一种直流有刷电机驱动器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种直流有刷电机驱动器，包括：上位机、微处理控制器单元、逻辑处理单元、光电隔离放大单元、电平转换单元、H桥，所述上位机，用以向微处理控制器单元输入操控命令；微处理控制器单元，用以接收反馈信号和操控指令，以及控制电机的运行状态；逻辑处理单元，用以接收所述微处理控制器单元的执行指令，并进行二位元逻辑运算后输出逻辑操作指令；还包括：电流传感器、电流检测单元、编码器、差分信号转化电路、霍尔信号接口电路。本实用新型专利技术中的直流有刷电机驱动器，能实时准确采集位置环、速度环、电流环信息，精确控制电机运动。试用于有刷直流电机控制，电路简单，控制灵活方便，实用性强，宽电压输入，控制精度高。

DC brush motor driver

The utility model discloses a DC brushless motor driver, including: PC, micro controller unit, logic processing unit, photoelectric isolation amplifier unit, level conversion unit, H bridge, the PC to micro controller unit input control command; micro controller unit, used to receive feedback signals and control commands, and the running state of the motor control; logic processing unit, with instructions to receive the micro controller unit, and a two bit logic operation output logic operation instruction; also includes a current sensor, a current detection unit, an encoder, differential signal conversion circuit, signal interface circuit Holzer. The utility model relates to a DC brush motor driver, which can accurately collect the position loop, the speed loop and the current loop information in real time. The utility model has the advantages of simple circuit, flexible and convenient control, strong practicability, wide voltage input and high control precision.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机器人运动控制领域，特别涉及一种直流有刷电机驱动器。
技术介绍
IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。驱动IGBT电压型功率件有许多种具有保护及隔离功能的集成驱动模块。这些模块具有多种保护功能、隔离驱动、电路参数一致性好、运行稳定可靠等优点，但其相对价格较高，只能驱动单个功率管。而且目前的电机控制器在换向的时候由于绕组电感等因素的影响，会造成换向是的电流波动，影响采集的数据，采集精度低。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，提供简单完善的电机控制闭环系统，能实时准确采集位置环、速度环、电流环信息，精确控制电机运动。