伺服电机的位置信号输入模块制造技术

本发明专利技术公开一种伺服电机的位置信号输入模块，其包括位置尺信号输入电路、模拟电压输出电路、热电偶供电电路，所述位置尺信号输入电路、模拟电压输出电路、热电偶供电电路电连接，所述位置尺信号输入电路，包括集成运算放大器U71A，所述集成运算放大器U71A的同相输入端引脚3与电感L7、电容C37两者之间的节点连接。本发明专利技术通过电路元件之间的位置合理分布排列，来实现减少降噪和减少电磁干扰的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于伺服驱动控制的
，具体涉及伺服电机的位置信号输入模块。
技术介绍
伺服电机(servo motor)是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。伺服系统(servo mechanism)是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。伺服电机易产生电磁干扰，对环境也有所要求。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。伺服电机中，共模噪声、光源的非均匀分布、光电探测器的不完全匹配等因素对光栅尺(或位置尺)输出信号都存在很大影响。现有伺服电机和伺服系统都包括位置尺信号输入电路、模拟电压输出电路、热电偶供电电路，但传统的这几个电路相互之间存在电磁干扰，电磁干扰有传导干扰和辐射干扰两种，，电网络中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。为提高电机的精度，
就要尽可能降低噪声电流；电路之间设有功率元件，功率元件通电发热，容易产生电磁波辐射的有害电磁场，有些敏感设备也容易受干扰，电路本身的高频元器件也存在电磁干扰，影响元件的稳定行，进而对这个电路功能产生不良影响，不平衡的电磁力是使电机产生电磁振动并辐射电磁噪声的根源，整个伺服电机运行对周边环境也会产生电磁干扰，因此尽可能减低电磁敏感性存在很大必要。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，提供一种稳定性更高，抗干扰性更强的位置信号输入模块。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：位置信号输入模块，包括位置尺信号输入电路、模拟电压输出电路、热电偶供电电路，所述位置尺信号输入电路、模拟电压输出电路、热电偶供电电路电连接，所述位置尺信号输入电路，包括集成运算放大器U71A，所述集成运算放大器U71A的同相输入端引脚3与电感L7、电容C37两者之间的节点连接；模式控制输入端口MOD IN(即信号输入端)与电阻R273、电感L7依次连接，所述电阻R273、电感L7之间与电阻R275的一端、电容C36的一端连接，所述电阻R275的另一端、电容C36的另一端与电容C37连接后接模拟地AGND；集成运算放大器U71A的反向输入端引脚2与信号输出端引脚1连接后与电阻R274连接；所述电阻R274与电容C38连接后接模拟地AGND；集成运算放大器U71A的负电源端引脚4与电容C39、负稳压电源连接，集成运算放大器U71A的正电源端引脚8与正稳压电源、电容C32连接，所述电容C39、电容C32接模拟地AGND；所述电阻R274与电容C38之间的节点与模式控制输出端口MOD(即信号输入端)、复合二极管D133的交流输入端引脚3连接，复合二极管D133的负电压输出端1、电容C38接模拟地AGND，复合二极管D133的正电压输出端2接输出参考电压ADREF为33V。本方案中，电容C39、电容C32用于实现过补偿，其目的是提高输出的带宽和压摆率。本方案通过电路元件之间的位置合理分布排列，来实现减少降噪和减少电磁干扰的目的。更进一步，所述集成运算放大器U71A为理想运放器，正稳压电源、负稳压电源分别为+5、-5V。更进一步，所述复合二极管D133由2个稳压二极管反向并联而成。优先采用MMBD7000型号。该复合二极管起着双向信号的钳位、限幅作用，防止输入信号过大损坏后级电路，将信号限制在-0.5V～+33.5V范围内。进一步，所述模拟电压输出电路包括运算放大器U92A、运算放大器U92B，所述理想放
大器U92A的输出端与运算放大器U92B的同相输入端5连接；模拟电信号输入端口DAC-PR1接电阻R337后与运算放大器U92A的同相输入端引脚3连接，运算放大器U92A的反向输入端引脚2接电阻R341后接电源地PGND；理想放大器U92A的反向输入端引脚2与输出端引脚1之间外接一电阻R343，运算放大器U92A的正电源端引脚8接正稳压电源、电容C79，理想放大器U92A的负电源端4接负稳压电源、电容C83,所述电容C79、电容C83接电源地PGND；运算放大器U92B的反向输入端引脚6与输出端引脚7连接，所述输出端引脚7、电阻R339、电容C81连接，所述电容C81接电源地PGND，所述电阻R339与模拟电压输出端+PR1+连接。本方案中的模拟电压输出为0～10V，电容C79、电容C83用以实现过补偿，其目的是提高输出的带宽和压摆率。本方案中采用两级放大器,后一级的输入电阻就是前一级的负载。