專利名稱：一種伺服系統(tǒng)最小化控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種伺服系統(tǒng)最小化控制器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及控制器領(lǐng)域，特別是涉及一種可用于多種場合的伺服系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收、上位機(jī)通訊和模擬控制量輸出的伺服系統(tǒng)的最小化控制器。
背景技術(shù)：
[0002]伺服驅(qū)動(dòng)器又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用來控制伺服電機(jī)的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達(dá)，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應(yīng)用于高精度的定位、隨動(dòng)、跟蹤系統(tǒng)。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服馬達(dá)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)聞精度的傳動(dòng)系統(tǒng)定位，目如是傳動(dòng)技術(shù)的聞端廣品。[0003]控制系統(tǒng)一般包括接收反饋量輸入、控制量輸出、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、算法運(yùn)算4部分，在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中一般采用比如PLC，單片機(jī)，或者計(jì)算機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制卡。目前主流的伺服驅(qū)動(dòng)器均采用數(shù)字信號處理器(DSP)作為控制核心，可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，而電路的構(gòu)架基本上為DSP+FPGA+外圍電路的形式，數(shù)據(jù)的算法和控制單獨(dú)編程，但是這種的設(shè)計(jì)在一定程度上增加了電路板的占用空間和成本，同時(shí)雙芯片的設(shè)計(jì)還會(huì)增加數(shù)據(jù)處理量，數(shù)據(jù)處理繁瑣，成本高，特別是在一些空間尺寸受限，對電路小型化要求高的場合，DSP+FPGA方案就會(huì)造成電路板層數(shù)增加、布板困難、成本的提高。實(shí)用新型內(nèi)容[0004]為克服在電路設(shè)計(jì)中特別是在一些空間尺寸受限，對電路小型化要求高的場合， DSP+FPGA的方案造成電路板層數(shù)增加、布板困難、成本的提高的問題，利用DSP數(shù)字信號處理器的高集成度，不僅具有可編程性，而且其實(shí)時(shí)運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令程序，將DSP+FPGA方案用DSP+外圍電路的方案代替。[0005]本實(shí)用新型發(fā)明特指伺服系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)器前端的控制系統(tǒng)。[0006]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下一種伺服系統(tǒng)最小化控制器，包括DSP數(shù)字信號處理器和與所述DSP數(shù)字信號處理器連接的FLASH存儲(chǔ)器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換芯片、電平匹配芯片，還包括與電平匹配芯片連接的RS422轉(zhuǎn)換一、RS422轉(zhuǎn)換二。[0007]在上述技術(shù)方案中，所述DSP數(shù)字信號處理器通過SPI 口與FLASH存儲(chǔ)器連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。[0008]在上述技術(shù)方案中，所述DSP數(shù)字信號處理器通過并行總線與數(shù)/模轉(zhuǎn)換芯片連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。[0009]在上述技術(shù)方案中，所述RS422轉(zhuǎn)換一與外部傳感器連接，采用半雙工通信工作方式接收外部數(shù)據(jù)。[0010]在上述技術(shù)方案中，所述RS422轉(zhuǎn)換二與外部上位機(jī)連接，采用全雙工通信工作方式與外部通信。[0011]從本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征可以看出，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于利用單DSP數(shù)字信號處理器+外圍電路的方案，有效的減少了整個(gè)電路中的器件，降低了成本，減小印制板的占有空間。同時(shí)可以將以前的多芯片編程集成在現(xiàn)在的單一芯片內(nèi)，有效的優(yōu)化數(shù)據(jù)處理方式，提高系統(tǒng)運(yùn)行速度。采用AD5447，輸出量高線性度、高精度、高相噪、高轉(zhuǎn)換率。


[0012]本實(shí)用新型將通過實(shí)施例并參照附圖的方式說明，其中[0013]圖I是該控制電路的原理框圖；[0014]圖2是控制器的實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施方式
[0015]
