專利名稱：實(shí)時(shí)響應(yīng)的馬達(dá)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種馬達(dá)控制系統(tǒng)，特別是有關(guān)一種實(shí)時(shí)響應(yīng)的馬達(dá)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電機(jī)控制在人們?nèi)粘Ｉ钪邪缪葜匾巧瑥钠胀ǖ募矣秒娖鞯綇?fù)雜的電子系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)，電機(jī)控制都為各種應(yīng)用提供動(dòng)力，使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或線性運(yùn)動(dòng)得以順利進(jìn)行。隨著更大量、更為復(fù)雜的應(yīng)用的出現(xiàn)，電機(jī)控制問(wèn)題變得越來(lái)越重要，因此，需要開(kāi)發(fā)出更為復(fù)雜的技術(shù)，以改善其性能、功耗和安全性。小型電機(jī)控制通常用于精密度要求極高的應(yīng)用，而大型電機(jī)控制，如用于機(jī)器人中的電機(jī)，常常需要執(zhí)行非常復(fù)雜的任務(wù)，并且強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)性。
在現(xiàn)有的電機(jī)控制電路里，請(qǐng)參照?qǐng)D1所示的無(wú)刷直流馬達(dá)控制系統(tǒng)方塊示意圖，其中包括無(wú)刷直流馬達(dá)10、霍爾感應(yīng)器11、錯(cuò)誤檢測(cè)電路12、主運(yùn)算微控制裝置13，其中，在主運(yùn)算微控制裝置13中包含有相位運(yùn)算單元131、錯(cuò)誤處理電路134、脈沖寬幅調(diào)制產(chǎn)生器133以及主運(yùn)算微控制器132，而無(wú)刷直流馬達(dá)10是由馬達(dá)開(kāi)關(guān)模塊101控制馬達(dá)線圈模塊102的開(kāi)啟與關(guān)閉；當(dāng)馬達(dá)開(kāi)關(guān)模塊101開(kāi)啟馬達(dá)線圈模塊102進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，設(shè)置在馬達(dá)線圈模塊102附近的霍爾感應(yīng)器11將感測(cè)到馬達(dá)線圈模塊102的相位發(fā)生變化，并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于此相位變化的相位信號(hào)并傳送至相位運(yùn)算單元131中，通過(guò)相位運(yùn)算單元131的運(yùn)算處理后，將結(jié)果傳輸至主運(yùn)算微控制器132中。另外，連接于直流無(wú)刷馬達(dá)10的錯(cuò)誤檢測(cè)電路12可將其所檢測(cè)到的錯(cuò)誤信號(hào)傳送至錯(cuò)誤處理電路134中，且再通過(guò)錯(cuò)誤處理電路134傳送至主運(yùn)算微控制器132內(nèi)，因此，主運(yùn)算微控制器132將其所接收到的所有相位信號(hào)與錯(cuò)誤信號(hào)，與來(lái)自正弦查詢表格136的數(shù)據(jù)與定時(shí)器135的時(shí)序信息，進(jìn)行運(yùn)算、比較與分析，可計(jì)算出馬達(dá)線圈模塊102進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需修正的電壓信號(hào)、電流信號(hào)等等，并輸出到脈沖寬幅調(diào)制產(chǎn)生器133中，將所輸入的脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的脈沖寬幅調(diào)制波形，以提供給馬達(dá)開(kāi)關(guān)模塊101作為控制馬達(dá)線圈模塊102運(yùn)轉(zhuǎn)的控制信號(hào)。
然而，在上述的無(wú)刷直流馬達(dá)控制系統(tǒng)中，是僅用單一微控制器處理所有信號(hào)、指令與中斷事件的運(yùn)算，不僅使用來(lái)進(jìn)行運(yùn)算的微控制器的負(fù)載變得相當(dāng)沉重，也可能導(dǎo)致此微控制器因?yàn)橥瑫r(shí)處理過(guò)多的信號(hào)、指令與中斷事件，使得在檢測(cè)馬達(dá)相位或計(jì)算轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)時(shí)，造成無(wú)法精確地輸出馬達(dá)控制信號(hào)，由于為了對(duì)應(yīng)不同的馬達(dá)控制理論系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，不單是在硬件的規(guī)劃上變得相當(dāng)復(fù)雜且耗費(fèi)的成本也比較高，同時(shí)也使得應(yīng)用在不同規(guī)格的馬達(dá)上時(shí)，需要針對(duì)每一種馬達(dá)而設(shè)計(jì)出不一樣的馬達(dá)控制系統(tǒng)以符合需求，與馬達(dá)多變且廣泛的應(yīng)用性無(wú)法配合。
因此，本發(fā)明闡述一種實(shí)時(shí)響應(yīng)的馬達(dá)控制系統(tǒng)，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所衍生出的種種問(wèn)題，提供更具精確度的馬達(dá)控制系統(tǒng)，以提高對(duì)馬達(dá)轉(zhuǎn)速、相位等數(shù)據(jù)的控制，同時(shí)，利用硬件模塊化的設(shè)計(jì)，以簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)的硬件架構(gòu)，并通過(guò)軟件的設(shè)計(jì)以規(guī)劃出具有廣泛應(yīng)用性的馬達(dá)控制系統(tǒng)，從而可使本發(fā)明的馬達(dá)控制系統(tǒng)具有較簡(jiǎn)單的硬件控制接口，但卻具有更靈活的軟件控制接口，也可以使控制核心專注于馬達(dá)控制理