CN102291075A - 驱动和控制三组步进电机的集成电路 - Google Patents

驱动和控制三组步进电机的集成电路 Download PDF

Info

Publication number
CN102291075A
CN102291075A CN201110175263A CN201110175263A CN102291075A CN 102291075 A CN102291075 A CN 102291075A CN 201110175263 A CN201110175263 A CN 201110175263A CN 201110175263 A CN201110175263 A CN 201110175263A CN 102291075 A CN102291075 A CN 102291075A
Authority
CN
China
Prior art keywords
groups
chip
step motor
motor drive
links
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201110175263A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102291075B (zh
Inventor
杨文珍
于世光
章华
付园
秦聪
陈广文
陈文华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Original Assignee
Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Sci Tech University ZSTU filed Critical Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Priority to CN 201110175263 priority Critical patent/CN102291075B/zh
Publication of CN102291075A publication Critical patent/CN102291075A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102291075B publication Critical patent/CN102291075B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Abstract

本发明公开了一种驱动和控制三组步进电机的集成电路。它由USB接口模块、控制器、三组步进电机驱动芯片、三组两相步进电机、三个开关电压调节器及低压差线性稳压器组成。主控制器为AVR系列单片机，通过USB接口模块与上位机PC相连，接收由上位机PC发送的数据，主控制器处理数据发送脉冲信号和方向信号给步进电机驱动芯片控制步进电机精确定位以及正、反转运动；通过开关电压调节器为步进电机驱动芯片提供工作电压；通过低压差线性稳压器为驱动芯片提供参考电压和逻辑电压以及为USB接口模块和主控制器提供工作电压。本发明的步进电机驱动和控制的集成电路，只需开环控制就能达到较高的位置精度，结构简单、易于控制、并且实时性好。

