本實(shí)用新型涉及機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)字舵機(jī)。

背景技術(shù)：

舵機(jī)具有體型小、重量輕、扭矩大和精度高等特點(diǎn)，作為驅(qū)動(dòng)廣泛地應(yīng)用在遙控模型和機(jī)器人領(lǐng)域。按照信號(hào)處理不同分為模擬舵機(jī)和數(shù)字舵機(jī)，傳統(tǒng)的模擬舵機(jī)是將輸入的控制信號(hào)PWM由解調(diào)電路解調(diào)獲得一個(gè)偏置電壓，該偏置電壓與電位器電壓的電壓差通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪組速，直到電壓差為零時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，期間，需要不停地發(fā)送PWM信號(hào)才能使電機(jī)保持某一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)；但是數(shù)字舵機(jī)只需要發(fā)送一次PWM信號(hào)即可讓電機(jī)在設(shè)定轉(zhuǎn)速下持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。

數(shù)字舵機(jī)相比于模擬舵機(jī)，設(shè)置的微處理器可以滿(mǎn)足不同的功能要求，一定程度地優(yōu)化舵機(jī)性能，同時(shí)由于馬達(dá)的輸入脈沖頻率更高，使得數(shù)字舵機(jī)可以提供的精度更準(zhǔn)確。但是現(xiàn)有的數(shù)字舵機(jī)仍存在諸多缺陷需要解決，例如：工作模式單一，只能選擇0-180度、0-270度和360度連續(xù)旋轉(zhuǎn)其中一種工作模式，如果系統(tǒng)需要多種模式的舵機(jī)，必須選購(gòu)三種類(lèi)型的舵機(jī)，不僅使用不方便，而且成本太高；不能把當(dāng)前信息實(shí)時(shí)反饋到控制端，使得控制精度低，可靠性差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實(shí)用新型提供了一種數(shù)字舵機(jī)，該數(shù)字舵機(jī)可以實(shí)現(xiàn)多種工作模式的轉(zhuǎn)換，提高了控制精度，降低成本；同時(shí)采用異步串行總線(xiàn)與上位機(jī)進(jìn)行通訊，簡(jiǎn)化了上位機(jī)的控線(xiàn)數(shù)量，降低了上位機(jī)的負(fù)擔(dān)。

一種數(shù)字舵機(jī)，包括直流電機(jī)、減速裝置以及動(dòng)力輸出裝置，直流電機(jī)由控制模塊控制，該控制模塊中設(shè)置有控制器，控制器的輸入端連接有溫度傳感器、通訊模塊以及電位器，輸出端連接有驅(qū)動(dòng)電路；驅(qū)動(dòng)電路的輸出端和直流電機(jī)連接；減速裝置的輸入端連接在直流電機(jī)的輸出軸上；減速裝置的輸出端與動(dòng)力輸出裝置相連，電位器安裝在所述減速裝置上；通訊模塊用于接收上位機(jī)的控制信號(hào)，并將該控制信號(hào)傳輸?shù)剿隹刂破?；溫度傳感器用于檢測(cè)當(dāng)前運(yùn)行溫度信息并反饋到控制器；電位器用于檢測(cè)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息反饋到控制器。

本實(shí)用新型提供的數(shù)字舵機(jī)中，溫度傳感器可以檢測(cè)該數(shù)字舵機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行溫度信息，并及時(shí)反饋到控制器，為控制器的響應(yīng)提供參數(shù)；控制器和上位機(jī)之間通過(guò)異步串行總線(xiàn)進(jìn)行通訊連接，通訊模塊可以接收上位機(jī)的控制號(hào)，再將控制信號(hào)傳輸?shù)娇刂破?；電位器可以檢測(cè)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息，并將信息反饋到控制器，控制器根據(jù)反饋的溫度信息、直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息以及上位機(jī)的控制信號(hào)可以調(diào)整該數(shù)字舵機(jī)的工作模式；可以切換的工作模分別有0-180度、0-270度、360度。

可選地，上述數(shù)字舵機(jī)中，控制器與上位機(jī)通過(guò)異步串行總線(xiàn)進(jìn)行通訊連接，用于接收上位機(jī)的控制信號(hào)。

上述數(shù)字舵機(jī)的控制器和上位機(jī)之間采用異步串行總線(xiàn)進(jìn)行的方式進(jìn)通訊連接，可以同時(shí)串聯(lián)254個(gè)舵機(jī)，而且每個(gè)舵機(jī)之間是可以獨(dú)立工作并且不受干擾的；通過(guò)總線(xiàn)將所有信息發(fā)送到舵機(jī)，通過(guò)對(duì)應(yīng)的ID匹配，獲取匹配的ID數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制。

