舵机控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种舵机控制系统，其所控制的舵机至少包括电机和输出齿轮，该系统还包括信号滤波电路、芯片控制电路、电流放大电路、电机驱动电路、电机和反馈电路；信号滤波电路对输入的PWM信号滤波后传输给芯片控制电路，芯片控制电路对PWM信号处理后形成方波信号；反馈电路和芯片控制电路电连接，并机械连接于由电机驱动旋转的输出齿轮以产生反馈电压，反馈电压传输至芯片控制电路；芯片控制电路接收反馈电路产生的反馈电压并和方波信号相比较得到电压差，并根据电压差调整所述方波信号，所述电流放大电路将芯片控制电路传输过来的调整后的方波信号放大后形成放大电流，电机驱动电路接收放大电流并驱动电机旋转，电机驱动电路为H桥驱动电路。

【技术实现步骤摘要】
舵机控制系统
本技术涉及机械控制领域，特别涉及到一种舵机控制系统。
技术介绍
近年来，随着机器人和航空模型等领域的不断发展，舵机的使用越来越频繁。舵机实质上是一种伺服电机，可通过PWM信号(PulseWidthModulation脉冲宽度调制信号)给定转角信息使舵机带着负载旋转至指定角度，并且能够在指定角度保持、承受一定的扭矩。然而传统的舵机存在在上电启动瞬间不提供PWM信号的情况下，舵机内部电机会由于得到一驱动信号，发生抖动的现象，导致在使用舵机的时候整体稳定性下降。而且传统舵机的驱动功率较低，扭矩过小，在驱动大负载时容易停转而导致内部元器件损坏，影响舵机使用寿命，同时传统舵机在正常工作时电流过大，导致发热严重，效率低下、长时间工作后也会因发热严重而损坏，同时也浪费能源。因此有必要对传统的舵机进行有益的改良。
技术实现思路
为克服现有传统舵机存在的上述问题，本技术技术提供了舵机控制系统。本技术技术的方案是提供一种舵机控制系统，其所控制的舵机至少包括电机和输出齿轮，所述电机带动输出齿轮旋转，该系统还包括信号滤波电路、芯片控制电路、电流放大电路、电机驱动电路、电机和反馈电路；所述信号滤波电路对输入的PWM信号滤波后传输给芯片控制电路，所述芯片控制电路对PWM信号处理后形成方波信号；所述反馈电路和芯片控制电路电连接，并机械连接于由电机驱动旋转的输出齿轮以产生反馈电压，所述反馈电压传输至芯片控制电路；所述芯片控制电路接收反馈电路产生的反馈电压并和所述方波信号相比较得到电压差，并根据所述电压差调整所述方波信号，所述电流放大电路将芯片控制电路传输过来的调整后的方波信号放大后形成放大电流，所述电机驱动电路接收放大电流并驱动所述电机旋转，所述电机驱动电路为H桥驱动电路。优选地，所述芯片控制电路包括芯片U1，所述芯片U1型号为KC2463。优选地，该舵机控制系统进一步包括抖动抑制电路，所述抖动抑制电路包括电容C13,所述电容C13一端接在芯片U1的TT端，所述电容C13另一端接地。优选地，所述电容C13的电容值为470nF。优选地，所述信号滤波电路包括电容C8，所述电容C8一端接于芯片U1的INPUT端，所述电容C8另一端接地。优选地，所述电流放大电路包括第三三极管和第四三极管，所述第三三极管的控制端接于芯片U1的OUT4端，第四三极管的控制端接于芯片U1的OUT2端。优选地，所述H桥驱动电路包括第一三极管，第二三极管，第五三极管和第六三极管；第三三极管的发射极接于第二三极管的基极，第三三极管的集电极接于第五三极管的基极并通过电阻接地，第二三极管的发射极接于电源，第二三极管的集电极连接于第六三极管的集电极；第四三极管的集电极接于第六三极管的基极并通过电阻接地，第四三极管的发射极接于第一三极管的基极，第一三极管的集电极连接于第五三极管的集电极，第一三极管的发射极接于电源；第五三极管的发射极和第六三极管的发射极通过电阻接地；电机一端接于第二三极管的集电极，另一端接于第一三极管的集电极。优选地，反馈电路包括电阻R18和滑动变阻器R5，滑动变阻器R5包括三端，其中一端通过电阻接于所述芯片U1的VREG端，所述滑动变阻器R5的另一端通过电阻接地，所述滑动变阻器R5的中间端通过电阻R18接至芯片U1的POT端。优选地，所述芯片U1的RT端通过电阻R12接地，用来设置所述芯片U1的CL端的充电电流。优选地，所述电阻R12阻值为18KΩ，所述CL端的充电电流为100μA与现有技术相比，经实际反复试验测量，本技术与传统同类型舵机的舵机控制系统相比，具有以下的有益效果：1.传统同类型舵机的电机驱动电路多数采用半桥驱动电路，即只有由本技术中的第一三极管Q1和第二三极管Q2组成的上半桥电路，甚至有些直接不要三极管驱动，直接通过芯片U1的输出端OUT2和OUT4输出电流至电机两端，导致舵机驱动功率低，扭矩小，只能驱动很小的外部负载，而本技术采用由4个三极管构成H型驱动电路，每个三极管工作在饱和开关的状态下时，每个三极管能通过的最大电流可达到1.5A,大大加大了允许通过电机的电流额度，对于提供电机的驱动功率和扭矩提供了更好的方案。即使电机因外部负载过大而停转，三极管也不会因为堵转电流过大而烧掉，对内部芯片进行保护，使得舵机运行周期更长。2.在传统的舵机电路中，芯片U1的四个输出端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4分别与H桥中的第一三极管Q1、第二三极管Q2、第五三极管Q5、第六三极管Q6的基极相连，这样导致占用芯片U1的IO口(输入输出端口，如OUT1、OUT2、OUT3、OUT4)过多，通过芯片U1的电流过大，消耗的功率过大，芯片U1容易发热烧坏。本技术通过第三三极管Q3同时控制H桥中的第二三极管Q2和第五三极管Q5的基极，通过第四三极管Q4同时控制H桥中的第一三极管Q1和第六三极管Q6的基极，第三三极管Q3和第四三极管Q4的基极分别连到芯片U1的OUT2和OUT4，只使用两个输出口。另外两个输出口OUT1和OUT3只需通过一个电阻接地，或者直接悬空即可。经实际测量整个芯片工作以后消耗的电流直接降低1/5。芯片发热良好，在30°左右，比传统的舵机电路的温度降低了10°。所以本技术电流放大电路中的第三三极管Q3和第四三极管Q4除了与H桥驱动电路中的三极管形成复合管放大驱动电流外，还有简化电路、降低功耗的效果，3.与传统同类型的舵机相比，由于抖动抑制电路的存在，舵机上电瞬间发生抖动的现象被消除。舵机在实际使用过程中更加平稳，精度更良好。【附图说明】图1是舵机的立体结构示意图。图2是去掉外壳的舵机的立体结构示意图。图3是舵机控制系统的总体模块电路图。图4是舵机控制系统中的信号滤波电路、芯片控制电路、反馈电路和抖动抑制电路的电路图。图5是舵机控制系统中的电流放大电路，电机驱动电路和电机的电路图。【具体实施方式】为了使本技术的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。请参阅图1-图2，舵机10包括：外壳11、设置在外壳11外的舵盘12、电机13(或叫马达)、齿轮组14、控制电路板15和电位计16(或叫电位器、滑动变阻器)，舵盘12与外部负载固连，带动负载旋转，外壳11内部形成一空腔，电机13、齿轮组14、控制电路板15和电位计16均收容于所述空腔内。舵机10的工作原理是：控制电路板15接受从外部输入的控制信号控制电机13旋转，电机13带动由若干个相互啮合齿轮组成的齿轮组14旋转，经过齿轮组14的传动作用后，电机13的旋转动作被齿轮组14传输至舵盘12，从而使舵盘12旋转。电机13包括电机轴，齿轮组14包括电机齿轮141、输出齿轮142和中间的若干传动齿轮。电机齿轮141与电机轴啮合经传动齿轮将电机轴的旋转转变为输出齿轮142的旋转，输出齿轮142中穿设有输出轴1421，输出齿轮142通过输出轴1421带动舵盘12旋转，从而舵盘12带动外部负载旋转。电位计16与控制电路板15电连接，且电位计16与输出齿轮142机械连接。电位计16用于检测输出齿轮142旋转角度的大本文档来自技高网...