Description

驱动和控制三组步进电机的集成电路
技术领域
本发明涉及一种步进电机的驱动和控制，具体的说是涉及一种驱动和控制三组步进电机的集成电路。
背景技术
随着科学技术的发展，电机发展逐渐多样化，而对电机的位置控制要求越来越高，伺服电机，无刷电机，盘式电机等均得到广泛的应用，伺服电机、无刷电机、盘式电机等在位置的精确控制上采用传感器技术将采样得到的位置信息模拟信号并通过A/D转换器转换为数字信号发送给控制端，与控制端设定的参数进行比较来完成电机的精确定位，在这个过程中模拟信号的大量存在在一定程度上影响控制系统的可靠性和稳定性；信号处理电路的存在以及控制参数的设计造成了控制的复杂性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种驱动和控制三组步进电机的集成电路，是使用步进电机来提高控制的稳定性，减小控制系统的复杂性并实现位置上的精确定位。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明包括USB接口模块、主控制器、三组步进电机驱动芯片、与步进电机驱动芯片相对应组数的两相步进电机、与步进电机驱动芯片对应组数的开关电压调节器、以及低压差线性稳压器；USB接口模块的一端与PC机连接，USB接口模块的另一端经主控制器、三组步进电机驱动芯片与三组两相步进电机连接；三个开关电压调节器的一端与外部电源连接，三个开关电压调节器的另一端分别与各组步进电机驱动芯片连接；低压差线性稳压器分别为USB接口模块、主控制器和三组步进电机驱动芯片提供所需电压。
所述三组步进电机驱动芯片分别由第一组5个驱动芯片、第二组10个驱动芯片和第三组5个驱动芯片组成；三组两相步进电机分别由第一组5个两相步进电机、第二组10个两相步进电机和第三组5个两相步进电机组成。
所述USB接口的DM、DP与USB转串口芯片的USBDM、USBDP相连，将串行通信转换为USB通信，USB转串口芯片的接收数据信号RXD与发送数据信号TXD分别与主控制器的PC2、PC3相连，用于PC机与主控制器之间的数据传送，USB接口经二极管提供5V电压并与低压差线性稳压器的输入端Vin以及USB转串口芯片的VCC相连，为USB转串口芯片提供工作电压，输出端Vout与USB转串口芯片的VCCIO、主控制器的VCC、三组步进电机驱动芯片的VDD、VREF相连，提供所需电压。
所述主控制器通过I/O口与三组步进电机驱动芯片相连，每两个I/O引脚与一个驱动芯片相连，PE6、PE7、PF6、PF7、PH0-PH7、PJ0-PJ7与三组步进电机驱动芯片的转向信号线DIR相连，控制步进电机的转向，PC4、PC5、PD0-PD5、PE0-PE5、PF0-PF5与三组步进电机驱动芯片的脉冲信号线STEP相连，控制步进电机的位置，步进电机驱动芯片的OUT1A、OUT1B、OUT2A、OUT2B与两相四线步进电机相连，驱动芯片的最大输出为35V电压、2.5A电流，通过设定驱动芯片SENSE1和SENSE2上的电阻R17、R21的值来限制流经电机绕组的电流大小。
所述三个开关电压调节器为三组步进电机驱动芯片提供工作电压，三个开关电压调节器的输入引脚VIN与外部提供的电源相连，输出引脚VOUT分别与三组步进电机的驱动芯片的VBB1和VBB2相连，通过选择不同的外部电阻R1、R2，电容C1、C5、C6以及电感L1的值来输出三组步进电机所需的电压。
本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：
1.在开环状态就能实现步进电机精确的位置控制，省去了位置传感器及其信号处理电路；没有控制参数设计问题并且接线简单。
2.可以同时控制三组步进电机同时工作，运行平稳，并且控制的实时性好。
因此，本发明采用集成电路能够满足驱动和控制三组步进电机的性能。
附图说明：
图1是本发明的基本组成示意图。
图2是本发明的USB接口模块电路图
图3是本发明的步进电机控制电路图。
图中：1.USB接口模块，2.主控制器(ATxmega128A1-AU)，3.三组步进电机驱动芯片(A3977)，4.三组两相步进电机，5.三个开关电压调节器(1m2596)，6.低压差线性稳压器(AS1117-3.3V)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明
如图1所示，本发明包括USB接口模块1、主控制器2、三组步进电机驱动芯片3、与步进电机驱动芯片3相对应组数的两相步进电机4、与步进电机驱动芯片3对应组数的开关电压调节器5、以及低压差线性稳压器6；USB接口模块1的一端与PC机连接，USB接口模块1的另一端经主控制器2、三组步进电机驱动芯片3与三组两相步进电机4连接；三个开关电压调节器5的一端与外部电源连接，三个开关电压调节器5的一端分别与各组步进电机驱动芯片3连接，低压差线性稳压器6分别为USB接口模块1、主控制器2和三组步进电机驱动芯片3提供所需电压。通过USB接口模块1接收PC机发送的数据，主控制器2处理数据发送脉冲信号和方向信号控制三组两相步进电机4定位以及正、反转运动；由开关电压调节器5为三组步进电机驱动芯片3提供不同的工作电压；由低压差线性稳压器6为三组步进驱动芯片3提供参考电压和逻辑电压以及为USB接口模块1和主控制器2提供所需电压。
所述三组步进电机驱动芯片3分别由第一组5个驱动芯片、第二组10个驱动芯片和第三组5个驱动芯片组成；三组两相步进电机4分别由第一组5个两相步进电机、第二组10个两相步进电机和第三组5个两相步进电机组成。
如图2、图3所示，所述USB接口模块1包括USB接口和USB转串口芯片，USB接口的DM、DP与DM、DP与USB转串口芯片的USBDM、USBDP相连，将串行通信转换为USB通信，通过USB接口接收PC机发送过来的数据，PC机发送的数据包含20个步进电机的电机号、转向以及位置信息。USB转串口芯片的接收数据信号RXD与发送数据信号TXD分别与主控制器的PC2、PC3相连，用于PC机与主控制器之间的数据传送，USB接口经二极管F1提供5V电压并与低压差线性稳压器6的输入端Vin以及USB转串口芯片的VCC相连，为USB转串口芯片提供工作电压，输出端Vout与USB转串口芯片的VCCIO、主控制器1的VCC、三组步进电机驱动芯片3的VDD、VREF相连，提供所需电压。
如图3所示，图中以第一组驱动芯片中第一个驱动芯片驱动第一组两相步进电机中的一个步进电机为例，PC4与驱动芯片的STEP相连，PE6与驱动芯片的DIR相连。步进电机驱动芯片的OUT1A、OUT1B、OUT2A、OUT2B与两相步进电机相连。根据步进电机工作原理，主控制器2发出脉冲信号通过驱动芯片后依次送入步进电机的各相绕组，使步进电机一步一步的转动。当确定步进电机转动方向DIR时，通过STEP发送脉冲信号，每发送一个脉冲信号，步进电机相对的转过一个步进角，根据发送过来的数据设定转向和脉冲数，以达到要求的位置。驱动芯片的最大输出为35V电压、2.5A电流，通过设定驱动芯片SENSE1和SENSE2上的电阻R17、R21的值来限制流经电机绕组的电流大小。
如图3所示，图中以一个开关电压调节器与第一组步进电机驱动芯片中第一个驱动芯片相连为例，开关电压调节器的输入引脚VIN与外部提供的电源相连，输出引脚VOUT分别与步进电机的驱动芯片的VBB1和VBB2相连，通过选择外部电阻R1、R2，电容C1、C5、C6以及电感L1的值来输出步进电机所需的电压。