論演算，在達(dá)到降低成本與簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)目的的同時(shí)，仍可兼顧控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)度及最佳化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的，在于提供一種實(shí)時(shí)響應(yīng)的馬達(dá)控制系統(tǒng)，利用多重微控制器系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)作為馬達(dá)裝置控制之用，配合專屬的脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯并通過(guò)軟件的設(shè)計(jì)與規(guī)劃達(dá)到精確且簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)的馬達(dá)控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的，在于提供一種實(shí)時(shí)響應(yīng)的馬達(dá)控制系統(tǒng)，利用多重微控制器系統(tǒng)中至少一個(gè)脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯，專門作為進(jìn)行馬達(dá)裝置所需的脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)的運(yùn)算與輸出控制信號(hào)，且脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯在執(zhí)行脈沖寬幅調(diào)制程序時(shí)不接受任何中斷服務(wù)要求，所有系統(tǒng)的中斷事件都由主運(yùn)算微控制器核心邏輯進(jìn)行處理，同時(shí)，通過(guò)主運(yùn)算微控制器核心邏輯可控制脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而實(shí)時(shí)終止程序的進(jìn)行或執(zhí)行插入程序來(lái)精確輸出馬達(dá)控制信號(hào)；另外，脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯也可以獨(dú)立檢測(cè)相位運(yùn)算微控制器核心邏輯中的馬達(dá)相位邏輯，以精確切換調(diào)制脈沖。
根據(jù)本發(fā)明所提供的實(shí)時(shí)響應(yīng)的馬達(dá)控制系統(tǒng)，其中，在通過(guò)多重微控制器系統(tǒng)中的主運(yùn)算微控制器核心邏輯進(jìn)行所有信號(hào)運(yùn)算，且同時(shí)處理所有中斷事件的設(shè)計(jì)下，并通過(guò)專屬的至少一個(gè)脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯，運(yùn)算出馬達(dá)裝置進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需的所有脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)，且每一個(gè)脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯可分別進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算，并提供脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)至馬達(dá)裝置中與該微控制器核心邏輯相對(duì)應(yīng)的馬達(dá)開(kāi)關(guān)模塊，且每一個(gè)脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯的程序執(zhí)行或終止，可通過(guò)主運(yùn)算微控制器核心邏輯的控制或直接主動(dòng)檢測(cè)相位運(yùn)算微控制器核心邏輯的控制信號(hào)，據(jù)此來(lái)決定輸出脈沖寬幅的關(guān)閉、開(kāi)啟與大小，而提高每一脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯所產(chǎn)生脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)的準(zhǔn)確度。
本發(fā)明將上述的多重微控制器系統(tǒng)即專屬的脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯，實(shí)際地應(yīng)用在馬達(dá)裝置的微控制系統(tǒng)上，首先，通過(guò)相位檢測(cè)單元采集此馬達(dá)裝置中馬達(dá)線圈模塊因相位變化所產(chǎn)生的相對(duì)應(yīng)的相位信號(hào)，并傳送至相位運(yùn)算微控制器核心邏輯中進(jìn)行運(yùn)算，且相位運(yùn)算微控制器核心邏輯可將運(yùn)算后的相位信號(hào)傳輸至主運(yùn)算微控制器核心邏輯內(nèi)，另外，結(jié)合來(lái)自錯(cuò)誤處理微控制器核心邏輯接收錯(cuò)誤檢測(cè)電路所輸入的錯(cuò)誤信號(hào)、定時(shí)器所輸入的時(shí)序信號(hào)，經(jīng)過(guò)正弦查詢表格中的數(shù)據(jù)比較與分析后，主運(yùn)算微控制器核心邏輯精確地計(jì)算出馬達(dá)裝置所需的電流信號(hào)，傳遞并通過(guò)脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯的轉(zhuǎn)換后，輸出至馬達(dá)開(kāi)關(guān)模塊以決定每一開(kāi)關(guān)組的開(kāi)啟與關(guān)閉的時(shí)序。然而，為了更簡(jiǎn)化本發(fā)明的馬達(dá)控制系統(tǒng)，也可將上述的錯(cuò)誤處理微控制器核心邏輯、定時(shí)器與正弦查詢表格規(guī)劃至主運(yùn)算微控制器核心邏輯中。