【技术保护点】
舵机控制系统，其所控制的舵机至少包括电机和输出齿轮，所述电机带动输出齿轮旋转，其特征在于：该系统还包括信号滤波电路、芯片控制电路、电流放大电路、电机驱动电路、电机和反馈电路；所述信号滤波电路对输入的PWM信号滤波后传输给芯片控制电路，所述芯片控制电路对PWM信号处理后形成方波信号；所述反馈电路和芯片控制电路电连接，并机械连接于由电机驱动旋转的输出齿轮以产生反馈电压，所述反馈电压传输至芯片控制电路；所述芯片控制电路接收反馈电路产生的反馈电压并和所述方波信号相比较得到电压差，并根据所述电压差调整所述方波信号，所述电流放大电路将芯片控制电路传输过来的调整后的方波信号放大后形成放大电流，所述电机驱动电路接收放大电流并驱动所述电机旋转，所述电机驱动电路为H桥驱动电路。

【技术特征摘要】
1.舵机控制系统，其所控制的舵机至少包括电机和输出齿轮，所述电机带动输出齿轮旋转，其特征在于：该系统还包括信号滤波电路、芯片控制电路、电流放大电路、电机驱动电路、电机和反馈电路；所述信号滤波电路对输入的PWM信号滤波后传输给芯片控制电路，所述芯片控制电路对PWM信号处理后形成方波信号；所述反馈电路和芯片控制电路电连接，并机械连接于由电机驱动旋转的输出齿轮以产生反馈电压，所述反馈电压传输至芯片控制电路；所述芯片控制电路接收反馈电路产生的反馈电压并和所述方波信号相比较得到电压差，并根据所述电压差调整所述方波信号，所述电流放大电路将芯片控制电路传输过来的调整后的方波信号放大后形成放大电流，所述电机驱动电路接收放大电流并驱动所述电机旋转，所述电机驱动电路为H桥驱动电路。2.如权利要求1所述的舵机控制系统，其特征在于：所述芯片控制电路包括芯片U1，所述芯片U1型号为KC2463。3.如权利要求2所述的舵机控制系统，其特征在于：该舵机控制系统进一步包括抖动抑制电路，所述抖动抑制电路包括电容C13,所述电容C13一端接在芯片U1的TT端，所述电容C13另一端接地。4.如权利要求3所述的舵机控制系统，其特征在于:所述电容C13的电容值为470nF。5.如权利要求2所述的舵机控制系统，其特征在于:所述信号滤波电路包括电容C8，所述电容C8一端接于芯片U1的INPUT端，所述电容C8另一端接地。6.如权利要求2所述的舵机控...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈斌，杨东平，郑刚，陈清平，程烽，
申请(专利权)人：三多乐精密注塑深圳有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44