阅读说明：本技术 一种舵机的控制电路及控制方法 (Control circuit and control method of steering engine ) 是由 马保军 韦振剑 范德业 张龙 程文辉 于 2020-06-04 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种舵机的控制电路及控制方法,所述控制电路包括电源模块、控制模块、升压限流模块、反向放电稳压模块和静电保护模块,所述电源模块与控制模块、升压限流模块连接,所述升压限流模块与反向放电稳压模块连接,所述反向放电稳压模块与舵机连接,所述控制模块通过静电保护模块与舵机连接,所述控制模块与升压限流模块连接。采用本发明的技术方案,电路和控制方法简单易用,只需要几个元器件便可以实现舵机转向功能,包括正转反转,停车,精准到位,而且可以方便实现模块化,便于进行拓展；降低了成本,生产组装和测试简单,维护成本低。(The invention provides a control circuit and a control method of a steering engine, wherein the control circuit comprises a power supply module, a control module, a boosting current-limiting module, a reverse discharge voltage-stabilizing module and an electrostatic protection module, the power supply module is connected with the control module and the boosting current-limiting module, the boosting current-limiting module is connected with the reverse discharge voltage-stabilizing module, the reverse discharge voltage-stabilizing module is connected with the steering engine, the control module is connected with the steering engine through the electrostatic protection module, and the control module is connected with the boosting current-limiting module. By adopting the technical scheme, the circuit and the control method are simple and easy to use, the steering function of the steering engine can be realized by only a plurality of components, including forward rotation and reverse rotation, parking and accurate and in-place, and modularization and expansion can be conveniently realized; the cost is reduced, the production, the assembly and the test are simple, and the maintenance cost is low.)

一种舵机的控制电路及控制方法

技术领域

本发明属于舵机技术领域，尤其涉及一种舵机的控制电路及控制方法。

背景技术

目前市面上的舵机的控制方法多采用外挂MCU，通过串口控MCU，由MCU控制MOS管的方式，这种方式使用起来逻辑复杂，稳定性不强。正转反正需要复杂的信号逻辑信号，占用更多的GPIO资源，电路更复杂，稳定性差，精准高不高，需要更多的器件，成本高。

发明内容

针对以上技术问题，本发明公开了一种舵机的控制电路及控制方法，电路简单，控制方法简单，成本低。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种舵机的控制电路，其包括电源模块、控制模块、升压限流模块、反向放电稳压模块和静电保护模块，所述电源模块与控制模块、升压限流模块连接，所述升压限流模块与反向放电稳压模块连接，所述反向放电稳压模块与舵机连接，所述控制模块通过静电保护模块与舵机连接，所述控制模块与升压限流模块连接。

其中，所述升压限流模块限制通过电流，以保护电池及升压限流IC、以及舵机马达。所述反向放稳压模块的作用是，保护升压限流模块。所述静电保护模块是为舵机转动产生静电而设计放电回路，同时保护控制模块，所述舵机是指转动马达组件。

作为本发明的进一步改进，所述控制模块包括控制芯片U2，所述控制芯片U2的PWMOUT端与舵机的PWM端连接，所述控制芯片U2的ADCIN端与舵机的ADC端连接；

所述静电保护模块包括ESD静电二极管V1和ESD静电二极管V2，所述控制芯片U2的PWMOUT端通过ESD静电二极管V1接地，所述控制芯片U2的ADCIN端通过ESD静电二极管V2接地。

进一步的，所述ESD静电二极管V1和ESD静电二极管V2的型号为TEVB3R0V05B1X。

进一步的，所述控制芯片U2为MTK ARM处理器MT8167S。该芯片为4核A35，最高主频1.35GHZ，支持显示，2.4Gwifi，GPIO,PWM，UART,USB，IIS音频接口，

作为本发明的进一步改进，所述电源模块包括电源管理芯片U3和电池，所述电源管理芯片U3的VCORE端、VLDO端、DLDO端、SCL端、SDA端分别与控制芯片U2的VCORE端、VLDO端、DLDO端、SCL端、SDA端连接，所述电源管理芯片U3的VBAT1端、VBAT2端、VBAT3端与电池的正极连接。进一步的，所述电池为锂离子电池。