Claims (5)

1.一种驱动和控制三组步进电机的集成电路，其特征在于：包括USB接口模块(1)、主控制器(2)、三组步进电机驱动芯片(3)、与步进电机驱动芯片(3)相对应组数的两相步进电机(4)、与步进电机驱动芯片(3)对应组数的开关电压调节器(5)、以及低压差线性稳压器(6)；USB接口模块(1)的一端与PC机连接，USB接口模块(1)的另一端经主控制器(2)、三组步进电机驱动芯片(3)与三组两相步进电机(4)连接；三个开关电压调节器(5)的一端与外部电源连接，三个开关电压调节器(5)的另一端分别与各组步进电机驱动芯片(3)连接，低压差线性稳压器(6)分别为USB接口模块(1)、主控制器(2)和三组步进电机驱动芯片(3)提供所需电压。
2.根据权利要求1所述的一种驱动和控制三组步进电机的集成电路，其特征在于：所述三组步进电机驱动芯片(3)分别由第一组5个驱动芯片、第二组10个驱动芯片和第三组5个驱动芯片组成；三组两相步进电机(4)分别由第一组5个两相步进电机、第二组10个两相步进电机和第三组5个两相步进电机组成。
3.根据权利要求1所述的一种驱动和控制三组步进电机的集成电路，其特征在于：所述USB接口的DM、DP与USB转串口芯片的USBDM、USBDP相连，将串行通信转换为USB通信，USB转串口芯片的接收数据信号RXD与发送数据信号TXD分别与主控制器的PC2、PC3相连，用于PC机与主控制器之间的数据传送，USB接口经二极管提供5V电压并与低压差线性稳压器(6)的输入端Vin以及USB转串口芯片的VCC相连，为USB转串口芯片提供工作电压，输出端Vout与USB转串口芯片的VCCIO、主控制器(2)的VCC、三组步进电机驱动芯片(3)的VDD、VREF相连，提供所需电压。
4.根据权利要求1所述的一种驱动和控制三组步进电机的集成电路，其特征在于：所述主控制器(2)通过I/O口与三组步进电机驱动芯片(3)相连，每两个I/O引脚与一个驱动芯片相连，PE6、PE7、PF6、PF7、PH0-PH7、PJ0-PJ7与三组步进电机驱动芯片(3)的转向信号线DIR相连，控制步进电机的转向，PC4、PC5、PD0-PD5、PE0-PE5、PF0-PF5与三组步进电机驱动芯片(3)的脉冲信号线STEP相连，控制步进电机的位置，步进电机驱动芯片(3)的OUT1A、OUT1B、OUT2A、OUT2B与两相四线步进电机相连，驱动芯片的最大输出为35V电压、2.5A电流，通过设定驱动芯片SENSE1和SENSE2上的电阻R17、R21的值来限制流经电机绕组的电流大小。
5.根据权利要求1所述的一种驱动和控制三组步进电机的集成电路，其特征在于：所述三个开关电压调节器(5)为三组步进电机驱动芯片(3)提供工作电压，三个开关电压调节器(5)的输入引脚VIN与外部提供的电源相连，输出引脚VOUT分别与三组步进电机的驱动芯片(3)的VBB1和VBB2相连，通过选择不同的外部电阻R1、R2，电容C1、C5、C6以及电感L1的值来输出三组步进电机所需的电压。
CN 201110175263 2011-06-24 2011-06-24 驱动和控制三组步进电机的集成电路 Expired - Fee Related CN102291075B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110175263 CN102291075B (zh) 2011-06-24 2011-06-24 驱动和控制三组步进电机的集成电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110175263 CN102291075B (zh) 2011-06-24 2011-06-24 驱动和控制三组步进电机的集成电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102291075A true CN102291075A (zh) 2011-12-21
CN102291075B CN102291075B (zh) 2013-05-01