解决上述技术问题，本技术提供了一种直流有刷电机驱动器，包括：上位机、微处理控制器单元、逻辑处理单元、光电隔离放大单元、电平转换单元、H桥，所述上位机，用以向微处理控制器单元输入操控命令；与所述上位机相连的微处理控制器单元，用以接收反馈信号和操控指令，以及控制电机的运行状态；与所述微处理控制器单元连接的逻辑处理单元，用以接收所述微处理控制器单元的执行指令，并进行二位元逻辑运算后输出逻辑操作指令；所述逻辑处理单元通过所述光电隔离放大单元与所述电平转换单元连接，所述电平转换单元与H桥连接，所述H桥与电机绕组连接，用以控制直流电机；还包括：电流传感器、电流检测单元、编码器、差分信号转化电路、霍尔信号接口电路，所述电机绕组与所述电流传感器连接，所述电流传感器通过电流检测单元与微处理控制器单元上的AD接口连接形成电流闭环；所述编码器与一端电机绕组连接，另一端与微处理控制器单元上的GPIO接口连接，用于记录正交编码器的脉冲实现位置和速度反馈；所述霍尔信号接口电路一端与电机绕组连接，另一端与微处理控制器单元上的GPIO接口连接，用以对直流电机进行回零点检测。更进一步，所述上位机通过RS232接口与微处理控制器单元连接。更进一步，所述逻辑处理单元通过PWM接口输出PWM信号，并通过所述通过所述电平转换单元进行电平转换,得到H桥中MOS管需要的电平信号。更进一步，电机驱动器还包括与H桥连接的输出保护单元，所述输出保护单元包括：过压电路、欠压电路、短路电路、过热电路，用以进行过压、欠压、短路、过热的故障检测。更进一步，电机驱动器还包括与H桥连接的自举电路单元，所述自举电路单元包括：自举二极管和自举电容，通过所述自举电容放电电压和电源电压叠加，使电压升高。更进一步，所述差分信号转化电路采用MC3486芯片,用以将所述编码器的A+、A-、B+、B-、I+、I-的6路差分信号转换为A、B、I三路信号数。更进一步，所述电流传感器为莱姆电流传感器，所述电流检测单元用以将所述莱姆电流传感器输出的电压信号转换为所述微处理控制器单元上AD接口可采集的电压范围。更进一步，所述H桥的上桥臂侧输出端和下桥臂输出逻辑输入端采用驱动电机IC电路。更进一步，直流电机上电后通过霍尔信号接口电路中的霍尔传感器和所述编码器中的增量码盘检测电机转子获取位置信息。本技术的有益效果：本技术中的直流有刷电机驱动器中的微处理控制器单元，采集霍尔传感器信号和电机编码器脉冲信号，根据对霍尔信号和编码器信号的采集，进行现有PID算法处理，控制电机的正反转、方向和速度。所述微处理控制器单元通过串口和上位机进行通信，并通过上位机下发指令给微处理控制器单元，并根据控制指令和编码器计数值，以及微处理控制器单元产生PWM控制信号，PWM经过光电耦合隔离放大单元和电平转换单元，输出控制H桥中的MOS管，从而调节电机两端的电压大小，实现电机的闭环控制。本技术提供的直流有刷电机驱动器试用于有刷直流电机控制，电路简单，控制灵活方便，实用性强，宽电压输入，控制精度高。附图说明图1是本技术一实施例中的直流有刷电机驱动器结构示意图。图2是本技术一优选实施例中的直流有刷电机驱动器具体结构示意图。图3是现有技术中的H桥电路结构示意图。图4是图1中H桥简化后的电路结构示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。图1是本技术一实施例中的直流有刷电机驱动器结构示意图。本实施例中的一种直流有刷电机驱动器，包括：上位机1、微处理控制器单元2、逻辑处理单元3、光电隔离放大单元4、电平转换单元5、H桥6，所述上位机1，用以向微处理控制器单元输入操控命令；与所述上位机1相连的微处理控制器单元2，用以接收反馈信号和操控指令，以及控制电机的运行状态；与所述微处理控制器单元2连接的逻辑处理单元3，用以接收所述微处理控制器单元的执行指令，并进行二位元逻辑运算后输出逻辑操作指令；所述逻辑处理单元3通过所述光电隔离放大单元4与所述电平转换单元5连接，所述电平转换单元5与H桥6连接，所述H桥6与电机绕组100连接，用以控制直流电机；还包括：电流传感器7、电流检测单元8、编码器9、差分信号转化电路10、霍尔信号接口电路11，所述电机绕组100与所述电流传感器7连接，所述电流传感器7通过电流检测单元8与微处理控制器单元2上的AD接口连接形成电流闭环；所述编码器9与一端电机绕组100连接，另一端与微处理控制器单元2上的GPIO接口连接，用于记录正交编码器的脉冲实现位置和速度反馈；所述霍尔信号接口电路11一端与电机绕组100连接，另一端与微处理控制器单元2上的GPIO接口连接，用以对直流电机进行回零点检测。