據(jù)此，通過(guò)專屬的脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯來(lái)確保脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)的準(zhǔn)確度，也可以利用馬達(dá)控制系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)，靈活地運(yùn)用軟件達(dá)到控制系統(tǒng)成本降低與廣泛應(yīng)用的目的。
以下通過(guò)具體實(shí)施例結(jié)合附圖詳加說(shuō)明，可以更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及其有益效果。


圖1為現(xiàn)有的無(wú)刷直流馬達(dá)控制系統(tǒng)方塊示意圖。
圖2為本發(fā)明的馬達(dá)控制系統(tǒng)方塊示意圖。
圖3a為本發(fā)明脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯與開(kāi)關(guān)晶體管的一對(duì)一控制電路示意圖。
圖3b為本發(fā)明脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯與開(kāi)關(guān)晶體管的一對(duì)一控制時(shí)序示意圖。
圖4a為本發(fā)明脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯與開(kāi)關(guān)晶體管的一對(duì)二控制電路示意圖。
圖4b為本發(fā)明脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯與開(kāi)關(guān)晶體管的一對(duì)二控制時(shí)序示意圖。
圖號(hào)說(shuō)明10馬達(dá)裝置101 馬達(dá)開(kāi)關(guān)模塊102 馬達(dá)線圈模塊
11 霍爾感應(yīng)器12 錯(cuò)誤檢測(cè)電路13 主運(yùn)算微控制裝置131相位運(yùn)算單元132主運(yùn)算微控制器133脈沖寬幅調(diào)制產(chǎn)生器134錯(cuò)誤處理電路135定時(shí)器136正弦查詢表格20 馬達(dá)裝置201馬達(dá)開(kāi)關(guān)模塊202馬達(dá)線圈模塊21 相位檢測(cè)單元22 錯(cuò)誤檢測(cè)電路23 馬達(dá)微控制單元231相位運(yùn)算微控制器核心邏輯232主運(yùn)算微控制器核心邏輯241第一脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯242第二脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯243第三脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯244第四脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯245第五脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯246第六脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯234錯(cuò)誤處理微控制器核心邏輯235定時(shí)器236正弦查詢表格41 第一開(kāi)關(guān)晶體管42 第二開(kāi)關(guān)晶體管
43第三開(kāi)關(guān)晶體管44第四開(kāi)關(guān)晶體管45第五開(kāi)關(guān)晶體管46第六開(kāi)關(guān)晶體管51第一線圈52第二線圈53第三線圈具體實(shí)施方式
馬達(dá)是目前應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化與精密機(jī)械工業(yè)中，最重要的一種電機(jī)控制裝置，然而，要能夠使馬達(dá)充分發(fā)揮其性能，就必須在高效率與快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)的條件下，達(dá)到精密的轉(zhuǎn)速與定位控制。本發(fā)明針對(duì)這些要求，提出一種實(shí)時(shí)響應(yīng)的馬達(dá)控制系統(tǒng)，其是將傳統(tǒng)單一硬件設(shè)計(jì)的脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)改用多重微控制器系統(tǒng)配合專屬的脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯，利用軟件的彈性設(shè)計(jì)產(chǎn)生脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)來(lái)控制馬達(dá)，即意味著與馬達(dá)特性相關(guān)的一些關(guān)鍵控制參數(shù)，都可以軟件控制方式實(shí)現(xiàn)，擴(kuò)展了未來(lái)自調(diào)式伺服驅(qū)動(dòng)器的發(fā)展空間。
