CN106026807A - 一种电机驱动板装置 - Google Patents

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祝清兰
张鑫利
周芸吉
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    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
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Abstract

本发明提供了一种电机驱动板装置，包括主控板及电机驱动板，所述电机驱动板与电机相连，其中：所述主控板与电机驱动板相连，所述主控板用于输出电机控制信号至所述电机驱动板；所述电机驱动板包括光耦隔离单元及功率放大单元，所述光耦隔离单元用于对所述电机控制信号进行隔离变换，得到隔离控制信号，所述隔离信号输入所述功率放大单元，所述功率放大单元用于对所述隔离控制信号进行功率放大后输出加载在所述电机上。该装置结构简单，适用于驱动小车上的电机，驱动效率较高。

Description

一种电机驱动板装置
技术领域
本发明涉及步进电机驱动技术领域，特别涉及一种电机驱动板装置。
背景技术
步进电机把接收到的电脉冲信号转变为直线位移或者角位移。它在固定模式下以固定角度单步运行，没有累积误差，精度高，在自动化领域有着越来越广泛的应用。而直流或交流电源不能直接作用于步进电机，必须使用专用的步进电机驱动板，来驱动步进电机进行正常工作。
现有的电机驱动板一般以步进电机驱动芯片的形式出现，其将驱动板的各部分电路集成，以对输入脉冲进行环形分配、功率放大，使得步进电机按输入脉冲的控制，改变电机的转速。这种步进电机的驱动芯片对不同场合应用的不同的步进电机的适应性较差、不易修改及控制电机转速。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电机驱动板装置，以解决现有的步进电机驱动芯片所存在的对不同场合应用的不同的步进电机的适应性较差、不易修改及控制电机转速的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种电机驱动板装置，包括主控板及电机驱动板，所述电机驱动板与电机相连，其中：
所述主控板与电机驱动板相连，所述主控板用于输出电机控制信号至所述电机驱动板；
所述电机驱动板包括光耦隔离单元及功率放大单元，所述光耦隔离单元用于对所述电机控制信号进行隔离变换，得到隔离控制信号，所述隔离信号输入所述功率放大单元，所述功率放大单元用于对所述隔离控制信号进行功率放大后输出加载在所述电机上。
较佳地，还包括电源监控单元，所述主控板由直流电源供电，所述电源监控单元设置于所述直流电源与主控板之间，用于监控为所述主控板供电的直流电源是否供电充足，当供电不足时输出中断信号至所述主控板。
较佳地，所述电源监控单元包括滤波电路、低电压检测器及光耦，所述直流电源输入的直流电压经所述滤波电路滤波后，输入所述低电压检测器，若所述直流单元电压小于预设值，则输出的电压被所述光耦隔离，所述光耦输出高电平，所述高电平反向后作为中断信号输出至所述主控板。
较佳地，还包括接口，所述主控板与电机驱动板通过所述接口相连，所述主控板通过所述接口输出所述电机控制信号至所述电机驱动板，所述接口还用于反馈来自电源监控单元的中断信号至所述主控板。
较佳地，所述主控板为一输出步进脉冲信号至电机驱动板作为电机控制信号的单片机及外围电路。
较佳地，所述光耦隔离单元包括第一组光耦、第二组光耦及74LS240，所述第一组光耦及第二组光耦均包括四个并联的光耦，所述第一组光耦用于隔离所述电机控制信号的4位，所述第二组光耦用于隔离所述电机控制信号的另外4位，所述74LS240用于将隔离变换后的电机控制信号反向缓冲输出。