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。[0016]如圖I所示，該伺服系統(tǒng)最小化控制器包括DSP數(shù)字信號處理器和與所述DSP數(shù)字信號處理器相互連接的FLASH存儲(chǔ)器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換芯片、電平匹配芯片，還包括與電平匹配芯片相互連接的RS422轉(zhuǎn)換一、RS422轉(zhuǎn)換二。[0017]如圖I和圖2所示，控制器的實(shí)施方法可以如下[0018] 輸入部分[0019]RS422轉(zhuǎn)換一采用MAX485接口芯片，采用半雙工通信工作方式將外部傳感器發(fā)出的編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為CMOS信號，通過電平轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為TTL電平送給DSP數(shù)字信號處理器。RS422轉(zhuǎn)換二采用MAX490E接口芯片，采用全雙工通信方式將上位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為CMOS信號，通過電平轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為TTL電平送給DSP數(shù)字信號處理器的SCIA 口。[0020]籲輸出部分[0021]DSP數(shù)字信號處理器通過對接收數(shù)據(jù)的運(yùn)行分析，算出需要輸出的數(shù)字控制量，通過并行數(shù)據(jù)傳輸口將數(shù)字控制量發(fā)送給數(shù)/模轉(zhuǎn)換芯片(采用AD5447芯片)，同時(shí)DSP數(shù)字信號處理器通過I/O 口控制AD5447的A、B通道的選擇、片選信號和讀寫信號。數(shù)/模轉(zhuǎn)換芯片輸出模擬控制量，輸出模擬量范圍為-IOV +10V。[0022]DSP數(shù)字信號處理器數(shù)據(jù)處理后將伺服系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)信息通過電平轉(zhuǎn)換芯片、 RS422轉(zhuǎn)換二發(fā)送給上位機(jī)，完成通信。[0023] 存儲(chǔ)部分[0024]DSP數(shù)字信號處理器通過SPI 口與FLASH存儲(chǔ)器(采用M25P05)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并且DPS通過I/O 口控制M25P05的片選信號、寫保護(hù)和保持信號，在系統(tǒng)工作的同時(shí)M25P05 實(shí)時(shí)的將所需要的數(shù)據(jù)保存，數(shù)據(jù)包括系統(tǒng)初始化數(shù)據(jù)，歷史故障信息等。[0025] 數(shù)據(jù)處理部分[0026]通過MAX490E接收到上位機(jī)命令數(shù)據(jù)后，DSP數(shù)字信號處理器根據(jù)命令數(shù)據(jù)通過 MAX485實(shí)時(shí)采集傳感器數(shù)據(jù)獲取伺服系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)，并且根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)判斷伺服系統(tǒng)是否正常，并將伺服系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)報(bào)告給上位機(jī)。DSP數(shù)字信號處理器根據(jù)伺服系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)和上位機(jī)要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較得出偏差量，利用DSP數(shù)字信號處理器進(jìn)行高精度的浮點(diǎn)運(yùn)算，通過控制算法計(jì)算出控制量，DSP數(shù)字信號處理器再通過12位數(shù)據(jù)并行總線進(jìn)行數(shù)字控制量輸出。[0027]如圖2所示，一種伺服系統(tǒng)最小化控制器通過接收外部上位機(jī)的命令和傳感器的信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過控制輸出驅(qū)動(dòng)電機(jī)按照上位機(jī)的命令運(yùn)行。[0028]本說明書中公開的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式組合。[0029]本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。[0030]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種伺服系統(tǒng)最小化控制器，其特征為包括DSP數(shù)字信號處理器和與所述DSP數(shù)字信號處理器連接的FLASH存儲(chǔ)器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換芯片、電平匹配芯片，還包括與電平匹配芯片連接的RS422轉(zhuǎn)換一、RS422轉(zhuǎn)換二。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種伺服系統(tǒng)最小化控制器，其特征為所述DSP數(shù)字信號處理器通過SPI 口與FLASH存儲(chǔ)器連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種伺服系統(tǒng)最小化控制器，其特征為所述DSP數(shù)字信號處理器通過并行總線與數(shù)/模轉(zhuǎn)換芯片連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種伺服系統(tǒng)最小化控制器，其特征為所述RS422轉(zhuǎn)換一與外部傳感器連接，采用半雙工通信工作方式接收外部數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種伺服系統(tǒng)最小化控制器，其特征為所述RS422轉(zhuǎn)換二與外部上位機(jī)連接，采用全雙工通信工作方式與外部通信。
專利摘要本實(shí)用新型為一種伺服系統(tǒng)最小化控制器，包括DSP數(shù)字信號處理器和與所述DSP數(shù)字信號處理器連接的FLASH存儲(chǔ)器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換芯片、電平匹配芯片，還包括與電平匹配芯片連接的RS422轉(zhuǎn)換一、RS422轉(zhuǎn)換二；采用單DSP數(shù)字信號處理器的結(jié)構(gòu)方式，解決了數(shù)據(jù)處理繁瑣、成本高、特別是在一些空間尺寸受限，對電路小型化要求高的場合，布線困難的缺點(diǎn)，提升了伺服系統(tǒng)控制器的工作效率。
文檔編號G05B19/042GK202815481SQ20122043537
公開日2013年3月20日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者鄧禹, 李萍, 郭光榮 申請人:四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司