CN210268522U - 一种双通道舵机角度检测装置 - Google Patents

Abstract

一种双通道舵机角度检测装置，包括与第一舵机相连的第一角度信号检测通道、与第二舵机相连的第二角度信号检测通道、现场可编程门阵列FPGA、数字信号处理器DSP、时钟分配模块和存储模块；所述第一角度信号检测通道和所述第二角度信号检测通道结构相同，均包括角度传感器、编码器、两个相同的信号调理模块、两个相同的A/D转换模块；本实用新型可以同步实时检测两部舵机角度位置信号，准确判定舵机角度检测装置是否出现故障，结构简单，易于实现，可靠性高，为实现多路舵机高效率集成控制奠定了基础。

Description

一种双通道舵机角度检测装置

技术领域

本实用新型涉及舵机智能控制技术领域，尤其是涉及了一种双通道舵机角度检测装置。

背景技术

舵机***是飞控***的关键分***之一，舵机根据上位机给出的控制信号来操纵飞行***舵面的偏转，从而进行飞行姿态和飞行轨迹的调整，最终使飞行***能够按照预定的轨迹飞行。

但是在控制过程中，由于受到制造工艺、安装误差等结构因素以及控制算法的影响，导致舵机产生误差，会使舵机位置与预定位置出现偏差，因此有必要对舵机进行优良的精度控制，通过角度传感器检测舵机实际角度信号，结合预设位置信息，对舵机进行角度补偿控制，使舵机转动到目标角度。现有技术中，有的没有考虑到角度传感器可能出现的突发性故障，会导致对舵机的转动控制不准确，严重时会造成舵机损坏；有的没有考虑到在进行多通道舵机角度位置信号检测时，各通道信号检测的同步性，易造成飞控***各舵机工作的不协调。

实用新型内容

为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种双通道舵机角度检测装置，可进行两部舵机角度位置信号的同步检测工作，具有角度测量装置自检功能，结构简单，可靠性强。

为实现上述目的，本实用新型采样如下技术方案：

一种双通道舵机角度检测装置，包括与第一舵机相连的第一角度信号检测通道、与第二舵机相连的第二角度信号检测通道、现场可编程门阵列FPGA、数字信号处理器DSP、时钟分配模块和存储模块；所述第一角度信号检测通道和所述第二角度信号检测通道结构相同，均包括角度传感器、编码器、两个相同的信号调理模块、两个相同的A/D转换模块；所述角度传感器通过信号调理模块和A/D转换模块与FPGA相连，所述编码器通过信号调理模块和A/D转换模块与FPGA相连；所述FPGA分别与DSP、时钟分配模块、存储模块相连；所述时钟分配模块的输出端与所述第一角度信号检测通道和所述第二角度信号检测通道中四个A/D转换模块分别相连。

优选的，所述角度传感器为安装在舵机主轴上的霍尔式角度传感器；所述编码器为安装在舵机主轴上的绝对值编码器。

优选的，所述信号调理模块包括用于进行角度信号放大的信号放大模块和用于进行信号抗混叠滤波的滤波模块。

优选的，所述存储模块为静态随机存储器SRAM。

由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下有益效果：通过角度传感器和编码器的同时使用，可以实时监控舵机角度位置信号，并能及时发现角度检测装置的故障情况；通过时钟分配模块的使用，实现了对两部舵机角度位置信号的同步检测；该装置结构简单，易于实现，可靠性高，为实现对多路舵机高效率集成控制奠定了基础。

附图说明

图1为本实用新型角度检测装置结构示意图。

图中：1、第一角度信号检测通道；2、第二角度信号检测通道；3、角度传感器；4、编码器；5、信号调理模块； 6、A/D转换模块；7、现场可编程门阵列FPGA；8、数字信号处理器DSP；9、时钟分配模块；10、存储模块。

具体实施方式

通过下面的实施例可以详细的解释本实用新型，公开本实用新型的目的旨在保护本实用新型范围内的一切技术改进，本实用新型并不局限于下面的实施例。

如图1所示，本实用新型一种双通道舵机角度检测装置包括与第一舵机相连的第一角度信号检测通道1、与第二舵机相连的第二角度信号检测通道2、现场可编程门阵列FPGA7、数字信号处理器DSP8、时钟分配模块9和存储模块10。

第一角度信号检测通道1和第二角度信号检测通道2结构相同，均包括角度传感器3、编码器4、两个相同的信号调理模块5、两个相同的A/D转换模块6。

角度传感器3为安装在舵机主轴上的霍尔式角度传感器，编码器4为安装在舵机主轴上的绝对值编码器，角度传感器3和编码器4同时进行舵机角度位置信号检测，根据检测值可以判断角度传感器3或编码器4是否出现故障。