较佳地，所述功率放大单元包括两个功率放大芯片，分别用于放大反向缓冲输出的电机控制信号的4位高位部分及4位低位部分，放大后的电机控制信号输出加载在所述电机上。
较佳地，所述功率放大芯片与所述电机之间还串接有与电机控制信号的位数对应的发光二极管，用于跟踪指示所述电机控制信号。
本发明提供的电机驱动板装置可实现为小车的电机直流的电源、传递单片机控制信号、放大驱动电流。采用该装置，可通过设置主控板调整电机控制信号，而实现在不同场合应用于不同的步进电机，适应性较好、易修改及控制电机转速。该装置结构简单，体积较小，适用于驱动小车上的电机，驱动效率较高。
附图说明
图1为本发明优选实施例的电机驱动板装置组成结构图；
图2为优选实施例的主控板电路结构图；
图3为优选实施例的电源监控单元电路结构图；
图4为优选实施例的接口的电路结构图；
图5为优选实施例的光耦隔离单元的电路结构图；
图6为优选实施例的功率放大单元的电路结构图。
具体实施方式
为更好地说明本发明，兹以一优选实施例，并配合附图对本发明作详细说明，具体如下：
如图1所示，本实施例提供的电机驱动板装置，包括互相连接的主控板10及电机驱动板20，其中，电机驱动板20与电机30相连，其中：
主控板用于输出电机控制信号至所述电机驱动板；
电机驱动板20包括光耦隔离单元21及功率放大单元22，光耦隔离单元21用于对电机控制信号进行隔离变换，得到隔离控制信号，隔离控制信号输入功率放大单元22，功率放大单元22用于对隔离控制信号进行功率放大后输出加载在电机30上。
其中，电机30可以根据需要设置一个或多个电机，本实施例中的电机为步进式电机。
该装置还包括电源监控单元50，主控板10由直流电源40供电，电源监控单元50设置于直流电源40与主控板10之间，用于监控为主控板10供电的直流电源40是否供电充足，当供电不足时输出中断信号至主控板10。
如图2所示，本实施例中的主控板10包括一单片机及其外围电路，该单片机为具有输出步进脉冲信号至电机驱动板的功能的单片机。该单片机的PL1.0～PL1.7引脚用于输出步进式脉冲信号，以作为电机控制信号。其中，P3.3引脚还可根据需要设置为与蜂鸣器控制电路相连，当接收到中断信号时，控制蜂鸣器进行蜂鸣报警。
本实施例中的电源监控单元包括滤波电路、低电压检测器及光耦，所述直流电源输入的直流电压经所述滤波电路滤波后，输入所述低电压检测器，若所述直流单元电压小于预设值，则输出的电压被所述光耦隔离，所述光耦输出高电平，所述高电平反向后作为中断信号输出至所述主控板。具体参见图3所示，该电路是电机驱动板的电源部分，外接电源(为1节碱性电池)通过JP1接口将9V直流电压输入该电路，经过单刀双掷开关S1控制其通断，通过滤波电路(包括电容C1、C2和C3)滤波后，直流电输出，并由发光二级管D1进行指示。为了监控外接碱性电池是否供电充足，加入了低电压检测器HT7039和光耦PC817，当电源电压小于3.9V时，U3的输入端发光器将无法发光，从而使得输出端的受光器截止，输出高电平，反向后作为单片机的P3.3引脚的外部中断信号，输出至单片机进行电压不足的报警提示。
如图4所示，该装置还包括接口JP4，本实施例中的主控板的单片机与电机驱动板通过该接口JP4相连，主控板的单片机通过该接口输出步进脉冲信号作为电机控制信号至电机驱动板的光耦隔离单元及功率放大单元，以输出给电机。该接口还用于反馈来自电源监控单元的中断信号至主控板的P3.3引脚。
