[實用新型]小型機械臂直流電機調(diào)速控制器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020164798.0
• 申請日: 2010-04-16
• 公開（公告）號: CN201717822U
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王鐵流;高強;金姍;林志杰;申思磊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: H02P7/28
• 分類號: H02P7/28
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型為小型機械臂直流電機調(diào)速控制器，可運用于教學機器人、實驗室科研項目中的小型機械臂上。

背景技術(shù)

小型直流電機是近幾年小電機行業(yè)發(fā)展最快的品種，隨著視聽產(chǎn)品“小、輕、薄”化和家電產(chǎn)品的靜音化以及工業(yè)控制需求量增多，小型直流電動機需要量迅速增加。小型直流電機用電子換向替代了電刷和換向器，具有高可靠、高效率、壽命長、調(diào)速方便的優(yōu)點。各國都加快了開發(fā)新產(chǎn)品的速度和占領(lǐng)市場的力度。日本不少公司已將小型直流電機應用到數(shù)碼照相機、微型收錄機、打印機、存儲驅(qū)動器、手機以及汽車電子、醫(yī)療電子等領(lǐng)域。在機器人中廣泛應用各類小電機，如直流伺服電動機、交流伺服電動機，感應同步電動機，測速發(fā)電機，自整角機，旋轉(zhuǎn)變壓器，直線電動機，力矩電機等等，據(jù)有關(guān)資料報道，一臺工業(yè)用機器人的機械臂至少有10臺以上各種小電機，完成驅(qū)動、伺服和速度、位置、聲訊傳感等功能。據(jù)國際機器人協(xié)會預測，機器人需求量年增長30％，在我國，隨著國家對高校教育投資力度的加大，機器人的需求量將會更大。因此小型直流電機調(diào)速控制器的應用必將有廣闊的前景。目前小型直流電機調(diào)速控制器并不少見，比如應用于機器人關(guān)節(jié)處直流電機調(diào)速控制器，它主要利用升壓電路將輸入直流電壓升高到目的電壓值，改變電機轉(zhuǎn)速，從而控制機器人各個關(guān)節(jié)的運動。但是如果信號源供給的脈沖信號收到干擾，、波形不穩(wěn)定或者占空比不合適，甚至會導致該調(diào)速器失效。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服了現(xiàn)有調(diào)速控制器的上述缺陷，提出了一種小型機械臂直流電機調(diào)速控制器，該調(diào)速控制器工作電壓低，輸出穩(wěn)定，成品體積較小，成本低，并且能夠調(diào)整、修復、整形輸入信號，以適應更多的使用環(huán)境。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取了如下技術(shù)方案。包括信號調(diào)節(jié)整形模塊、升壓模塊和直流電源，其中：直流電源同時與信號調(diào)節(jié)整形模塊和升壓模塊相連，信號調(diào)節(jié)整形模塊的輸入端與信號源相連，輸出端與升壓模塊相連，信號調(diào)節(jié)整形模塊處理信號源發(fā)送的信號并調(diào)整該信號的占空比，調(diào)整后的信號輸出給升壓模塊；升壓模塊根據(jù)在信號控制將直流電源的電壓值升高到目標電壓值，輸出給直流電機。

所述的信號調(diào)節(jié)整形模塊中選用的是NE555P芯片，該芯片1管腳接地，2管腳連接0.001uF電容后接信號源；2、8管腳之間接20K電阻；3管腳接升壓模塊信號源輸入端；4管腳接6V直流電源；4管腳接0.1uF電容后接地；3、4管腳之間接10K電阻；5管腳接0.01uF電容后接地；7管腳接0.1uF電容后接地；6、8管腳之間接電位器，4、8管腳相連；6、7管腳相連；所述電容均為非極性電容。

所述的升壓模塊中選用的場效應管為IRF2807，其中G極接10歐姆電阻后接信號調(diào)節(jié)整形模塊中NE555P芯片的3管腳；S極接10K電阻后接地；D極分為兩支路，一路接10mH電感后接6V直流電源，一路接二極管正極，設(shè)二極管負極為d點，在d點和地之間并聯(lián)10uF電容、220uF電容、220uF極性電容、100歐姆電阻各一個；所述的10uF電容、220uF電容均為非極性電容。

與現(xiàn)有直流電機調(diào)速控制器相比，本實用新型具有以下優(yōu)點：

1.工作電壓低，輸出穩(wěn)定。

2.成品體積較小，成本低，易于安裝。

3.利用信號調(diào)節(jié)整形模塊能夠?qū)Σ环€(wěn)定的、受到干擾的或者占空比不合適的信號進行調(diào)節(jié)和整形，保證調(diào)速器的有效性。

4.可用于實驗教學中。

附圖說明

圖1本實用新型的連接框圖

圖2小型機械臂直流電機調(diào)速控制器工作電路

圖3簡化后的升壓模塊電路圖

圖4升壓模塊充電過程示意圖

圖5升壓模塊放電過程示意圖

圖6電感充放電波形圖

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式做進一步地闡述：

本實施例采用Boost升壓電路為主體電路的升壓模塊，配合555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為主體的信號調(diào)節(jié)模塊共同工作。通過調(diào)整變阻器來控制輸入信號的占空比，從而控制開關(guān)管的通斷時間，電路工作時，電感不斷充電并持續(xù)對電容放電從而完成升壓輸出。本發(fā)明有調(diào)速范圍較寬，響應較快，加減速時速度平滑的特點。