可選地，上述數(shù)字舵機(jī)中，控制器包括主控芯片，該主控芯片采用芯片STM8S003F3。

單片機(jī)STM8S003F3可以簡(jiǎn)化電路，并且具有8K FLASH空間，可以用于存儲(chǔ)相關(guān)參數(shù)，成本低，適合作為舵機(jī)內(nèi)部控制器。

可選地，上述數(shù)字舵機(jī)中，驅(qū)動(dòng)電路包括第一集成芯片IRF7389，第二集成芯片IRF7389，用于驅(qū)動(dòng)所述直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

可選地，上述數(shù)字舵機(jī)中，直流電機(jī)的供電電壓為5-12V。

可選地，上述數(shù)字舵機(jī)中，驅(qū)動(dòng)電路還包括三極管Q2、三極管Q4、三極管Q6、三極管Q1、三極管Q3、三極管Q5；三極管Q4的集電極與第一集成芯片IRF7389的G1管腳連接，三極管Q6集電極與第一集成芯片IRF7389的G2管腳連接，三極管Q4的基極與三極管Q6基極并聯(lián)后與三極管Q2的集電極連接，三極管Q2的基極與主控芯片STM8S003F3的時(shí)鐘輸出端口連接；三極管Q3的集電極與第二集成芯片IRF7389的G1管腳連接，三極管Q1的集電極與第二集成芯片IRF7389的G2管腳連接，三極管Q1的基極與三極管Q3基極并聯(lián)后與三極管Q5的集電極連接，三極管Q5的基極與主控芯片STM8S003F3的定時(shí)器3通道端口連接。

可選地，上述數(shù)字舵機(jī)中，還包括一顆LED燈，該LED燈與所述主控芯片連接，用于顯示該數(shù)字舵機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用新型提供的數(shù)字舵機(jī)，包括直流電機(jī)、減速裝置以及動(dòng)力輸出裝置，直流電機(jī)由控制模塊控制，該控制模塊中設(shè)置有控制器，控制器的輸入端連接有溫度傳感器、通訊模塊以及電位器，輸出端連接有驅(qū)動(dòng)電路；驅(qū)動(dòng)電路的輸出端和直流電機(jī)連接；減速裝置的輸入端連接在直流電機(jī)的輸出軸上；減速裝置的輸出端與動(dòng)力輸出裝置相連，電位器安裝在所述減速裝置上；通訊模塊用于接收上位機(jī)的控制信號(hào)，并將該控制信號(hào)傳輸?shù)剿隹刂破?；溫度傳感器用于檢測(cè)當(dāng)前運(yùn)行溫度信息并反饋到控制器；電位器用于檢測(cè)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息反饋到控制器?？刂破鞲鶕?jù)反饋的溫度信息、直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息以及上位機(jī)的控制信號(hào)可以調(diào)整該數(shù)字舵機(jī)的工作模式，實(shí)現(xiàn)多種工作模式的轉(zhuǎn)換，提高了控制精度，降低成本；同時(shí)采用異步串行總線(xiàn)與上位機(jī)進(jìn)行通訊，簡(jiǎn)化了上位機(jī)的控線(xiàn)數(shù)量，降低了上位機(jī)的負(fù)擔(dān)，可以同時(shí)串聯(lián)254個(gè)舵機(jī)，實(shí)現(xiàn)每個(gè)舵機(jī)之間的獨(dú)立工作且不受干擾。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型數(shù)字舵機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型數(shù)字舵機(jī)的控制模塊示意圖；

圖3為本實(shí)用新型數(shù)字舵機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路電路圖。

附圖標(biāo)記：

1-數(shù)字舵機(jī)接口；2-控制模塊；3-直流電機(jī)；4-減速裝置；5-輸出裝置；6-限位裝置

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，因此只是作為示例，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例：

參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型提供的數(shù)字舵機(jī)包括數(shù)字舵機(jī)接口1、控制模塊2、直流電機(jī)3、減速裝置4、輸出裝置5、限位裝置6；控制模塊2的驅(qū)動(dòng)電路輸出端和直流電機(jī)3連接，直流電機(jī)3的輸出軸配接有減速裝置4，減速裝置4與輸出裝置5連接，控制模塊2還與一限位裝置6連接。

