一种数字舵机控制电路及数字舵机的制作方法

1.本实用新型涉及数字舵机控制领域，特别是涉及一种数字舵机控制电路及数字舵机。


背景技术：

2.舵机是一种位置(角度)伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。在航空航天，船舶，以及日常生活中的高档遥控玩具等领域中已经得到了普遍应用。舵机主要有模拟舵机和数字舵机两种类型。
3.而数字舵机区别于传统的模拟舵机，模拟舵机需要给它不停的发送pwm信号，才能让它保持在规定的位置或者让它按照某个速度转动，数字舵机则只需要发送一次pwm信号就能保持在规定的某个位置。
4.由于数字舵机自身的优良特性及广泛应用，对数字舵机的控制方法对于促进科学技术的创新与进步有着至关重要的作用。目前市面上有许多形式的数字舵机控制板，既存在单路控制也存在多路控制。但无论是何种控制方法下的数字舵机控制板，其通讯方式都仅仅局限于串口通信。不仅如此，市面上现有的数字舵机控制板几乎不具有电流检测能力，在此状态下容易对电路板造成损坏。


技术实现要素：

5.基于此，本实用新型的目的在于，提出了一种数字舵机控制电路及数字舵机，所述数字舵机控制电路可以实现网络通信，同时可以实现三路数字舵机控制，每一路舵机都具有电流检测能力，能够实现功率检测和过流保护，使每一路数字舵机都能单独运行且互不干扰，对于保证控制系统稳定具有重要作用。
6.本实用新型是通过如下技术方案实现的：
7.第一方面，本实用新型提供一种数字舵机控制电路，包括主控电路模块、三通道电源参数监视器模块和三路舵机控制电路，所述三路舵机控制电路用于分别实现三路舵机控制；
8.针对每一路舵机控制电路，包括12v稳压开关电路；
9.所述三通道电源参数监视器模块包括三路电源参数监测通道和电源参数监测输出通道，每一路所述电源参数监测通道与对应的所述12v稳压开关电路连接；
10.所述主控电路模块包括电源参数监测输入端，所述电源参数监测输入端与所述电源参数监测输出通道连接。
11.进一步地，还包括防反接电路；
12.所述防反接电路包括第一电阻、第二电阻、二极管和mos管，所述第一电阻的第一端与所述12v稳压开关电路连接，所述第一电阻的第二端分别与所述二极管的负极、所述第二电阻的第一端和所述mos管的栅极连接，所述二极管的正极与所述第二电阻的第二端和所述mos管的源极接地，所述mos管的漏极接地。
13.进一步地，还包括12v转5v稳压电路；
14.所述12v转5v稳压电路包括dc-dc降压芯片，该dc-dc降压芯片的输入端与所述防反接电路的输出端相连接，该dc-dc降压芯片输出端用于输出5v电压。
15.进一步地，还包括5v转3.3v隔离电路；
16.所述5v转3.3v隔离电路包括标准数字隔离器芯片，该标准数字隔离器芯片的输入端与所述dc-dc降压芯片输出端相连接，该标准数字隔离器芯片输出端用于输出3.3v电压。
17.进一步地，还包括网络通信模块，所述主控电路模块还包括通信端口；
18.所述网络通信模块与所述主控电路模块的通信端口相连接。
19.进一步地，所述网络通信模块包括以太网模块和rj45插座，所述以太网模块与所述rj45插座连接。
20.进一步地，还包括usb调试电路模块，所述主控电路模块还包括usb调试接口；
21.所述usb调试电路模块与所述主控电路模块的usb调试接口相连接。
22.进一步地，还包括数据存储模块，所述主控电路模块还包括存储端口；
23.所述数据存储模块与所述主控电路模块的存储端口相连接。
24.进一步地，所述三通道电源参数监视器模块包括ina3221芯片；
25.所述主控电路模块包括stm32f407型号的arm微控制器；
26.所述网络通信模块包括lan8742a网络接口芯片，所述rj45插座为hy931147c以太网连接器；
27.所述usb调试电路模块包括acm2012e-900-2p-t01共模电感；
28.所述dc-dc降压芯片包括sy8303芯片；
29.所述标准数字隔离器芯片包括ca-is3740；
30.所述mos管包括aon6240 n沟道mos管；
31.所述数据存储模块包括w25q flash存储芯片。
32.第二方面，本实用新型提供一种数字舵机，该数字舵机具有如第一方面所述的数字舵机控制电路。
33.本实用新型实施例的一种数字舵机控制电路的有益效果如下：
34.1、本实用新型的一种数字舵机控制电路通过设置网络通信模块实现了网络通信功能，而不再局限于串口通信。
35.2、本实用新型的一种数字舵机控制电路通过设置防反接电路，实现了对整个控制电路的反接保护。
36.3、本实用新型的一种数字舵机控制电路通过设置三通道电源参数监视器模块和三路舵机控制电路，使得分流压降和总线电源电压为可监控状态，并能提供关键报警和警告报警，保证了数字舵机控制电路的稳定性。
37.为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。
附图说明
38.图1为本实用新型的一种数字舵机控制电路的示意图；
39.图2为本实用新型的12v稳压开关电路图；
40.图3为本实用新型的三通道电源参数监视器模块的ina3221芯片电路图；
41.图4为本实用新型的防反接电路图。
42.附图标记：10、主控电路模块；11、电源参数监测输入端；12、存储端口；13、usb调试接口；20、舵机控制电路；21、12v稳压开关电路；22、防反接电路；23、12v转5v稳压电路；24、5v转3.3v隔离电路；30、三通道电源参数监视器模块；31、电源参数监测通道；32、电源参数监测输出通道；40、数据存储模块；50、usb调试电路模块；60、网络通信模块；61、以太网模块；62、rj45插座。
具体实施方式
43.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
