[发明专利]一种基于直流无刷电机的吊杯式栽植器驱动系统

权利要求书

1.一种基于直流无刷电机的吊杯式栽植器驱动系统，其特征在于，该系统能够通过对电机速度和转矩的闭环控制准确控制吊杯的运动，并驱动吊杯遵循特定的运行特性稳定地完成栽植运动，以提高投苗的频率和可靠性，该系统包括控制器模块、驱动器模块、蓄电池电源模块、直流无刷电机、反馈模块、减速器、传动机构、吊杯移栽机构；其中：

所述控制器模块作为逻辑控制与数据运算核心，是整个驱动系统的核心器件，接收反馈信号并输出控制信号，完成对直流无刷电机转速和转矩的控制；

所述驱动器模块包括信号转换电路和直流无刷电机驱动器，所述信号转换电路用于将控制器输出的PWM波形转换为直流无刷电机驱动器可接受的PWM波形，所述直流无刷电机驱动器直接驱动电机运转；

所述蓄电池电源模块包括蓄电池、电压检测电路和直流降压电路，所述蓄电池用于给整个驱动系统提供电源，直接给直流无刷电机驱动器供电，所述电压检测电路用于检测蓄电池的端电压，所述控制器模块接收电压检测电路输出的电压信号并进行模数转换，所述直流降压电路对蓄电池电压作降压处理后给系统中的低压模块提供电源；

所述直流无刷电机自带位置传感器，可检测并输出转子的位置信息；

所述反馈模块包括电流检测电路和光电隔离电路，电流检测电路用于采样电机母线电流，所述光电隔离电路用于将直流无刷电机的位置传感器输出信号与控制器模块隔离，所述控制器模块接收电流检测电路输出的电压信号并进行模数转换，并对电机进行速度和电流双闭环控制，速度环为外环，电流环为内环；

所述减速器用于降低转速和增大扭矩，是在直流无刷电机与传动机构之间进行速度和扭矩转换的设备；

所述传动机构由联轴器和连杆机构组成，将电机的轴向运动转化为吊杯移栽机构的上下往复加减速运动；

所述吊杯移栽机构用于运送和栽植钵苗，当吊杯运动到顶端时，钵苗被投入到吊杯中，当吊杯转动到预定位置时，钵苗落入穴内，接着覆土填压，完成栽植。

2.根据权利要求1所述的基于直流无刷电机的吊杯式栽植器驱动系统，其特征在于，所述直流无刷电机的位置传感器输出的转子位置信号经光电隔离之后由所述控制器模块捕获，所述控制器通过不断采集电机转子位置信号，计算出电机的实际转速。

3.根据权利要求1或2所述的基于直流无刷电机的吊杯式栽植器驱动系统，其特征在于，所述控制器模块输出PWM波到所述信号转换电路，所述直流无刷电机驱动器接收处理后的PWM波，经过驱动芯片隔离放大后输出带有驱动能力的PWM波控制功率开头器件的通断，使电机的各相绕组按一定的顺序工作，从而达到驱动电机运转的目的。

4.根据权利要求1或2所述的基于直流无刷电机的吊杯式栽植器驱动系统，其特征在于，所述信号转换电路将所述控制器模块输出的低压PWM信号转换为电压幅值满足所述直流无刷电机驱动器要求并能够被识别的PWM信号。

5.根据权利要求1或2所述的基于直流无刷电机的吊杯式栽植器驱动系统，其特征在于，所述电流检测电路将检测信号输入到所述控制器模块的模数转换接口，所述控制器获取电流采样值后据此计算电机的电磁转矩。

6.根据权利要求1所述的基于直流无刷电机的吊杯式栽植器驱动系统，其特征在于，所述蓄电池电源模块在给无刷直流电机供电过程中不断的消耗能量，所述电压检测电路将检测电池端电压，并将检测信号输入到所述控制器模块的模数转换接口，所述控制器模块根据电压反馈信号判断电池的工作状态，决定是否对电池进行欠压保护。

7.根据权利要求1或2所述的基于直流无刷电机的吊杯式栽植器驱动系统，其特征在于，所述控制器模块在对电压检测电路和电流检测电路的输出电压信号进行模数转换的过程中进行滤波处理，所述滤波处理包括若干次均值滤波处理，以及对若干次均值滤波处理的中间结果进行中值滤波处理。

8.根据权利要求1或2所述的基于直流无刷电机的吊杯式栽植器驱动系统，其特征在于，所述光电隔离电路将位置传感器的输出信号进行隔离后输入到所述控制器模块的波形捕获接口， 光电隔离提高了电路的抗干扰能力，可以防止电机运转时对位置传感器输出信号产生的干扰噪声被所述控制器模块捕获。

9.根据权利要求1或2所述的基于直流无刷电机的吊杯式栽植器驱动系统，其特征在于，所述直流降压电路以一些直流降压芯片为核心，直流降压芯片对蓄电池输出电压进行降压和电容滤波处理，降压芯片的输出电压满足系统中的低压模块对电源的要求。