參照?qǐng)D2，本實(shí)用新型數(shù)字舵機(jī)的控制模塊包括控制器、溫度傳感器、通訊模塊、電位器、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路；該控制器的輸入端分別與溫度傳感器、通訊模塊以及電位器連接，輸出端分別與驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路連接；驅(qū)動(dòng)電路的輸出端和直流電機(jī)連接；電位器安裝在減速裝置上；控制器與上位機(jī)通過(guò)異步串行總線(xiàn)進(jìn)行通訊連接，通訊模塊用于接收上位機(jī)的控制信號(hào)，并將該控制信號(hào)傳輸?shù)娇刂破?；控制器包括主控芯片，該主控芯片采用芯片STM8S003F3；溫度傳感器用于將當(dāng)前運(yùn)行溫度信息反饋到控制器；電位器用于精確檢測(cè)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息，并將信息反饋到控制器；保護(hù)電路用于檢測(cè)直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流是否超過(guò)預(yù)設(shè)值，輸入電壓是否超過(guò)預(yù)設(shè)電壓，并將檢測(cè)信息反饋到控制器；直流電機(jī)的供電電壓為10V；在主控芯片STM8S003F3上還連接有一顆LED燈，用于顯示該數(shù)字舵機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

參照?qǐng)D3，為圖2中的驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路包括三極管Q2、三極管Q4、三極管Q6、三極管Q1、三極管Q3、三極管Q5；三極管Q4的集電極與第一集成芯片IRF7389的G1管腳連接，三極管Q6集電極與第一集成芯片IRF7389的G2管腳連接，三極管Q4的基極與三極管Q6基極并聯(lián)后與三極管Q2的集電極連接，三極管Q2的基極與主控芯片STM8S003F3的時(shí)鐘輸出端口連接；三極管Q3的集電極與第二集成芯片IRF7389的G1管腳連接，三極管Q1的集電極與第二集成芯片IRF7389的G2管腳連接，三極管Q1的基極與三極管Q3基極并聯(lián)后與三極管Q5的集電極連接，三極管Q5的基極與主控芯片STM8S003F3的定時(shí)器3通道端口連接；三極管Q1和Q6為PNP型三極管，采用的型號(hào)為MMBT2907，三極管Q2、Q3、Q4和Q5為NPN型三極管，采用的型號(hào)為MMBT2222A；Q2的基極連接有電阻R6，Q4的基極連接有電阻R11，Q6的基極連接有電阻R16，Q1的基極連接有電阻R5，Q3的基極連接有電阻R10，Q5的基極連接有電阻R15；直流電機(jī)M連接在第一集成芯片IRF7389和第二集成芯片IRF7389的輸出端之間。

在具體實(shí)施過(guò)程中，上位機(jī)將控制信號(hào)通過(guò)異步串行總線(xiàn)的方式傳輸?shù)酵ㄓ嵞K，通訊模塊接收控制信號(hào)之后將其傳輸?shù)娇刂破?；溫度傳感器檢測(cè)該數(shù)字舵機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行溫度信息反饋到控制器；電位器檢測(cè)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息，并將信息反饋到控制器；控制器根據(jù)反饋的溫度信息、直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息以及上位機(jī)的控制信號(hào)將控制指令傳輸?shù)津?qū)動(dòng)電路；驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接直流電機(jī)，直流電機(jī)按照指定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；減速裝置將直流電機(jī)的高轉(zhuǎn)速、低扭矩輸出轉(zhuǎn)化為低轉(zhuǎn)速、高扭矩輸出；輸出機(jī)構(gòu)將低轉(zhuǎn)速、高扭矩輸出到數(shù)字舵機(jī)；通過(guò)以上工作流程，可以實(shí)現(xiàn)該數(shù)字舵機(jī)工作模式的切換，分別有0-180度、0-270度、360度，而且鎖位準(zhǔn)確，無(wú)抖動(dòng)，無(wú)過(guò)沖，在舵機(jī)使用過(guò)程中，大大提高調(diào)試效率；該數(shù)字舵機(jī)響應(yīng)快，杜絕了“無(wú)反應(yīng)區(qū)”的情況出現(xiàn)；同時(shí)激勵(lì)脈沖頻率高，反應(yīng)快，加速和減速更迅速、更柔和，能提高精確度和穩(wěn)定性；減速裝置的高精度，可將直流電機(jī)輸出扭矩增加200-300倍。

在本申請(qǐng)的描述中，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。

本實(shí)用新型的說(shuō)明書(shū)中，說(shuō)明了大量具體細(xì)節(jié)。然而，能夠理解，本實(shí)用新型的實(shí)施例可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐。在一些實(shí)例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對(duì)本說(shuō)明書(shū)的理解。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求和說(shuō)明書(shū)的范圍當(dāng)中。