一种集成了磁编码器的伺服控制器制造技术

本发明专利技术公开了一种集成了磁编码器的伺服控制器，属于伺服控制领域。所述伺服控制器包括可产生正弦磁场的永磁体和电路板，所述电路板将磁编码器和伺服控制电路集成在一起。本发明专利技术能够有效节省伺服系统空间，减小伺服系统体积，减少伺服系统各个组件之间的引线。减少伺服系统各个组件之间的引线。减少伺服系统各个组件之间的引线。

【技术实现步骤摘要】
一种集成了磁编码器的伺服控制器


[0001]本专利技术涉及伺服控制领域，具体涉及一种集成了磁编码器的微型伺服控制电路。

技术介绍

[0002]两轴框架式伺服系统通常由两个伺服框架(外框架和内框架)、电机、编码器和伺服控制器组成。内框架通常嵌套在外框架之内，整个伺服系统有两个运动自由度。此种两轴框架式伺服系统的常规控制方案是在两个框架上上分别安装一只电机和编码器，用来驱动该框架转动并实时反馈框架角度信息。伺服控制电路布置在框架外部。电机和编码器的信号线从框架中穿出后连接至伺服控制器上。此种布局的缺点是伺服控制器布置在伺服框架外面，信号线多、体积大，影响伺服系统性能。另外，传统的伺服控制电路通常采用DSP+FPGA处理器方案，与单处理器架构相比占用空间较大。急需一种信号线少，集成度高的控制电路方案。