角度传感器3和编码器4的输出端与对应的信号调理模块5的输入端相连，利用信号调理模块5对获取的舵机角度信号进行放大、滤波，以降低信号的频域交叉混叠；信号调理模块5包括信号放大模块和滤波模块，信号放大模块选用 ESC-AI放大器，滤波模块选用ESC-LP低通抗混叠滤波器，两者级联使用，可提供对被测信号高精度的前置放大与滤波处理。

信号调理模块5的输出端与对应的A/D转换模块6相连，利用A/D转换模块6将放大、滤波后的舵机角度位置信号转换为数字信号；A/D转换模块6选用TI公司的16位单通道模数转换芯片ADS8323。

A/D转换模块6的输出端与FPGA7相连，FPGA7分别与DSP8、时钟分配模块9、存储模块10相连；存储模块10为静态随机存储器SRAM；FPGA7用于产生AD采样触发时钟和基准时钟，并控制外接存储模块10的读写时序，完成舵机角度位置信号的存储和调用；DSP8用于对第一角度信号检测通道1和第二角度信号检测通道2的舵机角度位置检测信号进行故障判断和处理，结合预存在存储模块10的舵机预设轨迹，判断是否对舵机执行角度补偿控制，并将检测结果存储于存储模块10中，为工作人员进行故障设备的检测、更换和研究提供依据。

时钟分配模块9的输出端与所述第一角度信号检测通道1和所述第二角度信号检测通道2中四个A/D转换模块6分别相连，FPGA7通过时钟分配模块9实现对舵机角度位置检测信号的同步数字采样；时钟分配模块9选用两块1:4时钟分配芯片CDCV304,分别将FPGA7产生的采样触发时钟和基准时钟分成4路稳定的时钟信号，提供给第一角度信号检测通道1和第二角度信号检测通道2中的4个A/D转换模块6，不仅保证了同一通道内部角度传感器3和编码器4检测信号的同步性，也保证了第一角度信号检测通道1和第二角度信号检测通道2间检测信号的同步性。

实施本实用新型所述角度检测装置时，第一角度信号检测通道1通过角度传感器3和编码器4检测第一舵机的角度位置信号；角度位置信号检测值经过信号调理模块5进行放大、滤波，并传入相应的A/D转换模块6；FPGA7产生AD采样触发时钟和基准时钟，通过时钟分配模块9控制A/D转换模块对角度传感器3和编码器4的角度位置检测信号进行同步转换，并将转换结果存入存储模块10中。

DSP8读取第一角度信号检测通道1中角度传感器3和编码器4的舵机角度位置检测信号，并计算两者的差值；若差值小于存储模块10中预存的故障阈值，则DSP8判定角度传感器3与编码器4均工作正常，DSP8计算角度传感器3与编码器4的舵机角度检测信号的拟合值，并与舵机预设角度位置相比较，若与预设角度位置不一致，则DSP8需对舵机进行角度补偿控制；若差值大于或等于存储模块10中预存的故障阈值，则DSP8判定角度传感器3与编码器4中有一设备存在故障，DSP8根据预设辨识模型，判定故障装置，并将其停用；第一角度信号检测通道1通过非故障装置继续进行角度位置信号检测，直到接收到舵机停止工作命令。

第二角度信号检测通道2的角度检测过程与第一角度信号检测通道1相同，并与第一角度信号检测通道1角度检测同步进行。

本实用新型未详述部分为现有技术。

Claims (4)

1.一种双通道舵机角度检测装置，其特征是：包括与第一舵机相连的第一角度信号检测通道（1）、与第二舵机相连的第二角度信号检测通道（2）、现场可编程门阵列FPGA（7）、数字信号处理器DSP（8）、时钟分配模块（9）和存储模块（10）；所述第一角度信号检测通道（1）和所述第二角度信号检测通道（2）结构相同，均包括角度传感器（3）、编码器（4）、两个相同的信号调理模块（5）、两个相同的A/D转换模块（6）；所述角度传感器（3）通过信号调理模块（5）和A/D转换模块（6）与FPGA（7）相连，所述编码器（4）通过信号调理模块和A/D转换模块与FPGA（7）相连；所述FPGA（7）分别与DSP（8）、时钟分配模块（9）、存储模块（10）相连；所述时钟分配模块（9）的输出端与所述第一角度信号检测通道（1）和所述第二角度信号检测通道（2）中四个A/D转换模块（6）分别相连。

2.如权利要求1所述的一种双通道舵机角度检测装置，其特征是：所述角度传感器（3）为安装在舵机主轴上的霍尔式角度传感器；所述编码器（4）为安装在舵机主轴上的绝对值编码器。

3.如权利要求1所述的一种双通道舵机角度检测装置，其特征是：所述信号调理模块（5）包括用于进行角度信号放大的信号放大模块和用于进行信号抗混叠滤波的滤波模块。

4.如权利要求1所述的一种双通道舵机角度检测装置，其特征是：所述存储模块（10）为静态随机存储器SRAM。

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