本實(shí)用新型涉及機(jī)械控制領(lǐng)域,特別涉及到一種舵機(jī)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù):
近年來(lái),隨著機(jī)器人和航空模型等領(lǐng)域的不斷發(fā)展,舵機(jī)的使用越來(lái)越頻繁。舵機(jī)實(shí)質(zhì)上是一種伺服電機(jī),可通過(guò)PWM信號(hào)(Pulse Width Modulation脈沖寬度調(diào)制信號(hào))給定轉(zhuǎn)角信息使舵機(jī)帶著負(fù)載旋轉(zhuǎn)至指定角度,并且能夠在指定角度保持、承受一定的扭矩。然而傳統(tǒng)的舵機(jī)存在在上電啟動(dòng)瞬間不提供PWM信號(hào)的情況下,舵機(jī)內(nèi)部電機(jī)會(huì)由于得到一驅(qū)動(dòng)信號(hào),發(fā)生抖動(dòng)的現(xiàn)象,導(dǎo)致在使用舵機(jī)的時(shí)候整體穩(wěn)定性下降。而且傳統(tǒng)舵機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率較低,扭矩過(guò)小,在驅(qū)動(dòng)大負(fù)載時(shí)容易停轉(zhuǎn)而導(dǎo)致內(nèi)部元器件損壞,影響舵機(jī)使用壽命,同時(shí)傳統(tǒng)舵機(jī)在正常工作時(shí)電流過(guò)大,導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重,效率低下、長(zhǎng)時(shí)間工作后也會(huì)因發(fā)熱嚴(yán)重而損壞,同時(shí)也浪費(fèi)能源。因此有必要對(duì)傳統(tǒng)的舵機(jī)進(jìn)行有益的改良。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為克服現(xiàn)有傳統(tǒng)舵機(jī)存在的上述問(wèn)題,本實(shí)用新型技術(shù)提供了舵機(jī)控制系統(tǒng)。
本實(shí)用新型技術(shù)的方案是提供一種舵機(jī)控制系統(tǒng),其所控制的舵機(jī)至少包括電機(jī)和輸出齒輪,所述電機(jī)帶動(dòng)輸出齒輪旋轉(zhuǎn),該系統(tǒng)還包括信號(hào)濾波電路、芯片控制電路、電流放大電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)和反饋電路;所述信號(hào)濾波電路對(duì)輸入的PWM信號(hào)濾波后傳輸給芯片控制電路,所述芯片控制電路對(duì)PWM信號(hào)處理后形成方波信號(hào);所述反饋電路和芯片控制電路電連接,并機(jī)械連接于由電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的輸出齒輪以產(chǎn)生反饋電壓,所述反饋電壓傳輸至芯片控制電路;所述芯片控制電路接收反饋電路產(chǎn)生的反饋電壓并和所述方波信號(hào)相比較得到電壓差,并根據(jù)所述電壓差調(diào)整所述方波信號(hào),所述電流放大電路將芯片控制電路傳輸過(guò)來(lái)的調(diào)整后的方波信號(hào)放大后形成放大電流,所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路接收放大電流并驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)旋轉(zhuǎn),所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路為H橋驅(qū)動(dòng)電路。
優(yōu)選地,所述芯片控制電路包括芯片U1,所述芯片U1型號(hào)為KC2463。
優(yōu)選地,該舵機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括抖動(dòng)抑制電路,所述抖動(dòng)抑制電路包括電容C13,所述電容C13一端接在芯片U1的TT端,所述電容C13另一端接地。
優(yōu)選地,所述電容C13的電容值為470nF。
優(yōu)選地,所述信號(hào)濾波電路包括電容C8,所述電容C8一端接于芯片U1的INPUT端,所述電容C8另一端接地。
