一种机器人行走多电机驱动电路系统的制作方法

专利2022-11-15  109


本实用新型涉及电机驱动电路技术领域,具体涉及一种机器人行走多电机驱动电路系统。



背景技术:

现今,pwm控制技术由于其有着控制简单、动态响应好的优点而成为各个领域广泛使用的控制方法,也是人们研究的热点,通过pwm控制方法改变电压的占空比实现电机的调速以及工作状态是比较常用的电机驱动方式,其中pwm信号与电机之间会连接有驱动电路,在机器人行走过程中,需要多个电机协同工作,故需要同时驱动若干电机时,但目前驱动电路多为单一的晶闸管驱动或二极管驱动,实现多个电机不同的工作状态控制效果不佳。



技术实现要素:

针对现有技术存在的不足,本实用新型的目的在于提供一种机器人行走多电机驱动电路系统。

为了实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:

一种机器人行走多电机驱动电路系统,包括pwm信号发生模块以及与pwm信号发生模块连接的分组驱动模块,所述分组驱动模块连接有若干电机,其中所述分组驱动模块包括若干组隔离放大电路以及与每一所述隔离放大电路连接的若干组合驱动电路,每一所述组合驱动电路包括隔离器件以及与隔离器件连接的组合晶闸管,所述组合晶闸管另一端连接所述电机。

在本实用新型中,优选的,所述隔离器件包括多个隔离器,所述隔离器的2号和3号引脚都连接在一起后接电源。

在本实用新型中,优选的,每个所述隔离器内都包括有四个电阻,四个电阻分别接在隔离器件的1号引脚和8号引脚、2号引脚和7号引脚、3号引脚和6号引脚、4号引脚和5号引脚之间。

在本实用新型中,优选的,所述pwm信号发生模块包括芯片u5,所述芯片u5用于产生pwm信号,并传递给隔离放大电路。

在本实用新型中,优选的,所述隔离放大电路包括达林顿管阵u10和u11,所述达林顿管阵u10和u11输入与所述芯片u5连接,输出接隔离器件。

在本实用新型中,优选的,所述组合晶闸管包括p型组合场效应管q3-q6,和n型组合场效应管q8、q9,p型组合场效应管q3-q6内部结构相同,n型组合场效应管q8、q9内部结构相同。

在本实用新型中,优选的,其中一隔离器rp9的1号和4号引脚接所述达林顿管阵u11的11号和12号引脚,8号和7号引脚连接在一起后接p型组合场效应管q3的2号引脚,其中2号引脚内部接场效应管的g1端,隔离器rp9的5号和6号连接在一起后接p型组合场效应管q3的4号引脚,4号引脚内部接另一场效应管的g2端。

在本实用新型中,优选的,隔离器rp5、rp7、rp8分别与所述p型组合场效应管q4-q6一一对应连接,连接方式与隔离器rp9和p型组合场效应管q3的连接方式相同。

在本实用新型中,优选的,在本实用新型中,优选的,另一隔离器rp3的1号和4号引脚接地,5号和6号引脚连接在一起后同时接所述达林顿管阵u10的14号引脚和n型组合场效应管q8的4号引脚,所述隔离器rp3的7号和8号引脚连接在一起后同时接所述达林顿管阵u10的15号引脚和n型组合场效应管q8的2号引脚。

在本实用新型中,优选的,所述芯片u5还连接有反馈电路和通讯电路,反馈电路包括一晶体管q2,所述晶体管q2的栅极通过电阻r5接采集信号,通讯电路包括通讯芯片u18,所述通讯芯片u18的13号引脚接有通讯线缆,所述通讯线缆与主控模块连接,实现主控模块与pwm信号发生模块之间的通讯。

与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:

本实用新型的装置通过达林顿管阵u10和u11、隔离器件和组合晶闸管的使用,形成多条电机驱动电路,驱动电路简洁明了,可同时实现对不同电机的同时控制,互不影响,效率高且安全。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种机器人行走多电机驱动电路系统的结构框图。

