专利名称：单芯片多重伺服马达控制器的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种具有单芯片多重伺服马达控制器。
技术背景机器人的研究， 一直是工业界的一项重点。其中，人型或其它多 手足机器人由于关节多，需要多个伺服马达来控制其关节运动。 一般 而言，每一个伺服马达需要一个对应的微控制器集成电路来控制，其 结构大致如图1所示微控制器集成电路IO产生信号控制马达驱动器 25，进而驱动马达20，由马达20转动齿轮30，以带动机器人的关节 运动。在微控制器集成电路IO之内，则包含有一个微控器核心逻辑11， 此微控器核心逻辑11控制整个微控制器集成电路的操作。发送器(TX) 12和接收器(RX)13负责与外界沟通，以传递和接受外界的信息，例如 状态回传、接受马达控制命令等。马达驱动器25的速度由微控制器集 成电路10内部的脉宽调变信号产生器(图中简称"PWM" ) 14所控制， 其转动方向则由方向信号产生器(图中简称"方向")15所控制。此 外，在微控制器集成电路10的外部，电流传感器40与旋转传感器50 分别侦测马达驱动器25的电流量以及马达20的转动位置，并将结果 反馈给微控制器集成电路10的内部。自电流传感器40与旋转传感器 50而来的反馈信号分别由电流信号模拟数字转换器(图中简称"电流 A/D" ) 17和位置信号模拟数字转换器(图中简称"位置A/D" ) 18 所接收，并转换成数字信号，以供进一步运算，并根据运算结果来控 制脉宽调变信号产生器14和方向信号产生器15。上述现有技术中，其接收器13所接收的马达控制命令信号波形大 致如图2。图中符号T代表马达控制命令的周期，为固定值， 一般在 16至23毫秒(ms)之间；而符号tl, t2， t3则分别代表每一命令周期内的马达控制命令信号，根据其时间长度，决定该周期内马达转动的位置。图中显示tl， t2， t3均相等，表示伺服马达在这三个命令周期接收到相同 的位置命令。 一般而言，马达控制命令信号时间约在0.9至2.1毫秒之 间变动，分别对应于转动负60度至正60度。较精细的伺服马达，其 马达控制命令的分辨率较高。以上的现行架构中，其缺点在于，每一个伺服马达都需要一个对 应的微控制器集成电路来控制，而微控制器集成电路的成本十分昂贵。 特别在人型机器人的应用场合中，其关节控制需要十七组的伺服马达 与对应的微控制器集成电路，不但硬件成本极高，而且造成机器人内 部布线的问题。有鉴于此，本设计人提出一种单芯片多重伺服马达控制器，通过 单一微控制器集成电路芯片来控制两个以上的马达，以解决现有技术 的问题，并可提供更大的布线弹性。发明内容本实用新型的主要目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一 种单芯片多重伺服马达控制器，来控制两个以上的马达，并可提供更大的布线弹性。为达上述目的，本实用新型提供一种单芯片多重伺服马达控制器， 与至少两组马达驱动器耦接，以驱动至少两组外部马达；所述单芯片 多重伺服马达控制器包括 一个接收器，以供接受马达控制命令信号； 至少两组脉宽调变信号产生器，用以控制该至少两组马达驱动器驱动 电流及马达的转动位置；至少两组方向信号产生器，用以控制该至少 两组马达驱动器驱动电流及马达转动的方向；以及一个微控器核心逻 辑，与以上电路耦接，以控制其操作。上述架构中，其微控器核心逻辑以多重微控器核心逻辑为佳。上述架构中，较佳实施方式为，该接收器可供接受至少两组马达 控制命令信号。上述架构中，尚可包括有一个发送器，以对外部传送信息，其中 该发送器对外部传送的信息包括至少两组马达的状态。本实用新型的有益技术效果在于，单芯片多重伺服马达控制器克 服了现有技术的不足，其可以控制两个以上的马达，并可提供更大的 布线弹性。下面通过具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本 实用新型的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
