[發明專利]一種柔性外骨骼集成電機控制驅動器及電機

在審

• 申請號: 202011337151.8
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112701990A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 李林;張勇;強利剛;楊義光;冉浩;宋定安;張松魁;肖陶康;齊維偉;郭超
• 申請（專利權）人: 貴州航天控制技術有限公司
• 主分類號: H02P25/16
• 分類號: H02P25/16;H02P27/08;H02P6/08
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 葛鵬

本發明公開柔性外骨骼集成電機控制驅動器及電機，電機控制驅動器包括依次相連的電機控制電路、高速光電耦合器、邏輯門電路、電機驅動電路及電機功放電路，電機控制電路通過AD采樣電路連接有用于采集電機轉動的電位計，電機功放電路的供電端通過濾波整流電路與電源相連，電機功放電路的信號端與被控電機相連。本發明通過AD采樣電路采集被控電機轉動的電位計信號，將采集到的信號通過電機控制電路進行濾波、放大、采樣、保持、量化和編碼完成AD轉換，并輸出穩定PWM脈沖和正反轉信號F/R；輸出的控制信號經高速光電耦合器邏輯門電路后，通過電機驅動電路、電機功放電路控制相應的場效應晶體管導通，實現被控電機通電控制，從而達到驅動電機運行的目的。

技術領域

本發明涉及一種電機，尤其涉及一種柔性外骨骼集成電機控制驅動器及電機。

背景技術

隨著高效電機成為發展趨勢，高效低耗的電機控制方案自然成了大勢所趨，通過有效的電機控制，就能達到電機快速啟動、快速響應、高效率、高轉矩輸出及高過載能力的目的。傳統電機驅動具有成本高，效率底，耗時間等類似問題，具體表現為：

第一，必須提供足夠大的電流的三極管來進行開關處理，電機運轉速度比較低，電機震動比較大，發熱大。

第二，對電路設計要求比較高，對電路抗干擾要求比較高，容易引起高頻，燒壞驅動元件，對元件性能要求比較高。

第三，電路比較復雜，對電路中的干擾難以控制和理論要求相吻合，容易產生抖動，在控制形成正弦波的波峰和波谷，容易導致高頻干擾，進而導致驅動元件發熱或者頻率過高而老化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種設計合理的柔性外骨骼集成電機控制驅動器及電機，該電機控制驅動器具有數字化、集成化、高功率密度、高可靠性等性能特點，具有較強的實用價值。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明是一種柔性外骨骼集成電機控制驅動器，其特點是，包括依次相連的電機控制電路、高速光電耦合器、邏輯門電路、電機驅動電路及電機功放電路，電機控制電路通過AD采樣電路連接有用于采集電機轉動的電位計，電機功放電路的供電端通過濾波整流電路與電源相連，電機功放電路的信號端與被控電機相連；

AD采樣電路采集被控電機轉動的電位計信號，將采集到的信號通過電機控制電路進行濾波、放大、采樣、保持、量化和編碼完成AD轉換，并輸出穩定PWM脈沖和正反轉信號F/R；輸出的控制信號經高速光電耦合器邏輯門電路后，再通過電機驅動電路、電機功放電路控制相應的場效應晶體管導通，實現被控電機通電控制，從而達到驅動電機運行的目的。

優選地，所述電機控制電路由依次相連的精密放大器和內置MPU-6050模塊的控制器組成。

優選地，所述電機控制電路采用基于STM32F373CB的MPU-6050 9軸運動處理傳感器，該模塊上設有電源及485接口、壓力傳感器接口和直接電壓采集接口。

優選地，所述電機控制電路還設有SWD燒錄接口，根據控制需求對控制器進行配置。

優選地，所述精密放大器的型號為OPA335AID，控制器的型號為STM32F373CB。

優選地，所述高速光電耦合器由一個發光二極管、一個高增益線性運放和一個光敏三極管組裝成，將發光二極管和光敏三極管組裝在一起并利用光信號來傳遞信息，實現電路信號的電-光-電的傳輸(光電耦合電路)，這樣的目的是為了電路的輸入與電氣上處于完全隔離的狀態，實現輸入輸出部分的電氣隔離，提高其抗干擾能力和可靠性及穩定性。

優選地，所述高速光電耦合器與邏輯門電路之間依次連接有施密特觸發器和反相器，起到整形、隔離作用。