图2为本实用新型所述的一种机器人行走多电机驱动电路系统的pwm信号发生模块电路图。

图3为本实用新型所述的一种机器人行走多电机驱动电路系统的隔离放大电路图。

图4为本实用新型所述的一种机器人行走多电机驱动电路系统的组合驱动电路图。

图5为本实用新型所述的一种机器人行走多电机驱动电路系统的反馈电路图。

图6为本实用新型所述的一种机器人行走多电机驱动电路系统的通讯电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是,当组件被称为“固定于”另一个组件,它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件,它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件,它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请同时参见图1至图6,本实用新型一较佳实施方式提供一种机器人行走多电机驱动电路系统,通过电路中产生pwm信号驱动多个电机的工作以及通过调节pwm信号的占空比控制电机的转速,并解决了在机器人行走过程中同时控制多个电机的情况下,避免电机之间的相互影响以及负荷过大导致驱动易损坏,且电路的整体布线简单明了,包括pwm信号发生模块以及与pwm信号发生模块连接的分组驱动模块,分组驱动模块连接有若干电机,其中分组驱动模块包括若干组隔离放大电路以及与每一隔离放大电路连接的若干组合驱动电路,每一组合驱动电路包括隔离器件以及与隔离器件连接的组合晶闸管,组合晶闸管另一端连接电机。

具体的,pwm信号发生模块用以产生pwm信号,并将pwm信号发生模块传递给隔离放大电路,隔离放大电路设置有两组,隔离放大电路将pwm信号进行放大后传输给组合驱动电路的隔离器件,通过隔离器件再传递给组合晶闸管,组合晶闸管另一端对应连接有电机,通过控制组合晶闸管的关断从而实现对电机的控制,其中隔离器件的作用是修整pwm信号的前后沿陡度,防止输入到组合晶闸管的信号震荡。

在本实施方式中,隔离器件内包括有四个电阻,四个电阻分别接在隔离器件的1号引脚和8号引脚、2号引脚和7号引脚、3号引脚和6号引脚、4号引脚和5号引脚之间,隔离器件的使用可节省空间,简化线路。

在本实施方式中,隔离器件包括多个隔离器,即隔离器rp3、rp4、rp5、rp7、rp8和rp9,隔离器的2号和3号引脚都连接在一起后接电源。

在本实施方式中,pwm信号发生模块包括芯片u5,芯片u5用于产生pwm信号,并传递给隔离放大电路,芯片u5还连接有反馈电路和通讯电路,反馈电路包括一晶体管q2,晶体管q2的栅极通过电阻r5接采集信号,还通过电阻r4连接3.3v电源,晶体管q2的源级通过电阻r6接芯片u5的3号引脚的同时还通过电阻r7接地,漏极连接3.3v电源,反馈电路将前端采集的电机转速等信号通过反馈电路反馈到芯片u5中;通讯电路包括通讯芯片u18,通讯芯片u18的11号和12号引脚接芯片u5的17号和18号引脚,通讯芯片u18的13号引脚接有通讯线缆,通讯线缆与主控模块连接,通讯主要采用232通讯协议,通讯芯片u18将主控模块发来的控制信号传递给芯片u5,同时也可将芯片u5发送的信号转换为232通讯协议传输类型到主控模块,实现主控模块与pwm信号发生模块之间的通讯。

具体的,芯片u5接收反馈电路发送的电机状态信号以及主控模块发送的控制信号,芯片u5经过整合计算后得出pwm信号,pwm信号通过31号到34号引脚输出到隔离放大电路中。

在本实施方式中,隔离放大电路包括达林顿管阵u10和u11,达林顿管阵u10和u11采用lr2003系列,内都包括6组达林顿管,达林顿管阵u10和u11输入与芯片u5连接,输出分别接若干隔离器件,达林顿管的使用不仅可对pwm信号进行放大,还可以对芯片u5进行隔离。