首先，請(qǐng)參照?qǐng)D2所示，為本發(fā)明的馬達(dá)控制系統(tǒng)方塊示意圖，在此電路架構(gòu)中包括馬達(dá)裝置20、相位檢測(cè)單元21、馬達(dá)微控制單元23，此馬達(dá)微控制單元23同時(shí)與馬達(dá)裝置20與相位檢測(cè)單元21連接，在上述的裝置與系統(tǒng)中，馬達(dá)裝置20包括馬達(dá)線圈模塊202、馬達(dá)開(kāi)關(guān)模塊201，馬達(dá)微控制單元23則包括相位運(yùn)算微控制器核心邏輯231、錯(cuò)誤處理微控制器核心邏輯234、六個(gè)脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯241、242、243、244、245、246與主運(yùn)算微控制器核心邏輯232，每個(gè)微控制器核心邏輯可執(zhí)行至少一個(gè)程序；當(dāng)馬達(dá)線圈模塊202運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)相位檢測(cè)單元21檢測(cè)馬達(dá)線圈模塊202的相位變化，并產(chǎn)生相位信號(hào)傳輸至相位運(yùn)算微控制器核心邏輯231中進(jìn)行相位信息的運(yùn)算，經(jīng)過(guò)運(yùn)算的結(jié)果信號(hào)將再傳入至主運(yùn)算微控制器核心邏輯232中，另外，通過(guò)錯(cuò)誤檢測(cè)電路22，可將檢測(cè)到的錯(cuò)誤信號(hào)自馬達(dá)裝置20傳輸至錯(cuò)誤處理微控制器核心邏輯234，經(jīng)處理后再傳至主運(yùn)算微控制器核心邏輯232中，同時(shí)，主運(yùn)算微控制器核心邏輯232也接收來(lái)自定時(shí)器235所傳入的時(shí)序信號(hào)，與自相位運(yùn)算微控制器核心邏輯231所輸出的相位信息，并且通過(guò)正弦查詢表格236中儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)供輔助之用，使主運(yùn)算微控制器核心邏輯232可以進(jìn)行所有信號(hào)的運(yùn)算與處理，最終，將馬達(dá)線圈模塊202運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需的電流信號(hào)傳輸至相對(duì)應(yīng)的脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯241、242、243、244、245、246供運(yùn)算處理，并將所接收到的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)，再傳送至馬達(dá)開(kāi)關(guān)模塊201中調(diào)整馬達(dá)線圈模塊202的運(yùn)轉(zhuǎn)。
然而，為了達(dá)到精準(zhǔn)的控制，上述的馬達(dá)微控制器核心邏輯23中，將所有的中斷事件都交給主運(yùn)算微控制器核心邏輯232進(jìn)行處理，而使脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯241、242、243、244、245、246在執(zhí)行脈沖寬幅調(diào)制程序時(shí)不受任何中斷事件干擾，進(jìn)行脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)的運(yùn)算與轉(zhuǎn)換，此外，上述錯(cuò)誤處理微控制器核心邏輯234、定時(shí)器235與正弦查詢表格236的功能，也可規(guī)劃至主運(yùn)算微控制器核心邏輯232中(此架構(gòu)未示于圖中)，可達(dá)到簡(jiǎn)化本發(fā)明馬達(dá)控制系統(tǒng)的目的。
在本發(fā)明所闡述的馬達(dá)控制系統(tǒng)中，可依據(jù)脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯與馬達(dá)開(kāi)關(guān)模塊中的開(kāi)關(guān)晶體管的控制關(guān)系，分類為一對(duì)一與一對(duì)多的控制方式。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D3a、圖3b所示，其中，圖3a為脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯與開(kāi)關(guān)晶體管的一對(duì)一控制電路示意圖，而圖3b為脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯與開(kāi)關(guān)晶體管的一對(duì)一控制時(shí)序示意圖。首先，在圖3a中，提供六個(gè)脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯241、242、243、244、245、246，與在馬達(dá)開(kāi)關(guān)模塊201中包含有六個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管41、42、43、44、45、46的一對(duì)一控制關(guān)系，每一個(gè)脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯241、242、243、244、245、246相對(duì)應(yīng)地控制一個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管41、42、43、44、45、46，并通過(guò)上述的對(duì)應(yīng)關(guān)系，控制電流可在不同的時(shí)序下，從馬達(dá)線圈模塊202中第一線圈51的A點(diǎn)、第二線圈52的B點(diǎn)與第三線圈53的C點(diǎn)流入，從而使馬達(dá)線圈模塊202達(dá)到期望的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其詳細(xì)運(yùn)作如下所述第一脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯241控制第一開(kāi)關(guān)晶體管41，從而控制電流從A點(diǎn)流入第一線圈51；第二脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯242控制第二開(kāi)關(guān)晶體管42從而控制電流從B點(diǎn)流入第二線圈52；第三脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯243控制第三開(kāi)關(guān)晶體管43從而控制電流從C點(diǎn)流入第三線圈53；第四脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯244控制第四開(kāi)關(guān)晶體管44，從而控制電流從第一線圈51流出到A點(diǎn)；第五脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯245控制第五開(kāi)關(guān)晶體管45，從而控制電流從第二線圈52流出到B點(diǎn)；第六脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯246控制第六開(kāi)關(guān)晶體管46，從而控制電流從第三線圈53流出到C點(diǎn)；第一開(kāi)關(guān)晶體管41與第四開(kāi)關(guān)晶體管44控制第一線圈51的電流方向，第二開(kāi)關(guān)晶體管42與第五開(kāi)關(guān)晶體管45控制第二線圈52的電流方向，第三開(kāi)關(guān)晶體管43與第六開(kāi)關(guān)晶體管46控制第三線圈53的電流方向。
