一种舵机控制器

摘要

本发明提出了一种舵机控制器，由调零电路与舵机反馈位置电路、目标信号调理电路、目标角度与实际角度处理电路、方向控制电路、信号选择电路、PWM信号发生电路、PID调理电路、载波信号发生电路、信号隔离电路、过流保护电路及电流采样电路、功率管驱动电路、H桥逆变电路及电流采样电路、电源供电电路组成。本发明利用常用的元器件，降低了成本，利用成熟的技术，保证了可靠性；它是采用了分立的电子元器件实现了PID控制技术、PWM控制技术、目标信号与实际信号处理技术、过流过压保护技术、隔离技术等；经实验验证，其快速的响应特性和良好的跟踪特性，满足了舵机控制的性能。

主权项

一种舵机控制器，其特征在于：由调零电路与舵机反馈位置电路、目标信号调理电路、目标角度与实际角度处理电路、方向控制电路、信号选择电路、PWM信号发生电路、PID调理电路、载波信号发生电路、信号隔离电路、过流保护电路及电流采样电路、功率管驱动电路、H桥逆变电路及采样电阻采样电流电路、电源供电电路组成；所述调零电路与舵机反馈位置电路的输入为外部舵机执行机构的反馈电位器信号DJ‑FKV，并对信号DJ‑FKV进行电压跟随处理，得到舵机系统的当前所处角度信号V‑FK；调零电路通过电位器实现，所述电位器的输出信号经电压跟随处理后得到的信号与V‑FK信号经减法电路后输出信号VReal，其中V‑FK信号接减法电路的正输入端，电位器输出信号经电压跟随处理后得到的信号接减法电路的负输入端；所述目标信号调理电路的输入信号为外部控制器输入的目标角度信号，当目标角度信号为模拟电压信号时，目标信号调理电路对模拟电压信号进行电压跟随处理，当目标角度信号为PWM信号时，目标信号调理电路将PWM信号调理逆变为模拟电压信号，再对得到的模拟电压信号进行电压跟随处理；目标信号调理电路的输出信号为Vbm信号；所述目标角度与实际角度处理电路为两路减法电路，其中一路减法电路正输入端接VReal信号，负输入端接Vbm信号，输出信号为OUTRM1，另一路减法电路正输入端接Vbm信号，负输入端接VReal信号，输出信号为OUTMR1；所述方向控制电路包括比较器和非门电路，VReal信号接比较器正输入端，Vbm信号接比较器负输入端，比较器的输出信号CON‑VOL作为舵机的方向控制信号，CON‑VOL信号经非门电路后输出信号CON‑VOLF，用作后续控制；所述信号选择电路的控制信号为CON‑VOL信号，输入的可选择信号为OUTRM1信号和OUTMR1信号，当CON‑VOL为高电平信号时，选通OUTRM1信号作为信号选择电路输出的PIDIO信号，当CON‑VOL为低电平信号时，选通OUTMR1信号作为信号选择电路输出的PIDIO信号；PIDIO信号经PID调理电路后输出COM‑VOL信号；COM‑VOL信号与载波信号发生电路生成的三角波信号TRIANGLE经PWM信号发生电路后输出PWM信号，所述PWM信号发生电路为比较电路，COM‑VOL信号接比较器正输入端，三角波信号TRIANGLE接比较器负输入端；PWM信号发生电路产生的PWM信号接信号选择电路，当CON‑VOL为高电平信号时，PWM信号通PWM1驱动信号，当CON‑VOL为低电平信号时，PWM信号通PWM2驱动信号；所述信号隔离电路实现PWM2、PWM1、CON‑VOL和CON‑VOLF信号的电源隔离和信号隔离，隔离输出的信号分别对应为：PWM2‑1、PWM1‑1、CON‑VOL‑1和CON‑VOLF‑1；所述过流保护电路和电流采样电路输入为CON‑VOL‑1和CON‑VOLF‑1信号，CON‑VOL‑1和CON‑VOLF‑1信号分别与过流信号OVERCOUT经与门后得到CON‑VOL‑LIN和CON‑VOLF‑LIN信号；其中，当过流保护电路中设定的保护电压大于电流采样电路的采样电压时，过流信号OVERCOUT为高电平，否则为低电平；所述电流采样电路的电流信号取自母线电流；所述功率管驱动电路采用两片电机驱动芯片IRF2103，PWM1‑1信号和CON‑VOL‑LIN信号分别输入第一片电机驱动芯片的HIN端和LIN端，第一片电机驱动芯片的HO端输出PHA信号，VS端输出MOTOR1信号；PWM2‑1信号和CON‑VOLF‑LIN信号分别输入第二片电机驱动芯片的HIN端和LIN端，第二片电机驱动芯片的HO端输出PHB信号，VS端输出MOTOR2信号；当CON‑VOL‑LIN为高电平信号时，PHA信号输出，反之PHB信号输出；在H桥逆变电路中，PHA和CON‑VOL‑LIN分别控制两个对角分布的功率管的栅极，PHB和CON‑VOLF‑LIN分别控制另外两个对角分布的功率管的栅极；MOTOR1信号和MOTOR2信号分别连接舵机执行机构的两相绕组；H桥逆变电路的供电电源的地与功率管驱动电路的地是共地，单点接在一起。