優(yōu)選地,所述電流放大電路包括第三三極管和第四三極管,所述第三三極管的控制端接于芯片U1的OUT4端,第四三極管的控制端接于芯片U1的OUT2端。
優(yōu)選地,所述H橋驅(qū)動(dòng)電路包括第一三極管,第二三極管,第五三極管和第六三極管;第三三極管的發(fā)射極接于第二三極管的基極,第三三極管的集電極接于第五三極管的基極并通過(guò)電阻接地,第二三極管的發(fā)射極接于電源,第二三極管的集電極連接于第六三極管的集電極;第四三極管的集電極接于第六三極管的基極并通過(guò)電阻接地,第四三極管的發(fā)射極接于第一三極管的基極,第一三極管的集電極連接于第五三極管的集電極,第一三極管的發(fā)射極接于電源;第五三極管的發(fā)射極和第六三極管的發(fā)射極通過(guò)電阻接地;電機(jī)一端接于第二三極管的集電極,另一端接于第一三極管的集電極。
優(yōu)選地,反饋電路包括電阻R18和滑動(dòng)變阻器R5,滑動(dòng)變阻器R5包括三端,其中一端通過(guò)電阻接于所述芯片U1的VREG端,所述滑動(dòng)變阻器R5的另一端通過(guò)電阻接地,所述滑動(dòng)變阻器R5的中間端通過(guò)電阻R18接至芯片U1的POT端。
優(yōu)選地,所述芯片U1的RT端通過(guò)電阻R12接地,用來(lái)設(shè)置所述芯片U1的CL端的充電電流。
優(yōu)選地,所述電阻R12阻值為18KΩ,所述CL端的充電電流為100μA
與現(xiàn)有技術(shù)相比,經(jīng)實(shí)際反復(fù)試驗(yàn)測(cè)量,本實(shí)用新型與傳統(tǒng)同類型舵機(jī)的舵機(jī)控制系統(tǒng)相比,具有以下的有益效果:
1.傳統(tǒng)同類型舵機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路多數(shù)采用半橋驅(qū)動(dòng)電路,即只有由本實(shí)用新型中的第一三極管Q1和第二三極管Q2組成的上半橋電路,甚至有些直接不要三極管驅(qū)動(dòng),直接通過(guò)芯片U1的輸出端OUT2和OUT4輸出電流至電機(jī)兩端,導(dǎo)致舵機(jī)驅(qū)動(dòng)功率低,扭矩小,只能驅(qū)動(dòng)很小的外部負(fù)載,而本實(shí)用新型采用由4個(gè)三極管構(gòu)成H型驅(qū)動(dòng)電路,每個(gè)三極管工作在飽和開(kāi)關(guān)的狀態(tài)下時(shí),每個(gè)三極管能通過(guò)的最大電流可達(dá)到1.5A,大大加大了允許通過(guò)電機(jī)的電流額度,對(duì)于提供電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率和扭矩提供了更好的方案。即使電機(jī)因外部負(fù)載過(guò)大而停轉(zhuǎn),三極管也不會(huì)因?yàn)槎罗D(zhuǎn)電流過(guò)大而燒掉,對(duì)內(nèi)部芯片進(jìn)行保護(hù),使得舵機(jī)運(yùn)行周期更長(zhǎng)。
2.在傳統(tǒng)的舵機(jī)電路中,芯片U1的四個(gè)輸出端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4分別與H橋中的第一三極管Q1、第二三極管Q2、第五三極管Q5、第六三極管Q6的基極相連,這樣導(dǎo)致占用芯片U1的IO口(輸入輸出端口,如OUT1、OUT2、OUT3、OUT4)過(guò)多,通過(guò)芯片U1的電流過(guò)大,消耗的功率過(guò)大,芯片U1容易發(fā)熱燒壞。本實(shí)用新型通過(guò)第三三極管Q3同時(shí)控制H橋中的第二三極管Q2和第五三極管Q5的基極,通過(guò)第四三極管Q4同時(shí)控制H橋中的第一三極管Q1和第六三極管Q6的基極,第三三極管Q3和第四三極管Q4的基極分別連到芯片U1的OUT2和OUT4,只使用兩個(gè)輸出口。另外兩個(gè)輸出口OUT1和OUT3只需通過(guò)一個(gè)電阻接地,或者直接懸空即可。經(jīng)實(shí)際測(cè)量整個(gè)芯片工作以后消耗的電流直接降低1/5。芯片發(fā)熱良好,在30°左右,比傳統(tǒng)的舵機(jī)電路的溫度降低了10°。所以本實(shí)用新型電流放大電路中的第三三極管Q3和第四三極管Q4除了與H橋驅(qū)動(dòng)電路中的三極管形成復(fù)合管放大驅(qū)動(dòng)電流外,還有簡(jiǎn)化電路、降低功耗的效果,
