），报警模块（13）；所述角度检测装置a（1）、角度检测装置b（2）、电流检测装置a（3）、电流检测装置b（4）的输出端与所述滤波模块（5）的输入端相连，所述滤波模块（5）的输出端与所述信号放大模块（6）的输入端相连，所述信号放大模块（6）的输出端与所述A/D转换模块（7）的输入端相连，所述A/D转换模块（7）的输出端与所述DSP（8）的输入端相连，所述DSP（8）的输出端与所述报警模块（13）的输入端相连；所述DSP（8）的输出端通过舵机驱动模块（11）与舵机相连；所述DSP（8）的输出端通过角度检测装置切换模块（9）分别与角度检测装置a（1）和角度检测装置b（2）相连；所述DSP（8）的输出端通过电流检测装置切换模块（10）分别与电流检测装置a（3）和电流检测装置b（4）相连。

2.如权利要求1所述的一种舵机异常自动检测系统，其特征是：所述角度检测装置a（1）和角度检测装置b（2）为安装在舵机主轴上的同样型号的霍尔式角度传感器。

3.如权利要求1所述的一种舵机异常自动检测系统，其特征是：所述电流检测装置a（3）和电流检测装置b（4）为安装在舵机供电电路上的同样型号的霍尔电流传感器。

4.如权利要求1所述的一种舵机异常自动检测系统，其特征是：所述DSP（8）外接存储模块（12），所述存储模块选用FLASH存储器。

5.如权利要求1所述的一种舵机异常自动检测系统，其特征是：所述报警模块（13）包括可以发出警报音的蜂鸣器和可以向工作人员发送异常信号检测数据的无线通信模块。