44.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
45.如图1所示，在一个实施例中，本实用新型的一种数字舵机控制电路包括主控电路模块10、三通道电源参数监视器模块30和三路舵机控制电路20，图1中仅展示其中一路舵机控制电路20，其余舵机控制电路20与图中所示相同。
46.针对每一路舵机控制电路20，包括12v稳压开关电路21。具体请参阅图2，在本实施例中，该12v稳压开关电路21包括lm2596芯片。lm2596是降压型电源管理单片集成电路的开关电压调节器，内含固定频率振荡器(150khz)和基准稳压器(1.23v)，并具有完善的保护电路、电流限制、热关断电路等，只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路并输出3a的驱动电流。
47.该三通道电源参数监视器模块30包括三路电源参数监测通道31和电源参数监测输出通道32，每一路所述电源参数监测通道31与对应的所述12v稳压开关电路21连接，用于监测每一路舵机控制电路20的输出电流及输出电压。
48.具体请参阅图3，在本实施例中，该三通道电源参数监视器模块30包括ina3221芯片。ina3221是一款三通道、高侧电流和总线电压监视器，具有一个兼容i2c和smbus的接口。ina3221不仅能够监视分流压降和总线电源电压，还针对所监测到的信息提供有可编程的转换时间和平均值计算模式，并能提供关键报警和警告报警，用于检测每条通道上可编程的多种超范围情况。
49.主控电路模块10包括电源参数监测输入端11，电源参数监测输入端11与电源参数监测输出通道32相连接。电源参数检测输出通道32为主控电路模块10供电，并监测输出参数，保证主控电路模块10的安全稳定运行。
50.在本实施例中，该主控电路模块10包括stm32f407型号的arm微控制器，该处理器基于高性能32位risc内核，工作频率高达180mhz。cortex-m4内核具有单精度浮点单元(fpu)，支持所有单精度数据处理指令和数据类型。它还具有一整套dsp指令和一个内存保护单元(mpu)，从而增强了应用程序的安全性。除此之外，stm32f407型号的arm微控制器还包含高速嵌入式存储器(闪存高达2mb，sram高达256kb)、备份sram高达
4kb，以及连接到两条apb总线、两条ahb总线和一个32位多ahb总线矩阵的一系列增强型i/o和外围设备，并提供三个12位adc、两个dac、一个低功耗rtc、十二个通用16位定时器、两个通用32位定时器、标准和高级通信接口。
51.如图1所示，该舵机控制电路20还包括防反接电路22，具体请参阅图4。该防反接电路22包括第一电阻r1、第二电阻r2、二极管d1和mos管u1(n沟道mos管)，所述第一电阻r1的第一端与12v稳压开关电路的输出端连接，所述第一电阻r1的第二端分别与所述二极管d1的负极、所述第二电阻r2的第一端和所述mos管u1的栅极连接，所述二极管d1的正极与所述第二电阻r2的第二端和所述mos管u1的源极接地，所述mos管u1的漏极接地。在本实施例中，该n沟道mos管u1为aon6240 n沟道mos管。在本实用新型实施例中，通过该防反接电路20，实现了对整个数字舵机控制电路的防反接保护。
52.如图1所示，该舵机控制电路还包括12v转5v稳压电路23。该12v转5v稳压电路23包括dc-dc降压芯片，该dc-dc降压芯片的输入端与所述防反接电路22的输出端相连接，该dc-dc降压芯片输出端用于输出5v电压。在本实施例中，该dc-dc降压芯片包括sy8303芯片，其开关频率为500k-2.5m，具有外围电路少，方便布局的优点。
53.如图1所示，该舵机控制电路20还包括5v转3.3v隔离电路24。该5v转3.3v隔离电路24包括标准数字隔离器芯片，该标准数字隔离器芯片的输入端与所述dc-dc降压芯片输出端相连接，该标准数字隔离器芯片输出端用于输出3.3v电压。在本实施例中，标准数字隔离器芯片为ca-is3740。
54.如图1所示，本实用新型的一种数字舵机控制电路还包括网络通信模块60，主控电路模块10还包括通信端口14，与主控电路模块10的通信端口14相连接。所述网络通信模块60包括以太网模块61和rj45插座62，以太网模块61与rj45插座62连接。在本实施例中，以太网模块61为lan8742a网络接口芯片，rj45插座为hy931147c以太网连接器。
55.如图1所示，本实用新型的一种数字舵机控制电路还包括usb调试电路模块50，主控电路模块10还包括usb调试接口13，该usb调试电路模块50与主控电路模块10的usb调试接口13相连接。在本实施例中，usb调试电路模块50包括acm2012e-900-2p-t01共模电感，用于对整个系统程序的调试。
56.如图1所示，还包括数据存储模块40，主控电路模块10还包括存储端口12，数据存储模块40与所述主控电路模块10的存储端口12相连接。在本实施例中，数据存储模块40包括w25q flash存储芯片。
57.本实用新型实施例还保护一种数字舵机，该数字舵机具有上述任意一个实施例中的数字舵机控制电路。
58.本实用新型实施例的一种数字舵机控制电路的有益效果如下：
59.1、本实用新型的一种数字舵机控制电路通过设置网络通信模块实现了网络通信功能，而不再局限于串口通信。
60.2、本实用新型的一种数字舵机控制电路通过设置防反接电路，实现了对整个控制电路的反接保护。
61.3、本实用新型的一种数字舵机控制电路通过设置三通道电源参数监视器模块和三路舵机控制电路，使得分流压降和总线电源电压为可监控状态，并能提供关键报警和警告报警，保证了数字舵机控制电路的稳定性。
62.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。