因此，依據(jù)圖3a所提供的控制架構(gòu)同時(shí)，請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D3b，其所示為在脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯241、242、243、244、245、246與開(kāi)關(guān)晶體管41、42、43、44、45、46的一對(duì)一控制狀態(tài)下，馬達(dá)線圈模塊202運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)序與脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)的關(guān)系。首先，在時(shí)序CLK1時(shí)，第一脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯241與第六脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯246同時(shí)開(kāi)啟其所相對(duì)應(yīng)的第一開(kāi)關(guān)晶體管41與第六開(kāi)關(guān)晶體管46，此時(shí)流經(jīng)馬達(dá)線圈模塊202的電流為從第一線圈51的A點(diǎn)流入并從第三線圈53的C點(diǎn)流出；在時(shí)序CLK2時(shí)，第一脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯241與第五脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯245同時(shí)開(kāi)啟其所相對(duì)應(yīng)的第一開(kāi)關(guān)晶體管41與第五開(kāi)關(guān)晶體管45，此時(shí)流經(jīng)馬達(dá)線圈模塊202中的電流為從第一線圈51的A點(diǎn)流入并從第二線圈52的B點(diǎn)流出；在時(shí)序CLK3時(shí)，第三脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯243與第五脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯245同時(shí)開(kāi)啟其所相對(duì)應(yīng)的第三開(kāi)關(guān)晶體管43與第五開(kāi)關(guān)晶體管45，此時(shí)流經(jīng)馬達(dá)線圈模塊202的電流為從第三線圈53的C點(diǎn)流入并從第二線圈52的B點(diǎn)流出；在時(shí)序CLK4時(shí)，第三脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯243與第四脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯244同時(shí)開(kāi)啟其所相對(duì)應(yīng)的第三開(kāi)關(guān)晶體管43與第四開(kāi)關(guān)晶體管44，此時(shí)流經(jīng)馬達(dá)線圈模塊202的電流為從第三線圈53的C點(diǎn)流入并從第一線圈51的A點(diǎn)流出；在時(shí)序CLK5時(shí)，第二脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯242與第四脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯244同時(shí)開(kāi)啟其所相對(duì)應(yīng)的第二開(kāi)關(guān)晶體管42與第四開(kāi)關(guān)晶體管44，此時(shí)流經(jīng)馬達(dá)線圈模塊202的電流為從第二線圈52的B點(diǎn)流入并從第一線圈51的A點(diǎn)流出；在時(shí)序CLK6時(shí)，第二脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯242與第六脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯246同時(shí)開(kāi)啟其所相對(duì)應(yīng)的第二開(kāi)關(guān)晶體管42與第六開(kāi)關(guān)晶體管46，此時(shí)流經(jīng)馬達(dá)線圈模塊202的電流為從第二線圈52的B點(diǎn)流入并從第三線圈53的C點(diǎn)流出。依據(jù)上述操作方式進(jìn)行連續(xù)性的操作，可使得馬達(dá)線圈模塊202持續(xù)地進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