通过采用本实施例中的直流有刷电机驱动器试用于有刷直流电机控制，电路简单，控制灵活方便，实用性强，宽电压输入，控制精度高。进一步地，电机驱动电路有逻辑输入，电平平移及输出保护电路。可以为装置的设计带来许多方便。图2是本技术一优选实施例中的直流有刷电机驱动器具体结构示意图。本实施例中的一种直流有刷电机驱动器，包括：上位机1、微处理控制器单元2、逻辑处理单元3、光电隔离放大单元4、电平转换单元5、H桥6，所述上位机1，用以向微处理控制器单元输入操控命令；与所述上位机1相连的微处理控制器单元2，用以接收反馈信号和操控指令，以及控制电机的运行状态；与所述微处理控制器单元2连接的逻辑处理单元3，用以接收所述微处理控制器单元的执行指令，并进行二位元逻辑运算后输出逻辑操作指令；所述逻辑处理单元3通过所述光电隔离放大单元4与所述电平转换单元5连接，所述电平转换单元5与H桥6连接，所述H桥6与电机绕组100连接，用以控制直流电机；还包括：电流传感器7、电流检测单元8、编码器9、差分信号转化电路10、霍尔信号接口电路11，所述电机绕组100与所述电流传感器7连接，所述电流传感器7通过电流检测单元8与微处理控制器单元2上的AD接口连接形成电流闭环；所述编码器9与一端电机绕组100连接，另一端与微处理控制器单元2上的GPIO接口连接，用于记录正交编码器的脉冲实现位置和速度反馈；所述霍尔信号接口电路11一端与电机绕组100连接，另一端与微处理控制器单元2上的GPIO接口连接，用以对直流电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流有刷电机驱动器，其特征在于，包括：上位机、微处理控制器单元、逻辑处理单元、光电隔离放大单元、电平转换单元、H桥，所述上位机，用以向微处理控制器单元输入操控命令；与所述上位机相连的微处理控制器单元，用以接收反馈信号和操控指令，以及控制电机的运行状态；与所述微处理控制器单元连接的逻辑处理单元，用以接收所述微处理控制器单元的执行指令，并进行二位元逻辑运算后输出逻辑操作指令；所述逻辑处理单元通过所述光电隔离放大单元与所述电平转换单元连接，所述电平转换单元与H桥连接，所述H桥与电机绕组连接，用以控制直流电机；还包括：电流传感器、电流检测单元、编码器、差分信号转化电路、霍尔信号接口电路，所述电机绕组与所述电流传感器连接，所述电流传感器通过电流检测单元与微处理控制器单元上的AD接口连接形成电流闭环；所述编码器与一端电机绕组连接，另一端与微处理控制器单元上的GPIO接口连接，用于记录正交编码器的脉冲实现位置和速度反馈；所述霍尔信号接口电路一端与电机绕组连接，另一端与微处理控制器单元上的GPIO接口连接，用以对直流电机进行回零点检测。

【技术特征摘要】
1.一种直流有刷电机驱动器，其特征在于，包括：上位机、微处理控制器单元、逻辑处理单元、光电隔离放大单元、电平转换单元、H桥，所述上位机，用以向微处理控制器单元输入操控命令；与所述上位机相连的微处理控制器单元，用以接收反馈信号和操控指令，以及控制电机的运行状态；与所述微处理控制器单元连接的逻辑处理单元，用以接收所述微处理控制器单元的执行指令，并进行二位元逻辑运算后输出逻辑操作指令；所述逻辑处理单元通过所述光电隔离放大单元与所述电平转换单元连接，所述电平转换单元与H桥连接，所述H桥与电机绕组连接，用以控制直流电机；还包括：电流传感器、电流检测单元、编码器、差分信号转化电路、霍尔信号接口电路，所述电机绕组与所述电流传感器连接，所述电流传感器通过电流检测单元与微处理控制器单元上的AD接口连接形成电流闭环；所述编码器与一端电机绕组连接，另一端与微处理控制器单元上的GPIO接口连接，用于记录正交编码器的脉冲实现位置和速度反馈；所述霍尔信号接口电路一端与电机绕组连接，另一端与微处理控制器单元上的GPIO接口连接，用以对直流电机进行回零点检测。2.根据权利要求1所述的直流有刷电机驱动器，其特征在于，所述上位机通过RS232接口与微处理控制器单元连接。3.根据权利要求1所述的直流有刷电机驱动器，其特征在于，所述逻辑处理单元通过PWM接口...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锐，李江涛，高乙超，
申请(专利权)人：北京钢铁侠科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11