进一步的，所述电源管理芯片的型号为MT6392，其可以与MT8167S配套使用，给中央处理器供给所需要的电源，同时给电池充电和从电池取电双向智能互动。

作为本发明的进一步改进，所述升压限流模块包括转换器芯片U1，所述反向放电稳压模块包括电容C4、电容C5、电容C6、电阻R3和电阻R6，所述转换器芯片U1的OUT端与舵机的VCC端、V+端连接，并通过电容C4、电容C5接地，通过电阻R3与转换器芯片U1的FB端连接，通过电容C6与转换器芯片U1的FB端连接；所述转换器芯片U1的FB端通过电阻R6接地；所述转换器芯片U1的SW端与IN端连接，并通过电容C2、电容C3接地，所述转换器芯片U1的SW端与电池的正极连接；所述转换器芯片U1的EN端与控制芯片U2的GPIO1端连接，所述转换器芯片U1的UVLO端接地，所述转换器芯片U1的ISET端通过电阻R5接地。

进一步的，所述升压限流模块包括升压模块和限流模块，进一步的，升压模块和限流模块集成在同一个IC内。进一步的，所述转换器芯片U1的型号为ETA1090。

本发明还公开了如上所述舵机的控制电路的控制方法，其包括以下步骤：

步骤S1，所述控制模块控制所述升压限流模块升压，所述升压限流模块升压到5V，并限制输出电流电压经过反向放电稳压模块及静电保护模块后，输送到舵机；

步骤S2，所述控制模块发出正转PWM波经过静电保护模块后，输送到舵机；

步骤S3，舵机接收到5V工作电压及PWM波的信号后，开始转动，并反馈模拟位置线性电信号给控制模块；

步骤S4，舵机不停地输出转动角度位置的电信号，经过静电保护模块后输入到控制模块；

步骤S5，控制模块接收到舵机角度位置的电信号后，把模拟电信号转换成数字信号，并实时跟踪角度；

步骤S6，当控制模块跟进到指定角度后，停止输出PWM信号，舵机停止转动，并控制升压限流模块停止升压，停止向舵机输出电压，舵机完成一个周期的动作。

作为本发明的进一步改进，当控制模块收到的指定角度大于当前舵机所在角度，则按步骤S1~步骤S6的步骤转动到指定角度。

作为本发明的进一步改进，当控制模块收到的指定角度小于当前舵机所在角度，则实施步骤S1，然后控制模块发出反转PWM波，经过静电保护，输送到舵机，再按步骤S3~步骤S6动作，直到停止。

作为本发明的进一步改进，所述正转PWM波为200HZ的正弦波，所述反转PWM波为500HZ的正弦波。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

采用本发明的技术方案，控制电路和控制方法都简单易用，减少了复杂的应用设计，只需要几个元器件便可以实现舵机转向功能，包括正转反转，停车，精准到位；而且可以实现模块化，利用同样的线路设计，复制出需要舵机个数的机械转动部件减少开发周期；降低了成本，通用材料，采购周期短，成本更优；生产组装简单，测试简单；维修维护简单容易。

附图说明

图1是本发明一种实施例的框图。

图2是本发明一种实施例的电路图。

具体实施方式

下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。

如图1所示，一种舵机的控制电路，其包括电源模块、控制模块、升压限流模块、反向放电稳压模块和静电保护模块，所述电源模块与控制模块、升压限流模块连接，所述升压限流模块与反向放电稳压模块连接，所述反向放电稳压模块与舵机连接，所述控制模块通过静电保护模块与舵机连接，所述控制模块与升压限流模块连接。

如图2所示，所述控制模块包括中央处理器CPU U2，所述中央处理器CPU的PWMOUT端与舵机的PWM端连接，所述中央处理器CPU的ADCIN端与舵机的ADC端连接，所述中央处理器CPU的PWMOUT端、ADCIN端分别通过静电管接地；所述静电保护模块包括ESD静电二极管V1和ESD静电二极管V2，所述中央处理器CPU的PWMOUT端通过ESD静电二极管V1接地，所述中央处理器CPU的ADCIN端通过ESD静电二极管V2接地。其中，所述ESD静电二极管V1和ESD静电二极管V2的型号为TEVB3R0V05B1X。