技术实现思路

[0003]本专利技术需解决技术问题是提供一种信号线少，集成度高的伺服控制器。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种集成了磁编码器的伺服控制器，采取技术方案如下：
[0005]所述伺服控制器包括可产生正弦磁场的圆形永磁体和电路板两部分，所述电路板将磁编码器芯片和伺服控制电路集成在一起。
[0006]进一步的，
[0007]所述圆形永磁体安装于伺服框架转动轴中心，随伺服框架进行转动。
[0008]所述磁编码器芯片在电路板上的位置为：当电路板固定在伺服框架上后，磁编码器芯片芯片的表面与永磁体对准，磁编码器芯片中心与永磁体的中心保持同心，偏差≤0.1mm。
[0009]所述磁编码器芯片对安装在伺服框架上的圆形永磁体旋转角度进行测量，实现伺服系统位置环控制。
[0010]所述伺服控制电路包括DSP处理器、隔离器、差分电平转换芯片、电源芯片；
[0011]DSP处理器负责角度信息采集，产生PWM信号进行伺服系统驱动，以及对外通信；
[0012]差分电平转换芯片将输入的差分信号转换成单端串口信号，完成DSP处理器和上位机的通信；
[0013]隔离器将DSP处理器输出的PWM信号隔离后输出至电机驱动器，对无刷直流电机进行驱动；
[0014]电源芯片提供电源保障。
[0015]所述磁编码器芯片为AS5047P，DSP处理器为TMS320F38335GHHA。
[0016]本专利技术的有益效果在于：
[0017](1)对编码器和伺服控制器进行了集成，将原来放置在伺服框架外部的伺服控制
器集成到了伺服框架上，能够有效节省伺服系统空间，减小伺服系统体积，减少伺服系统各个组件之间的引线。
[0018](2)磁编码器芯片位置设定，保证角度测量精度。
[0019](3)DSP处理器采用TMS320F38335GHHA，单处理器架构无需DSP和FPGA进行通信，在节省空间的同时提高了数据处理效率。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的实施例的集成了磁编码器的伺服控制器原理框图。
[0021]1永磁体 2电路板 3伺服框架
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步进行描述。
[0023]为解决两轴框架式伺服系统由于结构复杂，空间紧张导致的电路布局困难和走线困难问题，实施例将磁编码器和伺服控制电路集成在一起，原理框图如图1所示。
[0024]所述伺服控制器包括可产生正弦磁场的圆形永磁体1和电路板2两部分，所述电路板2将磁编码器芯片和伺服控制电路集成在一起。
[0025]所述圆形永磁体1安装于伺服框架3转动轴中心，随伺服框架进行转动。
[0026]所述磁编码器芯片在电路板上的位置约束为：当电路板2使用螺钉固定在伺服框架上后，磁编码器芯片芯片的表面与圆形永磁体1对准，芯片中心与圆形永磁体1的中心保持同心关系，偏差≤0.1mm。
[0027]所述电路板2包括磁编码器芯片、DSP处理器、隔离器、差分电平转换芯片、电源芯片。
[0028]磁编码器芯片对安装在伺服框架上的圆形永磁体旋转角度进行测量，实现伺服系统位置环控制；
[0029]DSP处理器，负责角度信息采集，产生PWM信号进行伺服系统驱动，以及对外通信等；
[0030]差分电平转换芯片将输入的差分信号转换成单端串口信号，完成DSP处理器和上位机的通信；
[0031]隔离器将DSP处理器输出的PWM信号隔离后输出至电机驱动器，对无刷直流电机进行驱动；
[0032]电源芯片提供电源保障。
[0033]在优选的实施例中，所述电路板2包括磁编码器芯片AS5047P、DSP处理器TMS320F38335GHHA、差分电平转换芯片LTC2852、电源芯片TPS62112、电源芯片TPS62460、隔离芯片ADUM5410。
[0034]所述磁编码器芯片AS5047P使用SPI接口与DSP处理器TMS320F38335GHHA进行通讯。AS5047P的CS、CLK、SDO、SDI引脚接入TMS320F38335GHHA的SPI接口。TMS320F38335GHHA依照SPI接口协议读取AS5047P测得的角度数据。
[0035]所述LTC2852将输入的422RX+、422RX-、422TX+、422TX-差分信号转换成单端串口信号SCI_RX、SCI_TX接入DSP处理器TMS320F38335GHHA的SCI接口。
[0036]所述电源芯片TPS62112将输入的12V电源电压转换为5V电源电压提供给电源芯片TPS62460。
[0037]所述电源芯片TPS62460将5V电源电压转换为3.3V和1.9V，其中3.3V提供给AS5047P、TMS320F38335GHHA、LTC2852、ADUM5410。1.9V提供给TMS320F38335GHHA。
[0038]所述DSP处理器TMS320F38335GHHA输出6路PWM信号：PWM1A、PWM1B、PWM2A、PWM2B、PWM3A、PWM3B接入隔离芯片ADUM5410。
[0039]所述ADUM5410将隔离后的6路PWM信号：PWM1A_ISO、PWM1B_ISO、PWM2A_ISO、PWM2B_ISO、PWM3A_ISO、PWM3B_ISO输出至至电机驱动器L6234，对无刷直流电机进行驱动。
[0040]集成后的伺服控制器直接布置在原编码器位置，对原有编码器进行替代。将伺服系统原有的伺服框架、电机、编码器、伺服控制器的组成形式，简化为：伺服框架、电机、集成了磁编码器的伺服控制器。本专利技术将原来放置在伺服框架外部的伺服控制器集成到了伺服框架上，能够有效节省系统空间，减少系统各个组件之间的引线。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成了磁编码器的伺服控制器，其特征在于，包括可产生正弦磁场的永磁体和电路板，所述电路板将磁编码器芯片和伺服控制电路集成在一起。2.根据权利要求1所述的一种集成了磁编码器的伺服控制器，其特征在于，所述永磁体安装于伺服框架转动轴中心，随伺服框架进行转动；所述磁编码器芯片在电路板上的位置为：当电路板固定在伺服框架上后，磁编码器芯片的表面与永磁体对准，磁编码器芯片中心与永磁体的中心保持同心，偏差≤0.1mm；所述磁编码器芯片对安装在伺服框架上的圆形永磁体旋转角度进行测量，实现伺服系统位置环控制。3.根据权利要求1所述的一种集成了磁编码器的伺服控制器，其特征在于，所述伺服控制电路包括DSP处理器、隔离器、差分电平转换芯片、电源芯片；DSP处理器负责角度信息采集，产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：李铭泽，张广月，潘少鹏，李华德，樊立，曾扬锴，王佳佳，李瑞，王雪玲，
申请(专利权)人：北京华航无线电测量研究所，
类型：发明
国别省市：