CN212781719U - 一种支持多信号输入的舵机及其控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种支持多信号输入的舵机及其控制系统，所述舵机包括MCU、第一电阻和输入接口，所述MCU的PWM捕获引脚与所述第一电阻的一端连接，所述MCU的串口TX引脚和所述第一电阻的另一端与所述输入接口的信号引脚连接。舵机通过一个输入接口同时兼容串口控制和PWM控制两种控制方式，使舵机便于组建串联、并联或复合控制系统，输入接口的信号引脚接收到电平信号时，舵机MCU判断信号的类型从而切换自身的控制类。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人应用技术领域，尤其涉及一种支持多信号输入的舵机及其控制系统。
背景技术
舵机是一种位置或角度伺服驱动器，具有体型小、重量轻、扭矩大和精度高的特点，已广泛应用于机器人关节和遥控模型。按照信号处理不同分为模拟舵机和数字舵机，模拟舵机通过纯硬件检测PWM波控制转动，数字舵机通过内置MCU进行软件编程进行控制。数字舵机只需要发送一次控制数据即可让舵机持续工作。但目前存在的问题是，这种PWM的模拟舵机或是数字舵机需要占用大量的物理接口，每一个舵机接到控制器的单独接口上，接线复杂麻烦。
实用新型内容
为解决上述技术问题，提供一种支持多信号输入的舵机及其控制系统和控制方法，舵机既支持PWM控制也支持串口信号控制。
一种支持多信号输入的舵机，包括MCU、第一电阻和输入接口，所述MCU的PWM捕获引脚与所述第一电阻的一端连接，所述MCU的串口TX引脚和所述第一电阻的另一端与所述输入接口的信号引脚连接。
优选的，本实用新型还包括第二电阻，所述串口TX引脚和第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述输入接口的信号引脚连接。
优选的，所述输入接口还包括电源输入端，所述电源输入端包括接地引脚和正极引脚。
优选的，所述MCU还包括串口RX引脚，所述输入接口还包括接收引脚，所述串口RX引脚与所述接收引脚连接。
本实用新型还提供上述舵机的控制系统，包括主控制器和至少两个舵机，所述舵机依次串联形成串联舵机组，所述主控制器包括主MCU，所述主MCU的单总线串口针脚与所述串联舵机组连接。
优选的，所述主控制器还包括第三电阻和第四电阻，所述主MCU的PWM针脚与所述第三电阻一端连接，所述第三电阻另一端和所述单总线串口针脚与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端通过主控制器的串口输出端与所述舵机的输入接口连接。
本实用新型还提供另一种舵机的控制系统，包括主控制器和至少两个舵机，所述主控制器包括主MCU，所述舵机分别与所述主MCU的不同PWM针脚连接。
优选的，所述舵机包括输入接口和输出接口，多个舵机通过输入接口和输出接口依次串联形成串联舵机组，所述主MCU的单总线串口针脚与所述串联舵机组连接。
本实用新型还提供一种支持多信号输入舵机的控制方法，所述方法包括：主控制器发送电平信号给舵机；所述舵机通过输入接口将电平信号发送给舵机的MCU；MCU检测输入信号判断电平信号的类型；MCU根据信号类型切换至串口控制或PWM控制。
优选的，判断电平信号类型的方法包括：通过MCU检测所述电平信号的低电平，根据低电平的信息判断所述电平信号的类型。
与现有技术相比本实用新型的有益效果为：
1.舵机通过一个输入接口同时兼容串口控制和PWM控制两种控制方式，使舵机便于组建串联、并联或复合控制系统；2.输入接口的信号引脚接收到电平信号时，舵机MCU判断信号的类型从而切换自身的控制类型。
附图说明
图1是本实用新型的逻辑框图；
图2是实施例1的逻辑框图；
图3是实施例2的逻辑框图；
图4是实施例3的逻辑框图；
图5是实施例4的逻辑框图；
图6是支持多信号输入的舵机的控制方法流程图。
附图中标记：1-舵机，11-MCU，12-PWM捕获引脚，13-串口TX引脚，14-第一电阻，15-第二电阻，18-接收引脚，19-信号引脚，2-主控制器，21-主MCU，22-PWM针脚，23-单总线串口针脚，24-第四电阻，25-第三电阻，26-串口输出端，3-串口RX引脚。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