在圖4a與圖4b中，圖4a為脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯與開(kāi)關(guān)晶體管d的一對(duì)二控制電路示意圖，而圖4b為脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯與開(kāi)關(guān)晶體管的一對(duì)二控制時(shí)序示意圖。在圖4a中，與上述的控制架構(gòu)十分相似，其差別在于其控制對(duì)應(yīng)關(guān)系為第一脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯241控制第一開(kāi)關(guān)晶體管41、第四開(kāi)關(guān)晶體管44，且第一開(kāi)關(guān)晶體管41與第四開(kāi)關(guān)晶體管44是用來(lái)控制第一線圈51的電流方向；第二脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯242控制第二開(kāi)關(guān)晶體管42、第五開(kāi)關(guān)晶體管45，且第二開(kāi)關(guān)晶體管42與第五開(kāi)關(guān)晶體管45是用來(lái)控制第二線圈52的電流方向；第三脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯243控制第三開(kāi)關(guān)晶體管43、第六開(kāi)關(guān)晶體管46，且第三開(kāi)關(guān)晶體管43與第六開(kāi)關(guān)晶體管46是用來(lái)控制第三線圈53的電流方向。
因此，基于圖4a中所示的控制架構(gòu)，請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D4b所示的在脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯241、242、243，與開(kāi)關(guān)晶體管41、42、43、44、45、46的一對(duì)二控制狀態(tài)下，馬達(dá)線圈模塊202的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)序與脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)的關(guān)系。首先，在時(shí)序CLK1時(shí)，第一脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯241與第三脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯243同時(shí)開(kāi)啟其所對(duì)應(yīng)的第一開(kāi)關(guān)晶體管41與第六開(kāi)關(guān)晶體管46，此時(shí)流經(jīng)馬達(dá)線圈模塊202的電流為從第一線圈51的A點(diǎn)流入并從第三線圈53的C點(diǎn)流出；在時(shí)序CLK2時(shí)，第一脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯241與第二脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯242同時(shí)開(kāi)啟其所對(duì)應(yīng)的第一開(kāi)關(guān)晶體管41與第五開(kāi)關(guān)晶體管45，此時(shí)流經(jīng)馬達(dá)線圈模塊202的電流為從第一線圈51的A點(diǎn)流入并從第二線圈52的B點(diǎn)流出；在時(shí)序CLK3時(shí)，第二脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯242與第三脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯243同時(shí)開(kāi)啟其所對(duì)應(yīng)的第三開(kāi)關(guān)晶體管43與第五開(kāi)關(guān)晶體管45，此時(shí)流經(jīng)馬達(dá)線圈模塊202的電流為從第三線圈53的C點(diǎn)流入并從第二線圈52的B點(diǎn)流出；在時(shí)序CLK4時(shí)，第三脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯243與第一脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯241同時(shí)開(kāi)啟其所對(duì)應(yīng)的第三開(kāi)關(guān)晶體管43與第四開(kāi)關(guān)晶體管44，此時(shí)流經(jīng)馬達(dá)線圈模塊202的電流為從第三線圈53的C點(diǎn)流入并從第一線圈51的A點(diǎn)流出；在時(shí)序CLK5時(shí)，第一脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯241與第二脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯242同時(shí)開(kāi)啟其所對(duì)應(yīng)的第四開(kāi)關(guān)晶體管44與第二開(kāi)關(guān)晶體管42，此時(shí)流經(jīng)馬達(dá)線圈模塊202的電流為從第二線圈52的B點(diǎn)流入并從第一線圈51的A點(diǎn)流出；在時(shí)序CLK6時(shí)，第二脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯242與第三脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯243同時(shí)開(kāi)啟其所對(duì)應(yīng)的第二開(kāi)關(guān)晶體管42與第六開(kāi)關(guān)晶體管46，此時(shí)流經(jīng)馬達(dá)線圈模塊202的電流為從第二線圈52的B點(diǎn)流入并從第三線圈53的C點(diǎn)流出。依據(jù)上述操作方式進(jìn)行連續(xù)性的操作，也可使馬達(dá)線圈模塊202持續(xù)地進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