Family

ID=45337232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110175263 Expired - Fee Related CN102291075B (zh) 2011-06-24 2011-06-24 驱动和控制三组步进电机的集成电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102291075B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103296947A (zh) * 2012-02-28 2013-09-11 快捷半导体(苏州)有限公司 马达驱动电路、方法及其应用设备
CN103454947A (zh) * 2013-08-28 2013-12-18 深圳市元征科技股份有限公司 一种汽车诊断读码装置
CN103944555A (zh) * 2014-04-17 2014-07-23 浙江理工大学 驱动控制步进电机和风扇的集成电路
CN109474214A (zh) * 2018-12-29 2019-03-15 深圳市冠辰科技有限公司 一种usb接口兼容不同模块实现电机控制的系统及其方法
CN109510533A (zh) * 2018-11-26 2019-03-22 浙江大学 一种人机交互步进电机组控脉冲可调面积薄膜拉伸控制系统及方法
CN109672375A (zh) * 2018-12-12 2019-04-23 天津津航技术物理研究所 一种通用型步进电机驱动装置
CN111146989A (zh) * 2019-12-26 2020-05-12 兰州空间技术物理研究所 一种主备双步进电机中的主电机转动角度采集方法
CN112448627A (zh) * 2019-08-30 2021-03-05 深圳市帝迈生物技术有限公司 一种多步进电机控制器、方法及多步进电机系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101141109A (zh) * 2006-09-07 2008-03-12 比亚迪股份有限公司 一种步进电机驱动集成电路
CN101442283A (zh) * 2007-11-23 2009-05-27 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 一种基于dsp的双电机同步伺服驱动装置
CN202178732U (zh) * 2011-06-24 2012-03-28 浙江理工大学 一种驱动和控制三组步进电机的集成电路

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101141109A (zh) * 2006-09-07 2008-03-12 比亚迪股份有限公司 一种步进电机驱动集成电路
US20080061725A1 (en) * 2006-09-07 2008-03-13 Byd Company Limited Type of Stepper Motor Driver Integrated Circuit
CN101442283A (zh) * 2007-11-23 2009-05-27 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 一种基于dsp的双电机同步伺服驱动装置
CN202178732U (zh) * 2011-06-24 2012-03-28 浙江理工大学 一种驱动和控制三组步进电机的集成电路