如图5所示，本实施例中的光耦隔离单元包括第一组光耦、第二组光耦及74LS240，其中，第一组光耦及第二组光耦均包括四个并联的光耦，具体地，第一组光耦包括光耦U1A、U1B、U1C和U1D，第二组光耦包括光耦U2A、U2B、U2C和U2D。第一组光耦用于隔离电机控制信号的4位，即光耦U1A、U1B、U1C和U1D分别接收来自引脚P1.3～P1.0输出的步进脉冲信号，第二组光耦用于隔离电机控制信号的其余4位，光耦U2A、U2B、U2C和U2D分别接收来自引脚P1.7～P1.4输出的步进脉冲信号，即一组电机用U1A～U1D,另一组电机用U2A～U2D。经过隔离后的步进脉冲信号输入74LS240芯片，74LS240芯片用于将隔离变换后的电机控制信号反向缓冲后输出。通过隔离变换，可避免步进的电机控制信号漏拍，以更流畅地驱动步进电机。其中，所有的RP都是排阻，起到限流作用。
如图6所示，本实施例中的功率放大单元包括两个功率放大芯片SLA4061，分别用于放大反向缓冲输出的电机控制信号的4位高位部分(即RP4-1、RP4-3、RP4-5、RP4-7)及4位低位部分(即RP4-2、RP4-4、RP4-6、RP4-8)，功率放大芯片与电机之间还串接由于电机控制信号的位数对应的8个发光二极管，该些二极管分别串接在输出的每位电机控制信号的输出线上，用于跟踪指示对应位的电机控制信号。放大后的电机控制信号输出加载在电机RP2上。通过功率放大，使得电机控制信号具有足够的驱动能力，来驱动步进电机。
本实施例提供的电机驱动板装置可实现为小车的两个步进电机输送9V的电源、传递单片机控制信号、放大驱动电流。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对本发明所做的变形或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种电机驱动板装置，其特征在于，包括主控板及电机驱动板，所述电机驱动板与电机相连，其中：
所述主控板与电机驱动板相连，所述主控板用于输出电机控制信号至所述电机驱动板；
所述电机驱动板包括光耦隔离单元及功率放大单元，所述光耦隔离单元用于对所述电机控制信号进行隔离变换，得到隔离控制信号，所述隔离信号输入所述功率放大单元，所述功率放大单元用于对所述隔离控制信号进行功率放大后输出加载在所述电机上。
2.根据权利要求1所述的电机驱动板装置，其特征在于，还包括电源监控单元，所述主控板由直流电源供电，所述电源监控单元设置于所述直流电源与主控板之间，用于监控为所述主控板供电的直流电源是否供电充足，当供电不足时输出中断信号至所述主控板。
3.根据权利要求2所述的电机驱动板装置，其特征在于，所述电源监控单元包括滤波电路、低电压检测器及光耦，所述直流电源输入的直流电压经所述滤波电路滤波后，输入所述低电压检测器，若所述直流单元电压小于预设值，则输出的电压被所述光耦隔离，所述光耦输出高电平，所述高电平反向后作为中断信号输出至所述主控板。
4.根据权利要求2所述的电机驱动板装置，其特征在于，还包括接口，所述主控板与电机驱动板通过所述接口相连，所述主控板通过所述接口输出所述电机控制信号至所述电机驱动板，所述接口还用于反馈来自电源监控单元的中断信号至所述主控板。
5.根据权利要求1所述的电机驱动板装置，其特征在于，所述主控板为一输出步进脉冲信号至电机驱动板作为电机控制信号的单片机及外围电路。
6.根据权利要求1所述的电机驱动板装置，其特征在于，所述光耦隔离单元包括第一组光耦、第二组光耦及74LS240，所述第一组光耦及第二组光耦均包括四个并联的光耦，所述第一组光耦用于隔离所述电机控制信号的4位，所述第二组光耦用于隔离所述电机控制信号的另外4位，所述74LS240用于将隔离变换后的电机控制信号反向缓冲输出。
7.根据权利要求6所述的电机驱动板装置，其特征在于，所述功率放大单元包括两个功率放大芯片，分别用于放大反向缓冲输出的电机控制信号的4位高位部分及4位低位部分，放大后的电机控制信号输出加载在所述电机上。
8.根据权利要求7所述的电机驱动板装置，其特征在于，所述功率放大芯片与所述电机之间还串接有与电机控制信号的位数对应的发光二极管，用于跟踪指示所述电机控制信号。
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