[實用新型]一種基于RS485總線通訊的智能型電動舵機

無效

• 申請號: 200820080013.4
• 申請日: 2008-04-18
• 公開（公告）號: CN201186684Y
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 發明（設計）人: 蔣傳彪;余躍慶;許東來
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032;A63H27/20;B25J11/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 張慧

技術領域

本實用新型涉及一種基于RS485總線通訊的智能型電動舵機，主要應用于飛機模型及人形機器人控制系統，屬于飛機模型與人形機器人的控制技術領域。

背景技術

在飛機模型與人形機器人控制系統中，用PWM波信號控制的舵機是主要的動力來源，它由于體積小、輸出扭矩大、集成度高而廣泛的應用。舵機的結構在專利(專利號為：200620058243.1)中有詳細的敘述。

為了使舵機的結構緊湊，傳統舵機的結構一般包括有減速齒輪組6、電位器1、直流電機5和控制模塊4。傳統舵機的控制模塊4如圖1示，由圖中可以看出傳統舵機的控制模塊主要包括有：信號解調集成電路2、電機驅動集成電路3、電位器1和直流電機5。

傳統舵機的工作原理是：PWM信號由接收通道進入信號解調電路，進行解調，獲得一個直流偏置電壓。該直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差并輸出。該輸出送入電機驅動集成電路，以驅動電機正反轉。當電機轉速一定時，通過級聯減速齒輪帶動電位器旋轉，直到電壓差為零，電機停止轉動。舵機的控制信號是PWM信號，利用占空比的變化改變舵機的位置。

這種舵機主要存在以下一些不足之處：

1.控制方式復雜，占用上位控制機很多資源，上位機的負擔大；

2.適宜組成集中式的控制系統，不宜于組成分布式的控制系統；

●隨著控制點數的增加，上位機的控制壓力也急劇增大，從上位機引出的線也急劇增多；

●控制線之間易產生互擾，舵機易出現抖動現象；

3.不能向上位機反饋位置信號，不能組成大閉環控制系統；

4.不是真正的數字式電動舵機，舵機輸出軸的位置是通過PWM波占空比來調節的。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服了現有舵機存在的上述不足，提供了一種基于RS485總線雙向通訊、能夠把輸出軸的位置實時進行反饋、能夠產生PWM波的電動舵機。本實用新型具有結構緊湊、集成度高、智能性高等優點。

為了實現上述目的，本實用新型采取了如下技術方案。本舵機包括有依次連接的信號解調電路、電機驅動集成電路和直流電機，直流電機的輸出軸與減速齒輪組相連，減速齒輪組的輸出軸與電位器同軸連接。還包括有微控制芯片和RS485信號轉換模塊。其中：

微控制芯片通過RS485信號轉換模塊、RS485總線與上位機相連，接收上位機的控制命令，產生PWM信號送入信號解調電路。

電位器與微控制芯片相連，微控制芯片采集電位器的位置信號，并將該信號傳送給上位機。

本實用新型的工作原理如下：當上位控制機向舵機發送目標位置，微控制芯片通過RS485總線接收目標位置，然后產生對應的PWM信號送入信號解調電路。微控制芯片采集電位器的反饋信號，并將其傳送給上位機，從而能夠把輸出軸的當前位置實時反饋給上位控制機。

本實用新型具有以下優點：1)能夠組成分布式的控制系統，點點之間共用同一信號線，接到上位控制機的控制線大大減少，不隨控制點數增加而增多；2)具有微處理芯片，能夠產生PWM波形，自動調節PWM的占空比，從這點來看，能夠大大減少上位機的控制壓力；3)由于本實用新型通過RS485總線與上位控制機進行實時雙向通訊，所以能夠實現舵機的分布式控制；4)微處理芯片內部具有AD轉換器，可以把輸出軸的目前位置轉為數字信號，通過RS485總線傳送給上位控制機，可形成閉環控制。

附圖說明

圖1傳統舵機控制模塊方框圖

圖2本實用新型的舵機控制模塊的結構方框圖

圖中：1、電位器，2、信號解調電路，3、電機驅動集成電路，4、控制模塊，5、電機，6、減速齒輪組，7、RS485信號轉換模塊，8、微控制芯片，9、舵機控制模塊。

具體實施方式

下面結合附圖詳細說明本實施例：

本實施例中殼體由三部分組成：上蓋、殼主體、下蓋；內部布置舵機控制模塊9、減速齒輪組6、直流電機5和電位器1。

本實施例中的舵機控制模塊9包括RS485信號轉換模塊7、微控制單片機芯片8、信號解調集成電路2和電機驅動集成電路3。

舵機控制模塊由RS485信號轉換模塊7把微控制芯片8輸出的信號轉換為RS485總線信號，由微控制芯片8通過RS485總線接收上位控制機的目標位置信號、產生PWM波形和采集電位器9的當前位置，并把當前位置反饋給上位控制機。

本實施例的微控制芯片26選用PIC18F單片機，此單片機內部帶有A/D轉換器，可以進行8路10位的A/D轉換，本實施例中就是用此A/D轉換器進行電位器的采樣。