3.與傳統(tǒng)同類型的舵機(jī)相比,由于抖動(dòng)抑制電路的存在,舵機(jī)上電瞬間發(fā)生抖動(dòng)的現(xiàn)象被消除。舵機(jī)在實(shí)際使用過(guò)程中更加平穩(wěn),精度更良好。
【附圖說(shuō)明】
圖1是舵機(jī)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是去掉外殼的舵機(jī)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是舵機(jī)控制系統(tǒng)的總體模塊電路圖。
圖4是舵機(jī)控制系統(tǒng)中的信號(hào)濾波電路、芯片控制電路、反饋電路和抖動(dòng)抑制電路的電路圖。
圖5是舵機(jī)控制系統(tǒng)中的電流放大電路,電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和電機(jī)的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
為了使本實(shí)用新型的目的,技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白,以下結(jié)合附圖及實(shí)施實(shí)例,對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型,并不用于限定本實(shí)用新型。
請(qǐng)參閱圖1-圖2,舵機(jī)10包括:外殼11、設(shè)置在外殼11外的舵盤12、電機(jī)13(或叫馬達(dá))、齒輪組14、控制電路板15和電位計(jì)16(或叫電位器、滑動(dòng)變阻器),舵盤12與外部負(fù)載固連,帶動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn),外殼11內(nèi)部形成一空腔,電機(jī)13、齒輪組14、控制電路板15和電位計(jì)16均收容于所述空腔內(nèi)。舵機(jī)10的工作原理是:控制電路板15接受從外部輸入的控制信號(hào)控制電機(jī)13旋轉(zhuǎn),電機(jī)13帶動(dòng)由若干個(gè)相互嚙合齒輪組成的齒輪組14旋轉(zhuǎn),經(jīng)過(guò)齒輪組14的傳動(dòng)作用后,電機(jī)13的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作被齒輪組14傳輸至舵盤12,從而使舵盤12旋轉(zhuǎn)。電機(jī)13包括電機(jī)軸,齒輪組14包括電機(jī)齒輪141、輸出齒輪142和中間的若干傳動(dòng)齒輪。電機(jī)齒輪141與電機(jī)軸嚙合經(jīng)傳動(dòng)齒輪將電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鳊X輪142的旋轉(zhuǎn),輸出齒輪142中穿設(shè)有輸出軸1421,輸出齒輪142通過(guò)輸出軸1421帶動(dòng)舵盤12旋轉(zhuǎn),從而舵盤12帶動(dòng)外部負(fù)載旋轉(zhuǎn)。電位計(jì)16與控制電路板15電連接,且電位計(jì)16與輸出齒輪142機(jī)械連接。電位計(jì)16用于檢測(cè)輸出齒輪142旋轉(zhuǎn)角度的大小。即將輸出齒輪142旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的角度變化信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娢挥?jì)16的電位變化信號(hào),控制電路板15接收該電位變化信號(hào),并對(duì)該電位變化信號(hào)跟控制信號(hào)進(jìn)行處理后用以控制電機(jī)13旋轉(zhuǎn),從而達(dá)到控制輸出齒輪142的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn),并精確控制輸出齒輪142旋轉(zhuǎn)角度,從而達(dá)到控制舵機(jī)的舵盤12到達(dá)目標(biāo)位置的目的。
