一種霍爾傳感器式舵的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種霍爾傳感器式舵機(jī)，屬于航天領(lǐng)域和機(jī)器人控制領(lǐng)域。本實(shí)用新型包括電子控制板、伺服馬達(dá)、變速齒輪組、三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片；其中三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片固定于磁性齒輪的正下方，PWM控制信號(hào)及三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片的輸出電壓輸入到電子控制板，電子控制板產(chǎn)生的糾偏脈沖驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)正反轉(zhuǎn)，伺服馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)變速齒輪組轉(zhuǎn)動(dòng)，三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片輸出電壓通過(guò)變速齒輪組的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生變化。本實(shí)用新型在提高舵機(jī)使用壽命的同時(shí)，避免了由于摩擦而損耗的舵機(jī)功率，有效提高智能控制系統(tǒng)的性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種霍爾傳感器式舵機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種霍爾傳感器式舵機(jī)，屬于航天領(lǐng)域和機(jī)器人控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]舵機(jī)是機(jī)器人、機(jī)電系統(tǒng)和航模系統(tǒng)的重要執(zhí)行器，隨著自動(dòng)化，信息化的發(fā)展，舵機(jī)在智能控制領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛，由于現(xiàn)有的舵機(jī)采用電位器作為舵機(jī)轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)動(dòng)方向的檢測(cè)元件，隨著工作時(shí)間的積累，電位器自身易磨損的缺陷使現(xiàn)有舵機(jī)在使用中因接觸不良而產(chǎn)生跳舵現(xiàn)象，不能實(shí)現(xiàn)舵機(jī)的精確檢測(cè)和控制，使用壽命縮短。特別是在機(jī)器人、電動(dòng)車(chē)等智能控制領(lǐng)域，對(duì)舵機(jī)的性能要求更高，舵機(jī)的性能和使用壽命直接決定了整個(gè)智能控制系統(tǒng)的性能和壽命，舵機(jī)必須能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定、精確地動(dòng)作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型提供了一種霍爾傳感器式舵機(jī)，以用于克服以電位器作為檢測(cè)元件的舵機(jī)易磨損或跳舵的不足。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種霍爾傳感器式舵機(jī)，包括電子控制板1、伺服馬達(dá)
2、變速齒輪組3、三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片5 ;其中三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片5固定于磁性齒輪4的正下方，PWM控制信號(hào)及三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片5的輸出電壓輸入到電子控制板1，電子控制板I產(chǎn)生的糾偏脈沖驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)2正反轉(zhuǎn)，伺服馬達(dá)2的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)變速齒輪組3轉(zhuǎn)動(dòng)，三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片5輸出電壓通過(guò)變速齒輪組的3轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生變化。
[0005]所述電子控制板I包括信號(hào)分析處理電路和伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路；其中PWM控制信號(hào)及三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片5的輸出電壓輸入至信號(hào)分析處理電路，信號(hào)分析處理電路產(chǎn)生的信號(hào)輸出到伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路。
[0006]所述變速齒輪組3包括磁性齒輪4和多片非磁性齒輪；其中磁性齒輪4是由兩個(gè)極性分別為S和N的半圓磁鐵組成的一片齒輪。
[0007]使用時(shí)，由外部電路產(chǎn)生的PWM控制信號(hào)輸入到電子控制板I進(jìn)行解調(diào)，獲得一個(gè)直流偏置電壓；同時(shí)電子控制板I對(duì)三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片5的輸出電壓及電壓的變化特性進(jìn)行處理，得到一個(gè)轉(zhuǎn)角電壓，再與該直流偏置電壓相比較，產(chǎn)生的糾偏脈沖驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)2正反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)角電壓和直流偏置電壓共同決定伺服馬達(dá)2轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。當(dāng)轉(zhuǎn)角電壓與直流偏置電壓相等時(shí)，伺服馬達(dá)2停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就達(dá)到精確控制伺服馬達(dá)2轉(zhuǎn)角的目的。
[0008]伺服馬達(dá)2的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)帶動(dòng)變速齒輪組3轉(zhuǎn)動(dòng),磁性齒輪4也會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。磁性齒輪4正對(duì)著三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片5的S極和N極的面積也會(huì)隨著磁性齒輪4的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化，對(duì)于正特性的三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片5，其輸出電壓與S極正對(duì)芯片的面積成正比，與N極正對(duì)芯片的面積成反比；對(duì)于負(fù)特性的三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片5，其輸出電壓與S極正對(duì)芯片的面積成反比，與N極正對(duì)芯片的面積成正比。當(dāng)S極和N面積發(fā)生變化時(shí)，三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片5的輸出電壓就會(huì)發(fā)生變化，而且其輸出的電壓值與磁性齒輪4的轉(zhuǎn)角值--對(duì)應(yīng)。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果是:在提高舵機(jī)使用壽命的同時(shí)，避免了由于摩擦而損耗的航機(jī)功率，有效提聞智能控制系統(tǒng)的性能。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)連接框圖；
[0011]圖2為本實(shí)用新型中的磁性齒輪和三軸絕對(duì)位置霍爾傳感芯片的安裝位置示意圖；
[0012]圖3為本實(shí)用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖4為本實(shí)用新型的電路原理圖；