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
尚雅层等: "《基于DSP和FPGA的开放式数控系统运动控制的设计与仿真》", 《西安工业大学学报》 *
杨士河等: "《基于DSP的多电机协同控制系统设计》", 《测控技术》 *
许贤泽等: "《步进电机多轴联动DSP控制系统研究》", 《机电产品开发与创新》 *
陈辉: "《步进电机驱动芯片HH204原理及应用》", 《电测与仪表》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103296947A (zh) * 2012-02-28 2013-09-11 快捷半导体(苏州)有限公司 马达驱动电路、方法及其应用设备
CN103454947A (zh) * 2013-08-28 2013-12-18 深圳市元征科技股份有限公司 一种汽车诊断读码装置
CN103944555A (zh) * 2014-04-17 2014-07-23 浙江理工大学 驱动控制步进电机和风扇的集成电路
CN103944555B (zh) * 2014-04-17 2017-01-04 浙江理工大学 驱动控制步进电机和风扇的集成电路
CN109510533A (zh) * 2018-11-26 2019-03-22 浙江大学 一种人机交互步进电机组控脉冲可调面积薄膜拉伸控制系统及方法
CN109672375A (zh) * 2018-12-12 2019-04-23 天津津航技术物理研究所 一种通用型步进电机驱动装置
CN109474214A (zh) * 2018-12-29 2019-03-15 深圳市冠辰科技有限公司 一种usb接口兼容不同模块实现电机控制的系统及其方法
CN112448627A (zh) * 2019-08-30 2021-03-05 深圳市帝迈生物技术有限公司 一种多步进电机控制器、方法及多步进电机系统
CN111146989A (zh) * 2019-12-26 2020-05-12 兰州空间技术物理研究所 一种主备双步进电机中的主电机转动角度采集方法
CN111146989B (zh) * 2019-12-26 2021-11-05 兰州空间技术物理研究所 一种主备双步进电机中的主电机转动角度采集方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102291075B (zh) 2013-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102291075B (zh) 驱动和控制三组步进电机的集成电路
CN103744376B (zh) 一种伺服驱动器及使用该伺服驱动器的多轴控制系统
CN104589367B (zh) 基于EtherCAT的模块化机器人驱动器和控制方法
CN203434899U (zh) 一种用于多电机的高精度伺服控制器
CN204832853U (zh) 一种多接口运动控制器
CN104009679A (zh) 伺服电机的控制系统
CN206224181U (zh) 一种基于fpga的多轴伺服驱动系统位置反馈数据接口卡
CN202075630U (zh) 伺服控制系统
CN102739146A (zh) 伺服控制系统
CN202178732U (zh) 一种驱动和控制三组步进电机的集成电路
CN214480351U (zh) 基于fpga的伺服电机控制板及伺服系统
US10082783B2 (en) Computer numerical control servo drive system
CN105682864A (zh) 一种控制卡及机器人
CN212137570U (zh) 一种真空多轴电机运动控制系统
CN105281620B (zh) 一种步进电机控制电路
CN106100474A (zh) 一种步进电机控制系统
CN204270108U (zh) 步进马达驱动控制器及步进马达驱动控制系统
CN202617057U (zh) 一种双路步进电机控制器
CN203883805U (zh) 一种驱动控制步进电机和风扇的集成电路
CN202856676U (zh) 一种步进电机驱动器
CN203330314U (zh) 一种弹簧机控制系统
CN207115092U (zh) 用于中小学生科技制作的智能车控制电路
CN221336973U (zh) 电火花穿孔机床新型控制系统
CN202696529U (zh) 用于医用电子直线加速器的直流电机调速装置
CN203788207U (zh) 两相混合式步进电机驱动控制系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130501

Termination date: 20140624

EXPY Termination of patent right or utility model