請(qǐng)參閱圖3,本實(shí)用新型提供一種舵機(jī)控制系統(tǒng)20。該舵機(jī)控制系統(tǒng)20用于控制舵機(jī)10按指定的方向旋轉(zhuǎn)到指定的目標(biāo)位置,即舵機(jī)控制系統(tǒng)20控制舵機(jī)10按照預(yù)定的方向旋轉(zhuǎn)預(yù)定的角度。該舵機(jī)控制系統(tǒng)20包括依次連接的信號(hào)濾波電路21、芯片控制電路22、電流放大電路23,電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路24、電機(jī)13、輸出齒輪142和反饋電路26。
各電路模塊的功能概述如下:信號(hào)濾波電路21接收外部輸入的PWM信號(hào)a,PWM信號(hào)a中包含有無(wú)用信號(hào),所述無(wú)用信號(hào)是指開(kāi)關(guān)信號(hào)和電磁干擾信號(hào),信號(hào)濾波電路21濾除PWM信號(hào)a中的無(wú)用信號(hào)后產(chǎn)生PWM信號(hào)b,并將PWM信號(hào)b傳輸至芯片控制電路22。芯片控制電路22接收經(jīng)信號(hào)濾波電路21處理得到的PWM信號(hào)b,并對(duì)接收到的PWM信號(hào)b進(jìn)行處理后得到方波信號(hào)c。
反饋電路26一端直接與芯片控制電路22電連接,另一端與輸出齒輪142機(jī)械連接。電機(jī)13帶動(dòng)輸出齒輪142旋轉(zhuǎn),反饋電路26通過(guò)檢測(cè)輸出齒輪142的轉(zhuǎn)過(guò)的角度產(chǎn)生一反饋電壓,并將該反饋電壓傳輸至芯片控制電路22中和上述的方波信號(hào)c相比較,比較結(jié)果為一電壓差,并根據(jù)所述電壓差調(diào)整所述方波信號(hào)c形成方波信號(hào)d,所述電流放大電路23將芯片控制電路22傳輸過(guò)來(lái)的調(diào)整后的方波信號(hào)d放大后形成放大電流i,并將放大電流i傳輸給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路24。在芯片控制電路22的控制下,放大電流i可驅(qū)動(dòng)電機(jī)13交替的正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)。即電機(jī)13正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)的角度大小是由電位計(jì)16檢測(cè)得到的反饋電壓經(jīng)反饋電路26輸入到芯片控制電路22內(nèi)部與方波信號(hào)c比較后得到的電壓差的大小決定的。
舵機(jī)10發(fā)生抖動(dòng)現(xiàn)象一般是因?yàn)殡娫措妷翰蛔慊螂娫慈萘窟^(guò)小造成的,雖然大多數(shù)情況下電源電路中都有穩(wěn)壓措施,但在電源電壓不足或電源容量過(guò)小或電機(jī)13瞬間受到過(guò)大電流沖擊時(shí),穩(wěn)壓電路也會(huì)受到影響,由此造成電源電壓嚴(yán)重波動(dòng),舵機(jī)控制系統(tǒng)20輸出的方波信號(hào)d波形失常,引起舵機(jī)抖動(dòng)。本實(shí)用新型的舵機(jī)控制系統(tǒng)20進(jìn)一步包括抖動(dòng)抑制電路27,抖動(dòng)抑制電路27直接與芯片控制電路22電連接,用于抑制舵機(jī)在最初上電的過(guò)程中由于受到電源電壓的影響而發(fā)生的抖動(dòng),從而使舵機(jī)10上電瞬間發(fā)生抖動(dòng)的現(xiàn)象被消除,舵機(jī)10在實(shí)際使用過(guò)程中旋轉(zhuǎn)更加平穩(wěn),控制精度更良好。
請(qǐng)一并參閱圖4-圖5,圖4和圖5示出了本實(shí)用新型提供的舵機(jī)控制系統(tǒng)20各電路模塊的具體電路,且僅示出了與本實(shí)用新型實(shí)施例相關(guān)的部分,其中字母相同的端點(diǎn)代表電連接導(dǎo)通。各電路模塊組成元件及元件之間的連接關(guān)系詳述如下:
芯片控制電路22包括集成電路芯片U1,實(shí)施例中,所述芯片U1型號(hào)為KC2463。其共包括16個(gè)外接端口,如圖4所示,16個(gè)外接端口根據(jù)芯片U1管腳的編號(hào)順序依次包括:
VREG端:其功能是內(nèi)部穩(wěn)壓源輸出,該VREG端通過(guò)電阻R4和電阻R21連接于電位器R5的一端,且連接于脈沖展寬電容C3的一端,脈沖展寬電容C3的另一端接地;
CST端:該CST端連接脈沖展寬電阻R8的一端,且通過(guò)脈沖展寬電容C7接地;
CDB端:該CDB端通過(guò)電容C6接地用于設(shè)置死區(qū)范圍;
INPUT端:用于控制信號(hào)輸入,本實(shí)施例中,PWM信號(hào)通過(guò)電阻R11輸入到芯片U1的INPUT端;
RT端:該RT端通過(guò)電阻R12接地,用來(lái)設(shè)置CL端的充電電流,一實(shí)施例中,若電阻R12阻值為18KΩ,則CL端的充電電流為100μA;
CL端:該CL端通過(guò)電容C9接地,用于設(shè)置內(nèi)部脈寬;
TT端:該TT端通過(guò)電容C13接地,用于消除舵機(jī)10上電之初舵機(jī)的抖動(dòng)現(xiàn)象;
POT端:該P(yáng)OT端是反饋電壓的輸入端,并通過(guò)電容C12接地;
GND端:該GND端是接地端;
OUT1-OUT4端:OUT1-OUT4都是芯片U1的電壓輸出端;
NC端:該NC端懸空;
VCC端:該VCC端是電源輸入端;
CFT端:該CFT端通過(guò)電容C4接地用來(lái)設(shè)定最小固定輸出脈寬。
信號(hào)濾波電路21包括電容C8,具有濾除PWM信號(hào)中干擾信號(hào)的作用。電容C8一端接在芯片U1的INPUT端,電容C8另一端接地。
電流放大電路23包括第三三極管Q3和第四三極管Q4。芯片U1的OUT4端連接第三三極管Q3的基極(控制端),第三三極管Q3的集電極經(jīng)電阻R17接地,第三三極管Q3的發(fā)射極經(jīng)電阻R6連接所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路24并經(jīng)電阻R6和電阻R1連接電源VCC。芯片U1的OUT2端連接第四三極管Q4的基極(控制端),第四三極管Q4的集電極經(jīng)電阻R16接地,第四三極管Q4的發(fā)射極經(jīng)電阻R7連接所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路24并經(jīng)電阻R7和電阻R2連接電源VCC。第三三極管Q3和第四三極管Q4皆用于放大從芯片U1輸出的方波信號(hào)d形成放大電流i,以將足夠大的放大電流i傳輸給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路24。
如圖5所示,電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路24為一H橋驅(qū)動(dòng)電路(也稱全橋驅(qū)動(dòng)電路),用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)13旋轉(zhuǎn)。電機(jī)13在圖3中表示為電機(jī)M。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路24包括第一三極管Q1,第二三極管Q2,第五三極管Q5和第六三極管Q6。第三三極管Q3的發(fā)射極經(jīng)電阻R6接于第二三極管Q2的基極,第三三極管Q3的集電極接于第五三極管Q5的基極。第二三極管Q2的發(fā)射極接于電源VCC,第二三極管Q2的集電極接于第六三極管Q6的集電極。第五三極管Q5的基極通過(guò)電阻R17接地。
第四三極管Q4的集電極接于第六三極管Q6的基極并通過(guò)電阻R16接地,第四三極管Q4的發(fā)射極經(jīng)電阻R7接于第一三極管Q1的基極。第一三極管Q1的發(fā)射極接于電源VCC,第一三極管Q1的集電極接于電機(jī)M并接于第五三極管Q5的集電極。
電機(jī)M一端接于第二三極管Q2的集電極與第六三極管Q6的集電極,另一端接于第五三極管Q5的集電極和第一三極管Q1的集電極。
當(dāng)OUT4為高電平、OUT2為低電平時(shí),第三三極管Q3導(dǎo)通,第四三極管Q4截止,于是第二三極管Q2、電機(jī)M和第五三極管Q5形成一回路,該回路為控制電機(jī)M逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的反轉(zhuǎn)回路。