[0014]圖中各標(biāo)號(hào):1為電子控制板、2為伺服馬達(dá)、3為變速齒輪組、4為磁性齒輪、5為三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，但本實(shí)用新型的內(nèi)容并不限于所述范圍。 [0016]實(shí)施例1:如圖1-4所示，一種霍爾傳感器式舵機(jī)，包括電子控制板1、伺服馬達(dá)2、變速齒輪組3、三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片5 ;其中三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片5固定于磁性齒輪4的正下方，PWM控制信號(hào)及三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片5的輸出電壓輸入到電子控制板1，電子控制板I產(chǎn)生的糾偏脈沖驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)2正反轉(zhuǎn)，伺服馬達(dá)2的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)變速齒輪組3轉(zhuǎn)動(dòng)，三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片5輸出電壓通過(guò)變速齒輪組的3轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生變化。
[0017]所述電子控制板I包括信號(hào)分析處理電路和伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路；其中PWM控制信號(hào)及三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片5的輸出電壓輸入至信號(hào)分析處理電路，信號(hào)分析處理電路產(chǎn)生的信號(hào)輸出到伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路。
[0018]所述變速齒輪組3包括磁性齒輪4和多片非磁性齒輪；其中磁性齒輪4是由兩個(gè)極性分別為S和N的半圓磁鐵組成的一片齒輪。
[0019]實(shí)施例2:如圖1-4所示，一種霍爾傳感器式舵機(jī)，包括電子控制板1、伺服馬達(dá)2、變速齒輪組3、三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片5 ;其中三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片5固定于磁性齒輪4的正下方，PWM控制信號(hào)及三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片5的輸出電壓輸入到電子控制板1，電子控制板I產(chǎn)生的糾偏脈沖驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)2正反轉(zhuǎn)，伺服馬達(dá)2的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)變速齒輪組3轉(zhuǎn)動(dòng)，三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片5輸出電壓通過(guò)變速齒輪組的3轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生變化。
[0020]所述電子控制板I包括信號(hào)分析處理電路和伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路；其中PWM控制信號(hào)及三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片5的輸出電壓輸入至信號(hào)分析處理電路，信號(hào)分析處理電路產(chǎn)生的信號(hào)輸出到伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路。
[0021]所述變速齒輪組3包括磁性齒輪4和多片非磁性齒輪；其中磁性齒輪4是由兩個(gè)極性分別為S和N的半圓磁鐵組成的一片齒輪。
[0022]如圖4所示，信號(hào)分析處理電路(如采用BA6688L芯片)的作用是解調(diào)外部輸入的PWM脈沖信號(hào)和分析處理三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片5輸出的電壓信號(hào)(如采用MLX90243的2管腳輸出的電壓信號(hào))，伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路(如采用BAL6686芯片)的作用是驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)2正反轉(zhuǎn)。具體實(shí)施例如下:BA6688L的12管腳接外部輸入的PWM脈沖信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行解調(diào)，得到一個(gè)直流偏置電壓，8管腳接收MLX90243的2管腳輸出的電壓，即轉(zhuǎn)角電壓。直流偏置電壓和轉(zhuǎn)角電壓經(jīng)過(guò)BA6688L的處理后的到糾偏脈沖，并從BA6688L的3管腳輸出到BAL6686的5管腳，用來(lái)驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)2的正反轉(zhuǎn)。伺服馬達(dá)2的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)變速齒輪組3的轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)磁性齒輪4也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，在磁性齒輪4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，S極正對(duì)著MLX90243的面積越大，MLX90243的2管腳輸出轉(zhuǎn)角電壓就越大。如此便可以精確控制伺服馬達(dá)2的轉(zhuǎn)角，達(dá)到預(yù)定的效果。
【權(quán)利要求】
1.一種霍爾傳感器式舵機(jī)，其特征在于:包括電子控制板(I)、伺服馬達(dá)(2)、變速齒輪組(3)、三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片(5);其中三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片(5)固定于磁性齒輪(4)的正下方，PWM控制信號(hào)及三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片(5)的輸出電壓輸入到電子控制板(1)，電子控制板(I)產(chǎn)生的糾偏脈沖驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)(2)正反轉(zhuǎn)，伺服馬達(dá)(2)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)變速齒輪組(3)轉(zhuǎn)動(dòng)，三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片(5)輸出電壓通過(guò)變速齒輪組的(3)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的霍爾傳感器式舵機(jī)，其特征在于:所述電子控制板(I)包括信號(hào)分析處理電路和伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路；其中PWM控制信號(hào)及三軸霍爾絕對(duì)位置傳感芯片(5)的輸出電壓輸入至信號(hào)分析處理電路，信號(hào)分析處理電路產(chǎn)生的信號(hào)輸出到伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的霍爾傳感器式舵機(jī)，其特征在于:所述變速齒輪組(3)包括磁性齒輪(4)和多片非磁性齒輪；其中磁性齒輪(4)是由兩個(gè)極性分別為S和N的半圓磁鐵組成的一片齒輪。
【文檔編號(hào)】H02P6/16GK203747706SQ201320730349
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】汪瑞祥, 劉政, 邵建龍, 彭洪, 林雨, 魏齡, 馬社方, 楊光 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)