所述电源模块包括智能电源管理PMU U3和锂离子电池，所述智能电源管理PMU U3的VCORE端、VLDO端、DLDO端、SCL端、SDA端分别与中央处理器CPU U2的VCORE端、VLDO端、DLDO端、SCL端、SDA端连接，所述智能电源管理PMU U3的VBAT1端、VBAT2端、VBAT3端与电池的正极连接；所述升压限流模块包括转换器芯片U1，所述反向放电稳压模块包括电容C4、电容C5、电容C6、电阻R3和电阻R6，所述转换器芯片U1的OUT端与舵机的VCC端、V+端连接，并通过电容C4、电容C5接地，通过电阻R3与转换器芯片U1的FB端连接，通过电容C6与转换器芯片U1的FB端连接；所述转换器芯片U1的FB端通过电阻R6接地； 所述转换器芯片U1的SW端与IN端连接，并通过电容C2、电容C3接地，所述转换器芯片U1的SW端与电池的正极连接；所述转换器芯片U1的EN端与中央处理器CPU U2的GPIO1端连接，所述转换器芯片U1的UVLO端接地，所述转换器芯片U1的ISET端通过电阻R5接地。

其中，所述中央处理器CPU为MTK ARM处理器MT8167S，该芯片为4核A35，最高主频1.35GHZ，支持显示，2.4Gwifi，GPIO,PWM，UART，USB，IIS音频接口。所述智能电源管理器PMU为MT6392，与MT8167S配套使用，给中央处理器CPU供给所需要的电源，同时给3.7V锂离子电池充电和从3.7V锂离子电池取电双向智能互动。所述3.7V锂离子电池是为智能电源管理PMU、升压限流模块提供电能，所述升压限流模块为舵机马达供动提供电源，并限制通过电流，以保护锂离子电池、升压限流模块、以及舵机马达而设置。所述升压限流模块包括电池升压5V和限流模块，其采用一颗ETA1090 电源集成转换器芯片处理，所述反向放稳压模块是为保护升压限流模块，所述静电保护模块是为舵机转动产生静电而设计放电回路，同时保护中央处理器CPU的PWM 和ADC，所述舵机是指转动马达组件。

所述智能电源管理器PMU为中央处理器CPU提供所需要的工作电源，并管理3.7V锂电池，所述中央处理器CPU，用于输出PWM波，经过静电保护后，输出给舵机，用于控制舵机正转和反转，同时也输出另一路GPIO给升压限流模块作为开关使能信号，把3.7V锂离子电池电压升至5V，使升压限流模块工作，所述升压限流模块的限流模块是为保护其中的升压模块、锂离子电池和舵机设置的电流控制器，在为保证3.7V锂离子电池，升压模块和舵机都能安全电池范围内工作提供保护，所述反向放电稳压模块是为保护限流模块及ETA1090总模块保护，防止突然断电后舵机模块马达惯性转动后，由马达内部的磁力通过切割马达线圈产生的电压输入到ETA1090，以保护ETA1090而设计，所述静电保护模块是保护从中央处理器直接输出的PWM和输入到中央处理器的ADC信号。

上述控制电路的控制方法包括以下步骤：

1）中央处理器CPU发出命令，输出一路GPIO高电平，使能升压限流模块，此时从3.7V锂离子电池取电，升压到5V，并限制输出电流电压经过5V稳压模块及静电保护模块，输送到舵机。

2）中央处理器CPU在刚才发出指令后，再发出PWM波，此时要正转，发出的是200HZ的正弦波，经过静电保护模块，给到舵机。

3）舵机接收到5V工作电压及PWM波信号，舵机开始转动，并反馈模拟位置线性电信号给中央处理器CPU。

4）舵机在不停地输出转动角度位置的电信号，经过静电保护模块，输入到中央处理器CPU。

5）中央处理器CPU的ADC接收到舵机角度位置的电信号后，通过10位宽计算力的ADC，把模拟电信号转换成数字信号，并实时跟踪角度。

6）当中央处理器CPU跟进到指定角度后，停止输出PWM信号，舵机停止转动，并通过GPIO低电平使能5V升压，使ETA1090停止升压，停止向舵机输出电压，舵机完成一个周期的动作。

7）当中央处理器CPU收到指定角度，如大于当前舵机所在角度，按上述1）到6）流程转动到接定角度。

8）当中央处理器CPU收到指定角度，如小于当前舵机角度，按上述1）后，中央处理器CPU接到指令，需发PWM波，由于角度小于当前，需要反转，此时发出500HZ的正弦波，经过静电保护，给到舵机，再上述按3）到6）动作，直到停止。

本实施例的技术方案，采用几个模块、几个器件中就能使舵机实现正向、定位、反馈、反转、定义，实现整个转动控制，电路和信号简单，稳定性好，精准度高，成本低，组装和测试简单，方便维护。

本实施例的舵机的控制电路和控制方法可以用到很多地方，如转盘，机器人的头，机器人的手，显示器，智能家居，风扇，窗帘扫地机等，具有广泛的应用前景。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。