當(dāng)OUT4為低電平、OUT2為高電平時(shí),第四三極管Q4導(dǎo)通,第三三極管Q3截止,于是第一三極管Q1、電機(jī)M和第六三極管Q6形成一回路,該回路為控制電機(jī)M順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的正轉(zhuǎn)回路。
反饋電路26包括電阻R18和滑動(dòng)變阻器R5,滑動(dòng)變阻器R5包括三端,其中一端通過(guò)電阻R4和電阻R21接于芯片U1的VREG端?;瑒?dòng)變阻器R5的另外一端通過(guò)電阻R3和電阻R20接地,滑動(dòng)變阻器R5的中間端通過(guò)電阻R18接至芯片U1的POT端。同時(shí)滑動(dòng)變阻器R5的中間端跟一傳動(dòng)件固定連接,所述傳動(dòng)件為組成舵機(jī)10的部分結(jié)構(gòu),即舵機(jī)10本身包括所述傳動(dòng)件。而傳動(dòng)件跟齒輪組14的輸出齒輪142相連。
抖動(dòng)抑制電路27包括電容C13,電容C13一端直接接到芯片U1的TT端,另一端接地。
舵機(jī)控制系統(tǒng)20的控制過(guò)程詳述如下:
外部的PWM信號(hào)在通過(guò)芯片U1的INPUT端的輸入到芯片U1之前,先通過(guò)電容C8濾除PWM信號(hào)a的無(wú)用信號(hào)后得到PWM信號(hào)b,PWM信號(hào)b通過(guò)INPUT端傳至芯片U1中,經(jīng)芯片U1內(nèi)部邏輯控制、觸發(fā)、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)和脈沖展寬后形成方波信號(hào)c。所述方波信號(hào)從OUT2端或OUT4端輸出經(jīng)放大后通過(guò)H橋驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)M旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)M旋轉(zhuǎn)的時(shí)候,帶動(dòng)齒輪組14旋轉(zhuǎn),輸出齒輪142帶動(dòng)所述傳動(dòng)件旋轉(zhuǎn),傳動(dòng)件帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器R5的中間端滑動(dòng),從而滑動(dòng)變阻器R5的中間端的電壓即反饋電壓就會(huì)隨著電機(jī)M旋轉(zhuǎn)而變化,反饋電壓通過(guò)電阻R18輸入到芯片U1中的POT端,跟芯片U1的內(nèi)部方波信號(hào)c進(jìn)行比較。方波信號(hào)c和反饋電壓進(jìn)行比較后,比較結(jié)果為一電壓差,所述電壓差經(jīng)芯片U1內(nèi)部處理后得到一組占空比和電壓差成正比的方波信號(hào)d。通過(guò)芯片U1控制OUT2端或OUT4端之一為高電平,另一為低電平實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制,例如OUT4為高電平,OUT2端為低電平,則反轉(zhuǎn)回路導(dǎo)通,電機(jī)M反轉(zhuǎn);若OUT2端為高電平,OUT4端為低電平,則正轉(zhuǎn)回路導(dǎo)通,電機(jī)M正轉(zhuǎn)。
當(dāng)反饋電壓和方波信號(hào)c兩者相比電壓差為0時(shí),芯片U1的OUT2端、OUT4端都為低電平,電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路24中的正轉(zhuǎn)回路和反轉(zhuǎn)回路都不導(dǎo)通,電機(jī)M停止旋轉(zhuǎn)。當(dāng)反饋電壓和方波信號(hào)c的電壓差為正時(shí),芯片U1的OUT4端為高電平輸出方波信號(hào)d,OUT2為低電平,H橋驅(qū)動(dòng)電路的反轉(zhuǎn)回路導(dǎo)通,電機(jī)M反轉(zhuǎn)。當(dāng)兩者電壓差為負(fù)時(shí),芯片U1的OUT2端為高電平輸出方波信號(hào)c,OUT4為低電平,電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路24中的正轉(zhuǎn)回路導(dǎo)通,電機(jī)M正轉(zhuǎn)。