一种支持多信号输入的舵机，如图1所示，包括MCU11、第一电阻14和输入接口，MCU11的PWM捕获引脚12与第一电阻14的一端连接，MCU11的串口TX引脚13和第一电阻14的另一端与输入接口的信号引脚连接。
串口TX引脚13用于串口通讯，PWM捕获引脚12用于接收PWM信号，输入接口的信号引脚接收到电平信号时，可以通过串口TX引脚13向MCU11发送电平信号，也可以通过第一电阻14和PWM捕获引脚12向MCU11发送电平信号，第一电阻14用于PWM信号的阻抗匹配，串口TX引脚13和PWM捕获引脚12分别将电平信号发送给MCU11，MCU11根据电平信号中的低电平信号判断电平信号的类型，其中PWM控制的脉冲电平信号高低起伏，低电平时间长，串口控制的电平信号平稳，低电平时间短，选择PWM捕获引脚12或串口TX引脚13用于通讯，将另一引脚关闭，使舵机1通过一个输入接口同时兼容串口信号和PWM两种控制方式，使舵机1便于组建串联、并联或复合控制系统。
输入接口还可以包括电源输入端，所述电源输入端包括接地引脚和正极引脚，信号引脚19用于传输控制信号或数据，电源输入端用于为舵机1提供驱动电压，为MCU11提供工作电压。串口通讯中，舵机1可以通过一个信号引脚进行收发信号，即输入接口设有3个引脚。
第一电阻14可以是无感电阻，防止传输信号过程中产生震荡。在一个具体实施例中，第一电阻采用1000欧的贴片电阻。
实施例1
输入接口还设有接收引脚18，如图2所示，MCU11还包括串口RX引脚3，串口TX引脚13与信号引脚19连接，串口RX引脚3与接收引脚18连接，PWM捕获引脚12与第一电阻14一端连接，第一电阻14另一端与信号引脚19连接。在串口通讯下，串口TX引脚13通过信号引脚19发送信号，串口RX引脚3通过接收引脚18接收信号；在PWM控制下，串口TX引脚13和串口RX引脚3关闭，PWM信号通过第一电阻14和PWM捕获引脚12发送给MCU11。第一电阻14用于PWM信号的阻抗匹配。
信号引脚19和串口TX引脚之间，接收引脚和RX针脚之间还可以分别连接一个低阻值电阻，用于保护MCU。
实施例2
本实用新型还包括第二电阻15，如图3所示，MCU11的PWM捕获引脚12与第一电阻14一端连接，MCU11的串口TX引脚13和第一电阻14的另一端与第二电阻15的一端连接，第二电阻15的另一端与输入接口的信号引脚19连接。
第二电阻15用于串口控制信号的阻抗匹配，也可以用于保护MCU。第二电阻15可以采低阻值电阻，在一个具体实施例中，采用阻值为100欧的电阻。
实施例3
一种采用上述舵机的串联控制系统，如图4所示，包括主控制器2和两个或多个舵机1，舵机1依次串联组成串联舵机组，主控制器2包括主MCU21，主MCU21的单总线串口针脚23与所述串联舵机组连接。
舵机1可以设有输入接口和输出接口，多个舵机通过接入接口和输出接口进行串联。其中，输出接口与输入接口连接。
具体实施例中，主控制器设有串口输出端26，单总线串口针脚23与串口输出端26的信号引脚连接，串口输出端26与串联舵机组的一个自由输入接口连接，组成串口通讯控制系统。主控制器2通过一个串口输出端26控制多个舵机1，利于节省资源，但其中一个舵机出现故障时，可能影响下游舵机的控制。
实施例4
与实施例3不同的是，主控制器2还包括第三电阻25和第四电阻24，如图5所示，主MCU21的PWM针脚22与第三电阻25一端连接，第三电阻25另一端和单总线串口针脚23与第四电阻24的一端连接，第四电阻24的另一端通过主控制器的串口输出端26与所述舵机的输入接口连接。第三电阻25用于PWM信号的阻抗匹配，第四电阻24用于串口控制信号的阻抗匹配和保护单总线串口针脚23，第四电阻24的另一端作为信号输出端，使串口输出端26兼容PWM控制信号和串口控制信号。
实施例5
一种舵机组成的并联控制系统，如图4所示，包括主控制器2和两个或多个舵机1，主控制器2包括主MCU21，主MCU21设有多个PWM针脚22，舵机1分别与不同的PWM针脚22连接。
主MCU21通过不同的PWM针脚控制不同的舵机工作。主MCU21对于每个舵机都是独立控制的，其中一个舵机出现故障，不影响其它舵机的工作，但是需要多个PWM控制接口，占用的资源较多。
多个舵机1依次串联形成串联舵机组，主MCU21的单总线串口针脚23与所述串联舵机组连接。主MCU21通过串口控制的方式与串联舵机组连接，通过PWM控制的方式分别控制不同的舵机，通过复合的方式组建控制系统。可以根据舵机安装部位的特性选择控制系统的组建方式。本实用新型提供的舵机，同时兼容PWM控制和串口控制两种模式，便于组网。