在本实施方式中,组合晶闸管包括p型组合场效应管q3-q6,和n型组合场效应管q8、q9,p型组合场效应管q3-q6内部结构相同,包括两个p型mos管;n型组合场效应管q8、q9内部结构相同,包括两个n型mos管。

在本实施方式中,隔离器rp9的1号和4号引脚接达林顿管阵u11的11号和12号引脚,8号和7号引脚连接在一起后接p型组合场效应管q3的2号引脚,其中2号引脚内部接场效应管的g1端,隔离器rp9的5号和6号连接在一起后接p型组合场效应管q3的4号引脚,4号引脚内部接另一场效应管的g2端,p型组合场效应管q3输出的5号和6号引脚连接在一起,7号和8号引脚连接在一起,分别接两个不同的电机。

具体的,pwm信号经过林顿管阵u10和u11的放大到隔离器rp9,经过隔离器rp9限流进入p型组合场效应管q3中,分别输入到p型组合场效应管q3内的两个场效应管的栅极,当该支路中pwm信号的低电平到达时,场效应管导通,场效应管对应连接的电机得电,电机工作。

在本实施方式中,隔离器rp5、rp7、rp8分别与p型组合场效应管q4-q6一一对应连接,连接方式与隔离器rp9和p型组合场效应管q3的连接方式相同,对应的pwm信号流向也相同。

在本实施方式中,隔离器rp3的1号和4号引脚接地,5号和6号引脚连接在一起后同时接达林顿管阵u10的14号引脚和n型组合场效应管q8的4号引脚,隔离器rp3的7号和8号引脚连接在一起后同时接达林顿管阵u10的15号引脚和n型组合场效应管q8的2号引脚。

具体的,p型组合场效应管q3-q6输出端分别连接了电机的负极,n型组合场效应管q8和q9用于连接所有电机的负极,以使整体形成完整的回路,故达林顿管阵u10和u11输出的信号直接接入n型组合场效应管q8和q9中,n型组合场效应管q8和q9中的场效应管在其栅极输入信号为高电平时导通,从电机过来的电流经5号、6号、7号和8号引脚从漏极进入n型场效应管、从源极出来后流入接地线中,完成电机中电流的整体流向,使电路完整,在完成控制运转时也保证电机的工作安全。

工作原理:

在机器人等自动化设备中,都需要多个电机协同工作,以实现机器人自助行走等动作,这时对于电机的协同控制就很重要,通过对电机状态的采集以及主控模块发送的电机下步动作指令,芯片u5产生控制电机下一步动作的pwm信号,pwm信号输入到林顿管阵u10和u11,经过林顿管阵u10和u11放大,然后控制电机正极电源的pwm信号经过隔离器rp5、rp7、rp8、rp9进入p型组合场效应管q3-q6,控制电机负极电源的pwm信号经过隔离器rp3和rp4进入n型组合场效应管q8和q9中,当p型场效应管在低电平信号驱动下导通,n型场效应管在高电平信号下导通时,连接在该支路中的电流通过p型场效应管源极连接的电源进入p型场效应管,接着从其漏极流出后进入电机,然后通过电机后流入从漏极经过n型场效应管,最后从源极流入地中,完成电机的整体电流控制从而实现对电机的控制,通过达林顿管阵u10和u11、隔离器件和组合晶闸管的使用,使得多个电机的驱动电路简洁明了,可同时实现对不同电机的同时控制,互不影响,效率高且安全。

上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明,但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围,凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更,均应属于本实用新型所涵盖专利范围。


技术特征:

1.一种机器人行走多电机驱动电路系统,其特征在于,包括pwm信号发生模块以及与pwm信号发生模块连接的分组驱动模块,所述分组驱动模块连接有若干电机,其中所述分组驱动模块包括若干组隔离放大电路以及与每一所述隔离放大电路连接的若干组合驱动电路,每一所述组合驱动电路包括隔离器件以及与隔离器件连接的组合晶闸管,所述组合晶闸管另一端连接所述电机。