不管是反轉(zhuǎn)還是正轉(zhuǎn),當(dāng)電機(jī)13帶動(dòng)傳動(dòng)件滑動(dòng)到使得反饋電壓和調(diào)制電壓c的電壓差壓為0時(shí),即表示舵機(jī)10的旋轉(zhuǎn)角度已經(jīng)到達(dá)跟芯片U1的INPUT端輸入的PWM信號(hào)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)位置,則電機(jī)M會(huì)立即停止旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)PWM信號(hào)控制舵機(jī)10旋轉(zhuǎn)到目標(biāo)位置的目的。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,經(jīng)實(shí)際反復(fù)試驗(yàn)測(cè)量,本實(shí)用新型與傳統(tǒng)同類型舵機(jī)的舵機(jī)控制系統(tǒng)相比,具有以下的有益效果:
1.傳統(tǒng)同類型舵機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路多數(shù)采用半橋驅(qū)動(dòng)電路,即只有由本實(shí)用新型中的第一三極管Q1和第二三極管Q2組成的上半橋電路,甚至有些直接不要三極管驅(qū)動(dòng),直接通過(guò)芯片U1的輸出端OUT2和OUT4輸出電流至電機(jī)兩端,導(dǎo)致舵機(jī)驅(qū)動(dòng)功率低,扭矩小,只能驅(qū)動(dòng)很小的外部負(fù)載,而本實(shí)用新型采用由4個(gè)三極管構(gòu)成H型驅(qū)動(dòng)電路,每個(gè)三極管工作在飽和開(kāi)關(guān)的狀態(tài)下時(shí),每個(gè)三極管能通過(guò)的最大電流可達(dá)到1.5A,大大加大了允許通過(guò)電機(jī)的電流額度,對(duì)于提供電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率和扭矩提供了更好的方案。即使電機(jī)因外部負(fù)載過(guò)大而停轉(zhuǎn),三極管也不會(huì)因?yàn)槎罗D(zhuǎn)電流過(guò)大而燒掉,對(duì)內(nèi)部芯片進(jìn)行保護(hù),使得舵機(jī)運(yùn)行周期更長(zhǎng)。
2.在傳統(tǒng)的舵機(jī)電路中,芯片U1的四個(gè)輸出端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4分別與H橋中的第一三極管Q1、第二三極管Q2、第五三極管Q5、第六三極管Q6的基極相連,這樣導(dǎo)致占用芯片U1的IO口(輸入輸出端口,如OUT1、OUT2、OUT3、OUT4)過(guò)多,通過(guò)芯片U1的電流過(guò)大,消耗的功率過(guò)大,芯片U1容易發(fā)熱燒壞。本實(shí)用新型通過(guò)第三三極管Q3同時(shí)控制H橋中的第二三極管Q2和第五三極管Q5的基極,通過(guò)第四三極管Q4同時(shí)控制H橋中的第一三極管Q1和第六三極管Q6的基極,第三三極管Q3和第四三極管Q4的基極分別連到芯片U1的OUT2和OUT4,只使用兩個(gè)輸出口。另外兩個(gè)輸出口OUT1和OUT3只需通過(guò)一個(gè)電阻接地,或者直接懸空即可。經(jīng)實(shí)際測(cè)量整個(gè)芯片工作以后消耗的電流直接降低1/5。芯片發(fā)熱良好,在30°左右,比傳統(tǒng)的舵機(jī)電路的溫度降低了10°。所以本實(shí)用新型電流放大電路中的第三三極管Q3和第四三極管Q4除了與H橋驅(qū)動(dòng)電路中的三極管形成復(fù)合管放大驅(qū)動(dòng)電流外,還有簡(jiǎn)化電路、降低功耗的效果,
3.與傳統(tǒng)同類型的舵機(jī)相比,由于抖動(dòng)抑制電路的存在,舵機(jī)上電瞬間發(fā)生抖動(dòng)的現(xiàn)象被消除。舵機(jī)在實(shí)際使用過(guò)程中旋轉(zhuǎn)更加平穩(wěn),控制精度更良好。
以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已,并不用以限制本實(shí)用新型,凡在本實(shí)用新型的原則之內(nèi)所作的任何修改,等同替換和改進(jìn)等均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。