基于DSP仿人機器人關(guān)節控制器電路設計
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電機驅動(dòng)器的接口電路
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201612/332351.htm驅動(dòng)器的控制模式可以分為兩種：速度控制模式和位置控制模式(通常用電位器作為電機的位置傳感器)。這里采用它的速度控制模式，輸入的指令信號是0～10 V的模擬量。因此需要用D/A轉換電路，把DSP輸出的數字量給定轉變?yōu)槟M信號，電路圖如圖3所示。DAC7621為12 b并行輸入的D/A轉換器，它內置參考源，輸出范圍：0～4.095 V。它的12位輸入接DSP數據總線(xiàn)中的D0到D11。它的片選輸入管腳可以接DSP的I/O控制線(xiàn)/IS。為了得到0～10 V的模擬信號，還要利用LM358中的一片運算放大器構成的同相比例放大電路，把0～4.095 V的信號放大2.5倍。
如果驅動(dòng)和控制器不進(jìn)行隔離，尖峰將破壞控制器電路中的器件，例如RAM。因此，設計了基于線(xiàn)形光耦HCNR201的隔離電路，如圖4所示。
線(xiàn)形光耦HCNR201 只能起到隔離電流的關(guān)系，且輸入電流和輸出電流呈線(xiàn)性關(guān)系。U6B是圖3芯片LM358中的另外一片運算放大器，它將輸入0～10 V電壓轉換成20 mA以?xún)鹊碾娏餍盘?，輸入線(xiàn)形光耦HC-NR201。HCNR201輸出電流再經(jīng)過(guò)一個(gè)由單電源軌到軌運放AD8519構成的電壓跟隨器轉換成0～10 V電壓信號，作為驅動(dòng)器的模擬信號輸入。顯然，HCNR201兩側電路應采用不同的電源和地。LM358中的兩片運算放大器采用控制器輸入的12 V電源供電，而AD8519則采用驅動(dòng)器輸入端提供的10 V電壓供電。
增量式編碼器信號處理電路
增量式編碼器信號處理電路如圖5所示。J8是MR編碼器的信號輸入接口，采用AM26C32把MR編碼器輸出三個(gè)通道的RS 422差分信號轉換成TTL電平，得到A，B，Z三路信號。
RS 485總線(xiàn)通信電路
RS 485總線(xiàn)是一種通信總線(xiàn)，TMS320F240 DSP芯片本身不具備RS 485總線(xiàn)接口，采用兩個(gè)485通信芯片MAX485可以的把TMS320F240的串口RXD和TXD的TTL電平轉換為RS 485電平，TMS320F240DSP的RXD和TXD引腳分別連接到第一片485通信芯片RO和第2片485通信芯片DI的引腳。 TMS320F240 DSP 的SPISIMO和SPISOMI連接到MAX485的使能引腳RE，用于控制TMS320F240 DSP芯片的數據發(fā)送口掛接到總線(xiàn)上或和總線(xiàn)分離，電路如圖6所示。
考慮到機械臂控制系統控制算法的計算量以及多軸協(xié)調控制等問(wèn)題，采用基于RS 485總線(xiàn)的分布式控制的體系結構，見(jiàn)圖所示。運動(dòng)規劃算法由主計算機來(lái)實(shí)現，同時(shí)主計算機還將通過(guò)RS 485總線(xiàn)與各關(guān)節控制器通信，負責各關(guān)節控制器的協(xié)調工作。每個(gè)關(guān)節控制器和一臺電機、驅動(dòng)器、檢測反饋裝置等構成一個(gè)位置伺服系統，負責機械臂某一個(gè)關(guān)節變量的具體控制任務(wù)。
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