更进一步，所述电阻R343、电阻R341为贴片电阻，且大小为10K/1％。更进一步，所述运算放大器U92A、运算放大器U92B采用TL082型号。进一步，所述热电偶供电电路，包括具有低压差电压调节功能的芯片U97，电阻R357与电阻R358并联的电路一端接电源+15V，另一端与电容由C94、电容C95并联而成的电路连接后接特殊芯片参考地TGND；所述电阻R358与电容C95两者之间的节点与芯片U97的引脚3连接；所述芯片U97的引脚3与二极管D154的负极连接，所述二极管D154的正极与电容C96的正极连接后接电源5V；芯片U97的引脚2与由电容C96、电容C97、电容C98并联而成的电路一端连接后接输出端接口TP3，所述电容C96、电容C97、电容C98并联而成的电路的另一端与特殊芯片参考地TGND、输出端接口TP11连接。更进一步，芯片U97采用LM1117IMP-5.0芯片，提供电流限制和热保护。更进一步，二极管D154可以选用LL4148型号。本专利技术与现有技术相比，有益效果是：采用本模块具有结构简单，元件布局合理的优点，能有效降低电磁干扰，提高整个模块的稳定性，延长模块的使用寿命。附图说明图1是本专利技术的位置尺信号输入电路图；图2是模拟电压输出电路图；图3是热电偶供电电路图。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步描述说明。如果无特殊说明，本专利技术的实施例中所采用的元件均为本领域常用的元器件。图1所示，位置尺即光栅尺，是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于伺服电机的位置信号输入模块，其特征在于，所述输入模块包括位置信号输入模块，包括位置尺信号输入电路、模拟电压输出电路、热电偶供电电路，所述位置尺信号输入电路、模拟电压输出电路、热电偶供电电路电连接，所述位置尺信号输入电路，包括集成运算放大器U71A，所述集成运算放大器U71A的同相输入端引脚3与电感L7、电容C37两者之间的节点连接；模式控制输入端口MOD IN与电阻R273、电感L7依次连接，所述电阻R273、电感L7之间与电阻R275的一端、电容C36的一端连接，所述电阻R275的另一端、电容C36的另一端与电容C37连接后接模拟地AGND；集成运算放大器U71A的反向输入端引脚2与信号输出端引脚1连接后与电阻R274连接；所述电阻R274与电容C38连接后接模拟地AGND；集成运算放大器U71A的负电源端引脚4与电容C39、负稳压电源连接，集成运算放大器U71A的正电源端引脚8与正稳压电源、电容C32连接，所述电容C39、电容C32接模拟地AGND；所述电阻R274与电容C38之间的节点与模式控制输出端口MOD、复合二极管D133的交流输入端引脚3连接，复合二极管D133的负电压输出端1、电容C38接模拟地AGND，复合二极管D133的正电压输出端2接输出参考电压ADREF为33V。...

【技术特征摘要】
1.一种用于伺服电机的位置信号输入模块，其特征在于，所述输入模块包括位置信号输入模块，包括位置尺信号输入电路、模拟电压输出电路、热电偶供电电路，所述位置尺信号输入电路、模拟电压输出电路、热电偶供电电路电连接，所述位置尺信号输入电路，包括集成运算放大器U71A，所述集成运算放大器U71A的同相输入端引脚3与电感L7、电容C37两者之间的节点连接；模式控制输入端口MOD IN与电阻R273、电感L7依次连接，所述电阻R273、电感L7之间与电阻R275的一端、电容C36的一端连接，所述电阻R275的另一端、电容C36的另一端与电容C37连接后接模拟地AGND；集成运算放大器U71A的反向输入端引脚2与信号输出端引脚1连接后与电阻R274连接；所述电阻R274与电容C38连接后接模拟地AGND；集成运算放大器U71A的负电源端引脚4与电容C39、负稳压电源连接，集成运算放大器U71A的正电源端引脚8与正稳压电源、电容C32连接，所述电容C39、电容C32接模拟地AGND；所述电阻R274与电容C38之间的节点与模式控制输出端口MOD、复合二极管D133的交流输入端引脚3连接，复合二极管D133的负电压输出端1、电容C38接模拟地AGND，复合二极管D133的正电压输出端2接输出参考电压ADREF为33V。2.根据权利要求1所述的一种用于伺服电机的位置信号输入模块，其特征在于，所述集成运算放大器U71A为理想运放器，正稳压电源、负稳压电源分别为+5、-5V。3.根据权利要求1所述的一种用于伺服电机的位置信号输入模块，其特征在于，所述复合二极管D133由2个稳压二极管反向并联而成。4.根据权利要求1所述的一种用于伺服电机的位置信号输入模块，其特征在于，所述模拟电压输出电路包括运算放大器U92A、运算放大器U92B，所述运算放大器U92A的输出端与运算放大器U92B的同相输入端5连接；模拟电信号输入端口DAC-PR1接电阻R337后与运算放大器U92A的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建波，
申请(专利权)人：宁波兴泰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33