图1为现有技术马达控制电路的示意图；图2为现有技术马达控制电路的接收器所接收的马达控制命令信 号波形图；图3为根据本实用新型的马达控制电路的示意图，其中包含本实 用新型的单芯片多重伺服马达控制器；图4为本实用新型的接收器所接收的马达控制命令信号波形图。图中符号说明10微控制器集成电路11微控器核心逻辑12发送器13接收器14脉宽调变信号产生器15方向信号产生器17电流信号模拟数字转换器18位置信号模拟数字转换器20马达21第一马达22第二马达25马达驱动器30齿轮31第一齿轮32第二齿轮40电流传感器41第一电流传感器42第二电流传感器50旋转传感器51第一旋转传感器52第二旋转传感器100单芯片多重伺服马达控制器101多重微控器核心逻辑141第一脉宽调变信号产生器142第二脉宽调变信号产生器151第一方向信号产生器152第二方向信号产生器171第一电流信号模拟数字转换器172第二电流信号模拟数字转换器181第一位置信号模拟数字转换器182第二位置信号模拟数字转换器251第一马达驱动器252第二马达驱动器具体实施方式
请参阅图3，本实用新型所提出的单芯片多重伺服马达控制器，可 以控制两个以上的马达；为简化图面起见，图中仅示出两组马达和对应的零件、电路，第三组以上则省略。如图所示，单芯片多重伺服马达控制器IOO可通过控制两组马达 驱动器(第一和第二马达驱动器251、 252)，而分别驱动两个以上的 马达21、 22。两组马达21、 22分别转动对应的齿轮31、 32，由此得 以带动机器人两个以上关节的运动。在单芯片多重伺服马达控制器100 之内，因应控制两组伺服马达的需要，包含有两组脉宽调变信号产生 器和两组方向信号产生器。详言之，第一和第二马达驱动器251、 252 的驱动电流分别为第一和第二脉宽调变信号产生器(图中简称"第一和 第二PWM")141、 142所控制，其驱动电流方向则分别由第一和第二 方向信号产生器(图中简称"第一和第二方向")151、 152所控制。 此外，自第一和第二电流传感器4K 42与第一和第二旋转传感器51、 52而来的反馈信号，则分别由第一和第二电流信号模拟数字转换器(图 中简称"第一、第二电流A/D" ) 171、 172和位置信号模拟数字转换 器(图中简称"第一、第二位置A/D" ) 181、 182所接收，并转换成 数字信号，以供进一步运算，并根据运算结果来控制第一和第二脉宽 调变信号产生器141、 142与第一和第二方向信号产生器151、 152。虽然以上所述电路必须设置两组，然而，单芯片多重伺服马达控 制器100中仅需要设置一组发送器(TX) 12和一组接收器(RX) 13，以供 与外界沟通，传递和接受外界的信息。在此架构下，接收器13所接收的马达控制命令信号波形，请参阅 图4。图中符号Tl代表第一组伺服马达控制命令的周期，符号T2代 表第二组伺服马达控制命令的周期，两者皆为固定值。符号tll，tl2分 别代表第一组伺服马达命令周期内的马达控制命令信号，根据其时间 长度，决定该周期内马达转动的位置。图中显示tll和tl2相等，表示 第一组伺服马达在这两个命令周期内接收到相同的位置命令。符号t21， t22分别代表第二组伺服马达命令周期内的马达控制命令信号，其中信 号t21与信号tll相隔一段时间，以便利彼此区隔；马达控制命令信号的判读，可以根据信号的上升缘来开始计算其时间长度，并根据其时间长度，决定该周期内马达转动的位置。图中显示t21和t22不相等，表示第二组伺服马达在这两个命令周期内接收到不同位置命令。如前所述， 一般而言马达控制命令周期在16至23毫秒之间，而 马达控制命令信号时间长度约在0.9至2.1毫秒之间，因此显然有充裕 的时间，可以传递多组马达控制命令信号。虽然图4基本上是表示接收器13所接收的马达控制命令信号波 形，但同样的架构也可以应用来发送信号。亦即，单一发送器12可以 使用图4所示的波形来传递两组以上的信息，例如两组以上马达的状 态信号。此外，单芯片多重伺服马达控制器100中仅包含一个多重微控器 核心逻辑IOI。与现有技术不同的是，此微控器核心逻辑为多重微控器 核心逻辑，亦即，其中包含多个可以独立作业的微控器核心逻辑。根 据本实用新型的其中一种较佳实施方式，该多重微控器核心逻辑101 并不需要具备多组完整的微控器核心逻辑结构，其许多电路可以共享， 因此在硬件架构上，并不需要倍数的面积与硬件成本。