除此之外，脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯與開(kāi)關(guān)晶體管的控制關(guān)系也可為一對(duì)三，且其控制的模式與上述兩種依據(jù)相同的控制規(guī)則，因此不再贅述。另外，為了使脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)能夠準(zhǔn)確地輸出，上述的任一脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯可通過(guò)另一微控制器核心邏輯來(lái)直接控制，例如可通過(guò)主運(yùn)算微控制器核心邏輯，來(lái)實(shí)時(shí)終止脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯正在執(zhí)行的程序，或可將程序直接插入脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯中并激活從而進(jìn)行程序的執(zhí)行。
利用上述本發(fā)明的馬達(dá)控制系統(tǒng)，以模塊化的馬達(dá)微控制單元配合軟件的應(yīng)用，使軟件控制有效地取代復(fù)雜的硬件設(shè)備，可大幅降低硬件電路設(shè)計(jì)的成本，同時(shí)，更提供專屬用以處理脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)的微控制器核心邏輯，可使得本發(fā)明的馬達(dá)控制系統(tǒng)提高其控制的準(zhǔn)確性。
以上所述是通過(guò)實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的特點(diǎn)，其目的在于使本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，而不是限定本發(fā)明的專利范圍，因此任何沒(méi)有脫離本發(fā)明的精神所完成的等同性修飾或修改，都應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中中。
權(quán)利要求
1.一種脈沖寬幅調(diào)制微控制系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個(gè)主運(yùn)算微控制器核心邏輯，其處理多個(gè)脈沖運(yùn)算信號(hào)；至少一個(gè)脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯，其接收該脈沖運(yùn)算信號(hào)并執(zhí)行至少一個(gè)程序，以產(chǎn)生相應(yīng)的多個(gè)脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)；以及一個(gè)馬達(dá)開(kāi)關(guān)模塊，其由多個(gè)開(kāi)關(guān)組構(gòu)成，該馬達(dá)開(kāi)關(guān)模塊依據(jù)所接收到的該脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)，以決定該開(kāi)關(guān)組的開(kāi)關(guān)模式。
2.如權(quán)利要求1所述的脈沖寬幅調(diào)制微控制系統(tǒng)，其特征在于，其中，該脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯在執(zhí)行程序產(chǎn)生脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)時(shí)不接受任何中斷服務(wù)要求。
3.如權(quán)利要求1所述的脈沖寬幅調(diào)制微控制系統(tǒng)，其特征在于，其中，任一該脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯受到該主運(yùn)算微控制器核心邏輯的控制，從而實(shí)時(shí)終止脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯程序的進(jìn)行或執(zhí)行插入程序。
4.如權(quán)利要求1所述脈沖的寬幅調(diào)制微控制系統(tǒng)，其特征在于，其中包含一個(gè)相位運(yùn)算微控制器核心邏輯，此相位運(yùn)算微控制器核心邏輯含有馬達(dá)相位信息，且其中任一該脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯直接檢測(cè)檢測(cè)相位運(yùn)算微控制器核心邏輯中的馬達(dá)相位，從而實(shí)時(shí)終止脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯的程序或執(zhí)行插入程序。
5.如權(quán)利要求1所述脈沖的寬幅調(diào)制微控制系統(tǒng)，其特征在于，其中，該脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯與該開(kāi)關(guān)組為一對(duì)一控制或一對(duì)多控制。
6.一種實(shí)時(shí)響應(yīng)的馬達(dá)控制系統(tǒng)，分別與一個(gè)馬達(dá)裝置與一個(gè)相位檢測(cè)單元連接，且該相位檢測(cè)單元是用來(lái)采集該馬達(dá)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的相位信息，并產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的多個(gè)相位信號(hào)，其特征在于，該馬達(dá)控制系統(tǒng)包括至少一個(gè)相位運(yùn)算微控制器核心邏輯，其與該相位檢測(cè)單元連接，該相位運(yùn)算微控制器核心邏輯接收該相位信號(hào)，以進(jìn)行該馬達(dá)裝置相位變化的運(yùn)算；至少一個(gè)脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯，提供多個(gè)脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)給該馬達(dá)裝置，以控制該馬達(dá)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)；以及至少一個(gè)主運(yùn)算微控制器核心邏輯，接收來(lái)自該馬達(dá)裝置的信號(hào)，并配合來(lái)自該相位運(yùn)算微控制器核心邏輯的該相位信號(hào)，以進(jìn)行運(yùn)算并將運(yùn)算結(jié)果傳給該脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯，以修正該馬達(dá)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)。