本实用新型还提供一种支持多信号输入的舵机的控制方法，如图6所示，所述方法包括：
步骤101：主控制器发送电平信号给舵机。
步骤102：所述舵机通过输入接口将电平信号发送给舵机的MCU。接收到电平信号后，输入接口的信号端可以向串口TX引脚发送电平信号，也可以通过第一电阻向PWM捕获引脚发送电平信号。
步骤103：所述MCU检测输入电平信号，并判断电平信号的类型。
步骤104：所述MCU根据电平信号类型切换至串口控制或PWM控制。
步骤103中，判断电平信号类型的方法包括：通过MCU检测所述电平信号的低电平，根据低电平的信息判断所述控制信号的类型。PWM控制的脉冲电平信号，低电平时间长，而串口控制的电平信号平稳，低电平时间短，可以通过低电平时长判断电平信号的类型。
在一个具体实施例中，在检测到低电平时间短时，判断电平信号为串口控制信号；通过MCU关闭PWM捕获引脚，使用串口TX引脚进行通讯。在检测到低电平时间长，判断电平信号为PWM控制信号，通过MCU关闭串口TX引脚，通过PWM捕获引脚进行通讯。
在一个具体实施例中，舵机1采用STM32F030F4P6型号的MCU。PWM信号的高电平电压为5V，串口通讯的信号电压为3.3V，因此第一电阻14还可以防止PWM信号对串口TX引脚造成影响，所述输入接口或输出接口采用TTL串口的连接方式，所述串口控制采用异步串行通信协议。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种支持多信号输入的舵机，其特征在于，包括MCU、第一电阻和输入接口，所述MCU的PWM捕获引脚与所述第一电阻的一端连接，所述MCU的串口TX引脚和所述第一电阻的另一端与所述输入接口的信号引脚连接。
2.根据权利要求1所述的支持多信号输入的舵机，其特征在于，还包括第二电阻，所述串口TX引脚和第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述输入接口的信号引脚连接。
3.根据权利要求1所述的支持多信号输入的舵机，其特征在于，所述输入接口还包括电源输入端，所述电源输入端包括接地引脚和正极引脚。
4.根据权利要求1所述的支持多信号输入的舵机，其特征在于，所述MCU还包括串口RX引脚，所述输入接口还包括接收引脚，所述串口RX引脚与所述接收引脚连接。
5.一种采用权利要求1～3任一项所述舵机的控制系统，其特征在于，包括主控制器和至少两个舵机，所述舵机依次串联形成串联舵机组，
所述主控制器包括主MCU，所述主MCU的单总线串口针脚与所述串联舵机组连接。
6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述主控制器还包括第三电阻和第四电阻，所述主MCU的PWM针脚与所述第三电阻一端连接，所述第三电阻另一端和所述单总线串口针脚与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端通过主控制器的串口输出端与所述舵机的输入接口连接。
7.一种采用权利要求1～3任一项所述舵机的控制系统，其特征在于，包括主控制器和至少两个舵机，
所述主控制器包括主MCU，所述舵机分别与所述主控制器的不同PWM针脚连接。
8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述舵机包括输入接口和输出接口，多个舵机通过输入接口和输出接口依次串联形成串联舵机组，所述主MCU的单总线串口针脚与所述串联舵机组连接。
Priority Applications (1)
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| CN202021244454.0U CN212781719U (zh) | 2020-06-29 | 2020-06-29 | 一种支持多信号输入的舵机及其控制系统 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN111752197A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-10-09 | 杭州众灵科技有限公司 | 一种支持多信号输入的舵机及其控制系统和控制方法 |
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