[实用新型]一种一体化伺服电机的控制系统

说明书

一种一体化伺服电机的控制系统，包括外部信号输入接口、光纤通讯模块、编码器接口电路、ARM处理器、电机驱动电路以及直流电源V，所述电机驱动电路包括时序控制电路、电机保护电路以及驱动工作电路，所述外部信号输入接口、光纤通讯模块均与所述ARM处理器双向连接，所述编码器电路的输出端与所述ARM处理器的使能端相连。本实用新型可以设计成小巧美观的电路板单元，因而能够完全满足内置于伺服电机内，而且通过电路的修改设计，可以大大地减少电路板的发热量，保证电路长时间顺畅工作，极大提高了产品的使用寿命。

技术领域

本实用新型涉及一种伺服电机的控制系统，尤其是指一种一体化伺服电机的控制系统。

背景技术

伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

就目前而言，现有的伺服电机一般呈长方形设置，其一端设置有动力输出端，并且在电机本体上设置有多个线槽，通过排线将其与外部的控制和驱动设备电连接。现有的伺服电机在使用过程中存在有如下不足之处：1、排线复杂，需要专门进行布线，线路容易老化导致故障率居高不下；2、安装的时候占用空间较大，需要配套比较齐备的电器柜。

就目前而言，随着半导体技术的发展，越来越多的设备可以采用控制及驱动嵌入式的结构，然而现有伺服电机驱动器不仅电路板面积较大，而且能耗高，如果盲目将其嵌入到伺服电机内，势必导致伺服电机故障率提高，而且热量如果不能及时散去会引起火灾，给纺织生产造成极大的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型提供一种一体化伺服电机的控制系统，其主要目的在于克服现有伺服电机驱动系统存在的能耗高、具有安全隐患的缺陷。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种一体化伺服电机的控制系统，包括外部信号输入接口、光纤通讯模块、编码器接口电路、ARM处理器、电机驱动电路以及直流电源V，所述电机驱动电路包括时序控制电路、电机保护电路以及驱动工作电路，所述外部信号输入接口、光纤通讯模块均与所述ARM处理器双向连接，所述编码器电路的输出端与所述ARM处理器的使能端相连，所述时序控制电路的使能端连接于所述ARM处理器的输出端，所述时序控制电路的输出端连接于所述电机保护电路的使能端，所述电机保护电路的输出端连接于驱动工作电路的使能端，所述驱动工作电路包括：接受U相控制信号高端信号UH和低端信号UL的第一隔离栅极驱动电路、第一自举升压电路、第一MOS管输出极；接受V相控制信号VH和VL的第二隔离栅极驱动电路、第二自举升压电路、第二MOS管输出极；以及接受W相控制信号WH和WL的第三隔离栅极驱动电路、第三自举升压电路、第三MOS管输出极；其中第一隔离栅极驱动电路包括驱动芯片U1、电阻R1和电阻R2，第一自举升级电路包括二极管D2和电容C6组成，第一MOS管输出极由N沟道MOS管Q1和N沟道MOS管Q3组成，U相控制信号高端信号UH和低端信号UL经过驱动芯片U1内部隔离后，高端信号UH由驱动芯片U1输出到N沟道MOS管Q1，低端信号UL由驱动芯片U1输出到N沟道MOS管Q3，并且通过驱动芯片U1内部产生的时序控制电路实现以上电路的通断状态，当N沟道MOS管Q1截止，N沟道MOS管Q3导通时，直流电源V通过二极管D2给电容C6充电，此时电容C6上的电压接近直流电源V的电压，当N沟道MOS管Q1导通，N沟道MOS管Q3截止时，电容C6上的电压在N沟道MOS管Q1的栅极和源极之间建立一个驱动电路，供驱动芯片U1驱动N沟道MOS管Q1使用，此时电容C6放电，当N沟道MOS管Q1/N沟道MOS管Q3工作时将不断重复上述过程，电容C6上将反复进行充/放电动作，由于C6充电快，放电慢，故在C6上将保持一个足够高的栅极驱动电压，驱动芯片U1和N沟道MOS管Q1能正常工作。