7.如權(quán)利要求6所述實(shí)時(shí)響應(yīng)的馬達(dá)控制系統(tǒng)，其特征在于，其中，該馬達(dá)裝置包括一個(gè)馬達(dá)線圈模塊、以及一個(gè)馬達(dá)開(kāi)關(guān)模塊，該馬達(dá)開(kāi)關(guān)模塊是由多個(gè)開(kāi)關(guān)組構(gòu)成，與該馬達(dá)線圈模塊連接，用以控制該馬達(dá)線圈模塊的運(yùn)轉(zhuǎn)；且其中，該脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯與該開(kāi)關(guān)組為一對(duì)一控制或一對(duì)多控制。
8.如權(quán)利要求6所述實(shí)時(shí)響應(yīng)的馬達(dá)控制系統(tǒng)，其特征在于，其中，該脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯在提供脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)給該馬達(dá)裝置時(shí)不接受任何中斷服務(wù)要求。
9.如權(quán)利要求6所述實(shí)時(shí)響應(yīng)的馬達(dá)控制系統(tǒng)，其特征在于，其中，該脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯根據(jù)程序而提供多個(gè)脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)給該馬達(dá)裝置，且任一該脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯都受到該主運(yùn)算微控制器核心邏輯的控制，從而實(shí)時(shí)終止脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯程序的進(jìn)行或執(zhí)行插入程序。
10.如權(quán)利要求6所述實(shí)時(shí)響應(yīng)的馬達(dá)控制系統(tǒng)，其特征在于，其中，該脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯根據(jù)程序而提供多個(gè)脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)給該馬達(dá)裝置，且任一該脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯都直接檢測(cè)相位運(yùn)算微控制器核心邏輯中的馬達(dá)相位，以實(shí)時(shí)終止脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯程序的進(jìn)行或執(zhí)行插入程序。
11.如權(quán)利要求6所述實(shí)時(shí)響應(yīng)的馬達(dá)控制系統(tǒng)，其特征在于，其中，該馬達(dá)控制系統(tǒng)是通過(guò)一個(gè)錯(cuò)誤檢測(cè)電路與該馬達(dá)裝置連接。
12.如權(quán)利要求11所述實(shí)時(shí)響應(yīng)的馬達(dá)控制系統(tǒng)，其特征在于，其中，該主運(yùn)算微控制器核心邏輯通過(guò)一個(gè)錯(cuò)誤處理微控制器核心邏輯與該錯(cuò)誤檢測(cè)電路連接，以接收來(lái)自錯(cuò)誤檢測(cè)電路的錯(cuò)誤信號(hào)。
13.如權(quán)利要求6所述實(shí)時(shí)響應(yīng)的馬達(dá)控制系統(tǒng)，其特征在于，其中，該相位運(yùn)算微控制器核心邏輯、該脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯、該主運(yùn)算微控制器核心邏輯整合于單一芯片上。
14.如權(quán)利要求6所述實(shí)時(shí)響應(yīng)的馬達(dá)控制系統(tǒng)，其特征在于，其中，該馬達(dá)裝置為無(wú)刷直流伺服馬達(dá)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種實(shí)時(shí)響應(yīng)的馬達(dá)控制系統(tǒng)，其是利用主運(yùn)算微控制器核心邏輯進(jìn)行所有信號(hào)運(yùn)算與中斷事件的處理，而脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯則僅用來(lái)專門處理脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)的轉(zhuǎn)換，以確保輸入至馬達(dá)裝置中的脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)具有高度的準(zhǔn)確度，同時(shí)，主運(yùn)算微控制器核心邏輯可控制脈沖寬幅調(diào)制微控制器核心邏輯的運(yùn)作，以使得脈沖寬幅調(diào)制信號(hào)在進(jìn)行切換時(shí)，可具有精準(zhǔn)的時(shí)序。本發(fā)明利用硬件模塊化的設(shè)計(jì)，可靈活地運(yùn)用軟件控制，達(dá)到控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)與成本降低的目的。
文檔編號(hào)H02P6/14GK101051809SQ20061006647
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2006年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月3日
發(fā)明者張榮麟, 凌全伯, 林世裕 申請(qǐng)人:應(yīng)廣科技股份有限公司