例如，在多重 微控器核心逻辑101中，可以仅设置一组程序内存，而不需要多组程 序内存。有关此部份的细节，请参阅本申请人于2005年6月6日所申 请的TW第200510075579.9号申请案。虽然使用TW第200510075579.9号申请案中所记载的架构，在实 施本实用新型时较为便利，但本实用新型并不局限于此，如采用其它 种类的多重微控器核心逻辑、甚至功能较高的单微控器核心逻辑也是 可行的。此时，本实用新型仍较图1所示的现有技术来得优越，因本 实用新型仅需要设置一组发送器(TX) 12和接收器(RX) 13，且由于仅使 用一个单芯片来控制多组马达，因此其整体控制线路也较为简单。本实用新型己根据较佳实施例予以说明如上，但是以上所述的实 施例仅为说明本实用新型的技术思想及特点，其目的在使本领域技术 人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，当不能以之限定本实用 新型的专利范围。例如，本实用新型并不局限于控制机器人关节，亦 可应用于其它场合；亦不限于位置的控制，可扩及速度及电流等的控 制；又如，马达驱动器等外部零件，亦可以整合在集成电路之内；再 如，所说明的马达控制命令周期时间与信号时间，仅为举例，不应作 为本实用新型的限制。因此，大凡依本实用新型所揭示的精神所作的 均等变化或修饰，仍应涵盖在本实用新型的专利范围内。
权利要求1. 一种单芯片多重伺服马达控制器，与至少两组马达驱动器耦接，以驱动至少两组外部马达；其特征在于，所述单芯片多重伺服马达控制器包括一个接收器，以供接受马达控制命令信号；至少两组脉宽调变信号产生器，用以控制该至少两组马达驱动器驱动电流及马达的转动位置；至少两组方向信号产生器，用以控制该至少两组马达驱动器驱动电流及马达转动的方向；以及一个微控器核心逻辑，与以上电路耦接，以控制其操作。
2. 如权利要求1所述的单芯片多重伺服马达控制器，其特征在于， 更包含有至少两组电流信号模拟数字转换器，与该多重微控器核心逻 辑耦接，所述至少两组电流信号模拟数字转换器接受有关该至少两组 马达驱动器驱动电流的反馈信号，并将该信号转换成数字信号。
3. 如权利要求2所述的单芯片多重伺服马达控制器，其特征在于， 该至少两组电流信号模拟数字转换器接收自至少两组外部电流传感器 而来的信号。
4. 如权利要求1所述的单芯片多重伺服马达控制器，其特征在于， 更包含有至少两组位置信号模拟数字转换器，与该多重微控器核心逻 辑耦接，所述至少两组位置信号模拟数字转换器接受有关该至少两组 外部马达转动位置的反馈信号，并将该信号转换成数字信号。
5. 如权利要求4所述的单芯片多重伺服马达控制器，其特征在于， 该至少两组位置信号模拟数字转换器接收自至少两组外部旋转传感器 而来的信号。
6. 如权利要求1所述的单芯片多重伺服马达控制器，其特征在于， 该微控器核心逻辑为多重微控器核心逻辑。
7. 如权利要求6所述的单芯片多重伺服马达控制器，其特征在于， 该多重微控器核心逻辑中仅具有一组程序内存。
8. 如权利要求1所述的单芯片多重伺服马达控制器，其特征在于， 该接收器接受至少两组马达控制命令信号。
9. 如权利要求1所述的单芯片多重伺服马达控制器，其特征在于, 更包括有一个发送器，以对外部传送信息。
10. 如权利要求9所述的单芯片多重伺服马达控制器，其特征在 于，该发送器对外部传送的信息包括至少两组马达的状态。
专利摘要本实用新型涉及一种单芯片多重伺服马达控制器，与至少两组马达驱动器耦接，以驱动至少两组外部马达；所述单芯片多重伺服马达控制器包括一个接收器，以供接受马达控制命令信号；至少两组脉宽调变信号产生器，用以控制该至少两组马达驱动器驱动电流及马达的转动位置；至少两组方向信号产生器，用以控制该至少两组马达驱动器驱动电流及马达转动的方向；以及一个微控器核心逻辑，与以上电路耦接，以控制其操作。
文档编号G05D3/00GK201124414SQ20072015715
公开日2008年10月1日 申请日期2007年7月26日 优先权日2007年7月26日
发明者林定平, 郑茂兴 申请人:应广科技股份有限公司