[实用新型]一种微型大扭矩智能电动伺服器

说明书

技术领域

本实用新型涉及中小型无人机的舵机驱动机构和飞行器的位置随动控制的驱动机构，尤其涉及一种微型大扭矩智能电动伺服器。

背景技术

现有的电动伺服器比较多，如日本FUTBA公司生产的，它是一种微型小扭矩控制参数不可调的电动舵机，用于多偏向航模级；还有德国VOLZ公司生产的微型结构智能化控制设备，虽然可以实现对微型小扭矩执行机构的驱动，但是无法实现对大扭矩执行机构的控制。

国内电动伺服器可用于大于1NM以上的舵机，重量小于300g并且具有参数可调的智能电动伺服器几乎不存在，为适应航控飞行器快速发展，本实用新型提出一种微型大扭矩智能电动伺服器，其扭矩大于1NM，重量小于300g。

发明内容

为了解决现有的电动伺服器体积大、只适用于小扭矩执行机构、智能程度不高的技术问题，本实用新型提供一种微型大扭矩智能电动伺服器。

本实用新型的技术解决方案：

一种微型大扭矩智能电动伺服器，包括控制器单元、电位计、舵机、电机以及减速齿轮组，所述控制器单元包括单片机、电源电路以及驱动电路，所述电源电路分别给单片机和驱动电路供电，所述单片机接收舵控制信号，所述单片机的输出端与驱动电路的输入端连接，所述驱动电路用于驱动电机，所述电机的输出轴通过减速齿轮组驱动舵机，所述电位计设置在舵机轴上，其特殊之处在于：

还包括AD转换芯片，所述电位计所输出的位置反馈信号通过AD转换芯片输出给单片机。

上述单片机为PIC16F684。

上述电位计为角度传感器。

上述驱动电路为H桥驱动芯片BD6221。

上述AD转换芯片为MCP3301。

上述角度传感器为WDD系列精密导电塑料电位计。

本发明所具有的优点：

1、本实用新型采用微型电机、微型减速齿轮组、微型控制电路、微型电位计的组合设计，以最小体积重量达到最大力矩输出，提高功率密度输出。

2、本实用新型的电位计采用角度传感器，通过角度传感器可以很准确的测量出舵机带动执行机构的运动的精确位置，而且角度传感器的特点是高可靠、线性度高、输出平滑，使用寿命长也是其最大特点，这也保证了质量的稳定性和长期反复实验的可靠性。

3、本实用新型的控制单元采用微型CPU和贴片组合，整个控制板不大于50mm×24mm，但可以满足电机伺服控制要求；控制参数可通过外输入数据接口完成参数注入，以适应不同被控对象的控制要求；输出扭矩的变化采用自适应技术，采用角度传感器进行反馈，力求达到节能和保护电机安全运行。

4、本实用新型产品的微型(54mm x 103mm x 26.0mm)，重量小于300g，输出扭矩最大可达1.5NM，达到单位体积内大功率输出。

5、由于微型结构大力矩输出设计使得原需1NM力矩得承担500g重量降低为300g，同比体积可缩小1倍。这样以体积小而重量轻的产品替代原有无智能化的产品，应用到中小型无人机、飞行器和需角度偏量的控制系统中去。

附图说明

图1本实用新型微型大扭矩智能电动伺服器的结构示意图；

图2本实用新型的电位计电路图；

图3本实用新型的驱动电路图。

具体实施方式

一种微型大扭矩智能电动伺服器，包括控制器单元、电位计、舵机、电机以及减速齿轮组，所述控制器单元包括单片机、电源电路以及驱动电路，所述电源电路分别给单片机和驱动电路供电，所述单片机接收舵控制信号，所述单片机的输出端与驱动电路的输入端连接，所述驱动电路用于驱动电机，所述电机的输出轴通过减速齿轮组驱动舵机，所述电位计设置在舵机轴上，还包括AD转换芯片，电位计所输出的位置反馈信号通过AD转换芯片输出给单片机，电位计输出的电位信号直接给单片机。单片机为PIC16F684。电位计为角度传感器。驱动电路为H桥驱动芯片BD6221。AD转换芯片为MCP3301。角度传感器为WDD系列精密导电塑料电位计。

电动伺服器的结构示意图如图1所示，该控制单元以PIC16F684单片机为核心，解算舵控制信号，与位置反馈信号共同产生驱动电路工作所需的控制信号，该控制信号经过功率放大，驱动直流有刷电机按要求转动。

安装在舵机轴上的角度传感器提供舵机位置信号，该信号经过滤波及电平处理之后，作为舵机位置的反馈进入AD转换芯片，经过处理后输入单片机。

位置信号反馈单元选用WDD系列精密导电塑料电位计作为检测舵机位置的传感器，采用进口的原材料，产品标准符合美国军标MIL-R-39023A，MIL-GTD-202F。其特点是高可靠、线性度高、输出平滑。同时，使用寿命长也是其最大特点(一般碳质基片寿命为数万次，而该型号角度传感器导电塑料基片的寿命可达数千万次)，这也保证了质量的稳定性和长期反复实验的可靠性。用该传感器实现舵机位置检测的原理如图2所示，角度传感器通过接线柱K1、K2连接在舵机轴上。驱动电路采用具有自举功能的H桥驱动芯片BD6221。BD6221是罗姆微公司的桥式集成电路芯片，是一种双通道、栅极驱动、高压高速功率器件的单片式集成驱动模块，如图3所示。