一种电动舵机驱动装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种电动舵机驱动装置，包括控制器、隔离电路、无刷电机换向模块、功率驱动模块、三相逆变电路、无刷直流电机、电流采样电路、齿轮减速机构、舵面，控制器、隔离电路、无刷电机换向模块、功率驱动模块、三相逆变电路、无刷直流电机依次串接，霍尔速度传感器的信号输出端与无刷电机换向模块、控制器相连，无刷直流电机与齿轮减速机构相连，电流采样电路与无刷直流电机、控制器相连。控制器根据接收到的速度、电流、位置信号得出控制信号并发给无刷电机换向模块，无刷电机换向模块产生控制信号至功率驱动模块，再通过三相逆变电路控制无刷直流电机工作，无刷直流电机通过齿轮减速机构带动舵面转动，使其跟随舵面给定信号。

Driving device for electric steering gear

The utility model discloses an electric actuator driving device comprises a controller, isolation circuit, brushless motor commutation module, power drive module, three-phase inverter circuit, current sampling circuit, DC motor, gear reducer, rudder, controller, isolation circuit, brushless motor commutation module, power drive module, three-phase inverter circuit, brushless DC motor is connected in series, Holzer speed sensor signal output end is connected with the brushless motor commutation module, controller, brushless DC motor is connected with the gear reducer, the current sampling circuit and controller of Brushless DC motor, connected. The controller receives the speed, current and position signal to obtain a brushless motor reversing control signal module with brushless motor, reversing module generates a control signal to the power drive module, and then through the three-phase inverter control of Brushless DC motor, brushless DC motor through the gear to drive the rudder rotation, which follow the rudder the surface of a given signal.