2.根据权利要求1所述的一种机器人行走多电机驱动电路系统,其特征在于,所述隔离器件包括多个隔离器,所述隔离器的2号和3号引脚都连接在一起后接电源。

3.根据权利要求2所述的一种机器人行走多电机驱动电路系统,其特征在于,每个所述隔离器内都包括有四个电阻,四个电阻分别接在隔离器件的1号引脚和8号引脚、2号引脚和7号引脚、3号引脚和6号引脚、4号引脚和5号引脚之间。

4.根据权利要求3所述的一种机器人行走多电机驱动电路系统,其特征在于,所述pwm信号发生模块包括芯片u5,所述芯片u5用于产生pwm信号,并传递给隔离放大电路。

5.根据权利要求4所述的一种机器人行走多电机驱动电路系统,其特征在于,所述隔离放大电路包括达林顿管阵u10和u11,所述达林顿管阵u10和u11输入与所述芯片u5连接,输出接隔离器件。

6.根据权利要求5所述的一种机器人行走多电机驱动电路系统,其特征在于,所述组合晶闸管包括p型组合场效应管q3-q6,和n型组合场效应管q8、q9,p型组合场效应管q3-q6内部结构相同,n型组合场效应管q8、q9内部结构相同。

7.根据权利要求6所述的一种机器人行走多电机驱动电路系统,其特征在于,其中一隔离器rp9的1号和4号引脚接所述达林顿管阵u11的11号和12号引脚,8号和7号引脚连接在一起后接p型组合场效应管q3的2号引脚,其中2号引脚内部接场效应管的g1端,隔离器rp9的5号和6号连接在一起后接p型组合场效应管q3的4号引脚,4号引脚内部接另一场效应管的g2端。

8.根据权利要求7所述的一种机器人行走多电机驱动电路系统,其特征在于,隔离器rp5、rp7、rp8分别与所述p型组合场效应管q4-q6一一对应连接,连接方式与隔离器rp9和p型组合场效应管q3的连接方式相同。

9.根据权利要求5所述的一种机器人行走多电机驱动电路系统,其特征在于,另一隔离器rp3的1号和4号引脚接地,5号和6号引脚连接在一起后同时接所述达林顿管阵u10的14号引脚和n型组合场效应管q8的4号引脚,所述隔离器rp3的7号和8号引脚连接在一起后同时接所述达林顿管阵u10的15号引脚和n型组合场效应管q8的2号引脚。

10.根据权利要求4所述的一种机器人行走多电机驱动电路系统,其特征在于,所述芯片u5还连接有反馈电路和通讯电路,反馈电路包括一晶体管q2,所述晶体管q2的栅极通过电阻r5接采集信号,通讯电路包括通讯芯片u18,所述通讯芯片u18的13号引脚接有通讯线缆,所述通讯线缆与主控模块连接,实现主控模块与pwm信号发生模块之间的通讯。

技术总结
本实用新型涉及电机驱动电路技术领域,公开了一种机器人行走多电机驱动电路系统,包括PWM信号发生模块以及与PWM信号发生模块连接的分组驱动模块,所述分组驱动模块连接有若干电机,其中所述分组驱动模块包括若干组隔离放大电路以及与每一所述隔离放大电路连接的若干组合驱动电路,每一所述组合驱动电路包括排阻以及与排阻连接的组合晶闸管,所述组合晶闸管另一端连接所述电机;该系统通过达林顿管阵U10和U11、排阻和组合晶闸管的使用,形成多条电机驱动电路,驱动电路简洁明了,可同时实现对不同电机的同时控制,互不影响,效率高且安全。

技术研发人员:王秋娟;韩雪飞
受保护的技术使用者:匠人芯(天津)智能科技有限责任公司
技术研发日:2020.09.23
技术公布日:2021.04.06

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