【技术实现步骤摘要】
一种电动舵机驱动装置
本技术涉及一种电动舵机驱动装置。
技术介绍
无刷直流电动舵机是一种位置伺服系统，它具有体积小、控制精度高、可靠性高、抗干扰能力强等优点，这些优点使其成为舵机发展的新方向。目前，高精度的电动舵机在航天飞行器等领域得到广泛的运用，其中很大部分电动舵机都是采用STM32和CPLD组合的控制系统，其价格也比较贵，这使其在一般航天飞行器中应用受到限制。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提供一种结构简单、成本低、应用范围广的电动舵机驱动装置。本技术解决上述问题的技术方案是：一种电动舵机驱动装置，包括控制器、隔离电路、无刷电机换向模块、功率驱动模块、三相逆变电路、无刷直流电机、电流采样电路、齿轮减速机构、舵面，所述控制器、隔离电路、无刷电机换向模块、功率驱动模块、三相逆变电路、无刷直流电机依次串接，无刷直流电机上设有霍尔速度传感器，霍尔速度传感器的信号输出端与无刷电机换向模块、控制器相连，无刷直流电机与齿轮减速机构相连，所述齿轮减速机构安装在舵面上带动舵面转动，电流采样电路的输入端与无刷直流电机相连，电流采样电路的输出端与控制器相连。上述电动舵机驱动装置还包括位置传感器，位置传感器安装在舵面上，位置传感器的信号输出端与控制器相连。上述电动舵机驱动装置还包括过流保护单元，过流保护单元的输入端与三相逆变电路的输出端相连，过流保护单元的输出端与控制器相连。上述电动舵机驱动装置还包括通信电路，通信电路与控制器相连，控制器通过通信电路与上位机进行数据传输。上述电动舵机驱动装置所述电流采样电路为电流传感器。本技术的有益效果在于：1、本技术通过霍尔速度传感器、电流传感器、位置传感器分别获得无刷直流电机的速度信号、无刷直流电机的电流信号、舵面位置信号，控制器根据接收到的速度、电流、位置信号得到无刷直流电机的PWM控制信号的占空比及电机正反转信号，并将控制信号发给无刷电机换向模块，无刷电机换向模块根据接收到的占空比信号、电机正反转信号以及无刷直流电机的速度信号产生6路PWM控制信号，PWM控制信号送给功率驱动模块转换成功率驱动信号，功率驱动信号通过三相逆变电路控制无刷直流电机工作，无刷直流电机通过齿轮减速机构带动舵面转动，使其跟随舵面给定信号，整个驱动装置具有结构简单、成本低、应用范围广的优点。2、本技术设有过流保护单元，过流保护单元将采集到的母线电流进行处理，并不断地与设定的过流阈值进行比较，一旦母线电流超过设定阈值，则立即发出一个过流信号给控制器，控制器接收到过流信号后立即进入中断处理，关闭占空比信号，排除故障，安全性能更好。3、本技术设有通信电路，控制器通过通信电路与上位机进行数据传输，控制器能够接收上位机发出的舵面偏角信号，从而驱动无刷直流电机工作并通过齿轮减速机构作用于舵面，使舵面跟踪给定的位置信号。附图说明图1为本技术的结构框图。图2为转子位置传感器信号获取电路原理图。图3为电流检测电路原理图。图4为A相隔离与驱动电路原理图。图5为B相隔离与驱动电路原理图。图6为C相隔离与驱动电路原理图。图7为过流保护单元原理图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的说明。如图1所示，本技术包括一种电动舵机驱动装置，包括控制器2、隔离电路3、无刷电机换向模块4、功率驱动模块5、三相逆变电路6、无刷直流电机7、电流采样电路、齿轮减速机构8、舵面9、位置传感器11、过流保护单元12和通信电路，通信电路与控制器2相连，所述通信电路为CAN总线模块1，控制器2通过通信电路与上位机进行数据传输，所述控制器2、隔离电路3、无刷电机换向模块4、功率驱动模块5、三相逆变电路6、无刷直流电机7依次串接，无刷直流电机7上设有霍尔速度传感器13，霍尔速度传感器13的信号输出端与无刷电机换向模块4、控制器2相连，无刷电机换向模块4主芯片为FCM8201，无刷直流电机7与齿轮减速机构8相连，所述齿轮减速机构8安装在舵面9上带动舵面9转动，电流采样电路为电流传感器10，电流传感器10的输入端与无刷直流电机7相连，电流传感器10的输出端与控制器2相连，位置传感器11安装在舵面9上，位置传感器11的信号输出端与控制器2相连，过流保护单元12的输入端与三相逆变电路6的输出端相连，过流保护单元12的输出端与控制器2相连。控制器2的CAN接口接收上位机通过CAN总线模块1发送的给定舵面9位置信号；控制器2的ADC端口接收位置传感器11测得的舵面9位置信号与电流传感器10测得的电流信号，并构成位置闭环和电流闭环；无刷直流电机7的霍尔信号（HallA、HallB、HallC）经过调理电路处理后分别接入到控制器2的定时器TIM的捕获端口，根据捕获的霍尔信号得到无刷电机速度反馈，形成速度闭环；无刷电机换向模块4通过SPI接口与控制器2相连接，接收控制器2发出的占空比控制信号与故障处理信号，并接收无刷直流电机7的霍尔信号，自主完成换向功能，输出6路PWM控制信号。如图2所示，无刷直流电机7采用三组霍尔传感器13嵌入到电机本体，作为转子位置检测装置，该装置均匀分布，每组相差120°，霍尔传感器信号（HallA、HallB、HallC）先经过RC滤波电路，然后输入到74LS14反相器，经过两次反向后并通过电阻分压，将霍尔信号直接接到控制器STM32的捕获口以及通用GPIO口。捕获口用于捕获边沿信号，获取换相时刻，GPIO口读取当前的3个霍尔电平信号，判断电机转子所处位置，从而发出对应的控制信号，并控制相应功率开关管的通断。同时通过检测和处理三组霍尔传感器13的信号可以获得无刷直流电机7的速度信号。如图3所示，电流传感器10采用采样电阻R5直接串联在逆变桥的直流母线上，采样电阻R5上的采样信号先通过发大器U32进行放大后，再通过隔离电路U34隔离，然后经过滤波滤波后最后送到STM32的AD接口，可以获得无刷直流电机7的电流信号。位置传感器11采用电位器将舵面的角度位置信息转变成相应的电压值，通过电动舵机驱动装置通过控制器2的AD口采样该电压值，然后根据转换计算来实现舵面9位置信号反馈。减速齿轮机构8是舵机执行机构，其减速比为1：180，通过减速传动机构8可以使无刷直流电机输出达到舵机要求的角速度和输出力矩。如图4所示，图中包括隔离模块3和功率驱动模块5，其由隔离高速光耦U6、U9，三极管Q2、Q8，MOS型功率驱动管Q5、Q11组成，上桥臂光耦U6和三极管Q2、Q8一起组成隔离驱动电路。当控制信号为高电平时，驱动三极管Q2截止，Q8导通，从而使PMOS型功率驱动管Q5导通，反之，控制信号为低电平时，Q5截止；下桥臂隔离光耦U9内部自带驱动电路，当输入控制信号为高电平时，U9的6、7脚输出为高电平，使NMOS型功率管Q11导通，反之输入控制信号为低时Q11截止。控制器2根据接收到的速度、电流、位置信号得到无刷直流电机7的PWM控制信号的占空比及电机正反转信号，并将控制信号发给无刷电机换向模块4，无刷电机换向模块4根据接收到的占空比信号、电机正反转信号以及无刷直流电机7的速度信号产生6路PWM控制信号，PWM控制信号通过隔离模块3送给功率驱动模块5转换成功率驱动信号。如图4、5、6所示，功率驱动信号通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动舵机驱动装置，其特征在于：包括控制器、隔离电路、无刷电机换向模块、功率驱动模块、三相逆变电路、无刷直流电机、电流采样电路、齿轮减速机构、舵面，所述控制器、隔离电路、无刷电机换向模块、功率驱动模块、三相逆变电路、无刷直流电机依次串接，无刷直流电机上设有霍尔速度传感器，霍尔速度传感器的信号输出端与无刷电机换向模块、控制器相连，无刷直流电机与齿轮减速机构相连，所述齿轮减速机构安装在舵面上带动舵面转动，电流采样电路的输入端与无刷直流电机相连，电流采样电路的输出端与控制器相连。

【技术特征摘要】
1.一种电动舵机驱动装置，其特征在于：包括控制器、隔离电路、无刷电机换向模块、功率驱动模块、三相逆变电路、无刷直流电机、电流采样电路、齿轮减速机构、舵面，所述控制器、隔离电路、无刷电机换向模块、功率驱动模块、三相逆变电路、无刷直流电机依次串接，无刷直流电机上设有霍尔速度传感器，霍尔速度传感器的信号输出端与无刷电机换向模块、控制器相连，无刷直流电机与齿轮减速机构相连，所述齿轮减速机构安装在舵面上带动舵面转动，电流采样电路的输入端与无刷直流电机相连，电流采样电路的输出端与控制器相连。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖建容，王海云，刘正春，何茂坚，谭步学，徐盛福，阎胜利，姜红，王敏辉，易宗华，李聚峰，
申请(专利权)人：江南工业集团有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43