CN106849785A - 步进电机驱动模块及带有该模块的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及步进电机驱动模块及带有该模块的系统,步进电机驱动模块包括:按键显示电路、电源管理电路、内部中央处理单元、外部脉冲接口电路以及驱动控制电路,本发明中的步进电机驱动模块,在设计上体积小巧,高集成度,仅为火柴盒大小的PCB基板上集成了100多个元件。PCB基板采用双面贴片工艺完成,模块集电源管理电路、内部中央处理单元、驱动控制电路、按键显示电路、外部接线端子于一体。步进电机驱动模块采用CAN总线通讯并保留了原始脉冲输入模式,使用灵活。通过步进电机驱动模块,可快速实现智能设备的研发,减少设备线路、缩减研发周期、降低设备成本、便于后期维护、让设备更加稳定。
Description
技术领域
本发明涉及数字程序控制系统和步进电机领域,特别涉及步进电机驱动模块及带有该模块的系统。
背景技术
步进电机,是一种将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机,是现代数字程序控制系统中的主要执行元件,应用极为广泛。一般情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机和驱动器的选择方法:比如,判断需多大力矩:静扭矩是选择步进电机的主要参数之一。当负载大时,需采用大力矩电机。当力矩指标大时,电机外形也大。比如,判断电机运转速度:转速要求高时,应选相电流较大、电感较小的电机,以增加功率输入。且在选择驱动器时采用较高供电电压。
步进电机驱动器,是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”),它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速和定位的目的。步进电机驱动器所接收的是脉冲信号,每收到一个脉冲,驱动器会给电机一个脉冲使电机转过一个固定的角度,就因为这个特点,步进电机才会被广泛的应用到现在的各个行业里。
步进电机控制器,是一种能够发出均匀脉冲信号的电子产品,它发出的信号进入步进电机驱动器后,会由驱动器转换成步进电机所需要的强电流信号,带动步进电机运转。步进电机控制器能够准确的控制步进电机转过每一个角度。
步进电机驱动、控制电路,在常规使用中,需要一台步进电机用以旋转并实现控制,必须具备两个产品:首先,是步进电机驱动器,其次,是步进电机运动控制器,并通过步进参数显示器、PLC或专用脉冲发生器作为步进电机控制器、可以设定步进角度及相关电流的步进电机驱动器,实现对步进电机的控制,接线方式如图1所示。
上述步进电机驱动控制电路中,首先在安装方面受到驱动器、控制器的体积限制即使是小体积,也需要专用的安装壳体;其次由于驱动器和控制器为两个产品在设计上虽然都做到了通用,但成本较高、安装且困难,组合使用比较麻烦。另外,在布线上也需要集中布线,如电机过多,导致线束多并很复杂。
目前,常规步进电机驱动器中,一般存在以下几个问题点:
1)一般都是无源驱动,即单纯的步进电机驱动,仅仅依赖外部脉冲来控制电机的位移;
2)细分需要用拨码开关按图形拨动,比较麻烦,长时间下来后容易受环境因素导致接触不良、误操作等问题;
3)电流设定一般需要外置一个电位器,或非线性的档位模式(拨码开关)限定阶梯式电流,存在设置盲区和受环境因素导致接触不良、失灵等问题,在设置器件也需要按图形进行设置,较为麻烦。
4)驱动电路的保护不够及时,不能立即响应到控制端,出现异常后往往控制器还在继续执行,容易造成步进电机损坏。
发明内容
本发明要解决的技术问题是,如何将控制电路、驱动电路、接口电路、电源电路、显示电路、操作按键及相关辅助电路集成于一体的步进驱动模块,同时能够减少线束、可以接入组网控制等。
解决上述技术问题,本发明提供了步进电机驱动模块,包括:PCB基板,所述PCB基板上还包括:按键显示电路、电源管理电路、内部中央处理单元、外部脉冲接口电路以及驱动控制电路,
所述按键显示电路与所述内部中央处理单元电性相连,用以接收所述按键显示电路的输入的按键信号、以及向所述内部中央处理单元发送对应的显示信号;
所述电源管理电路与所述内部中央处理单元电性相连,用以分配所述内部中央处理单元中的供电;
所述内部中央处理单元还与外部脉冲接口电路电性相连,用以通过接线端子将外部输入信号经过信号隔离后传递到步进电机芯片或者内部中央处理单元;
所述内部中央处理单元与驱动控制电路连接,通过电流控制、细分控制之后与步进电机驱动芯片连接,并且再与步进电机接口电路电性相连。
更进一步,所述电源管理电路进一步包括:接口电路、TVS浪涌保护电路、高低频滤波电路、MP2562开关电源管理芯片,
所述接口电路与前置的所述TVS浪涌保护电路连接和用以电容滤波的高低频滤波电路相连后,进入所述MP2562开关电源管理芯片,
所述MP2562开关电源管理芯片分别与LC电路相连,所述LC电路一端与电源滤波及输出电路相连,一端输入至与所述MP2562开关电源管理芯片相连的电压反馈电路。
更进一步,所述外部脉冲接口电路进一步包括:接线端子、光耦隔离电路、脉冲整形电路,
所述接线端子通过所述光耦隔离电路与所述脉冲整形电路相连,所述脉冲整形电路分别与所述内部中央处理单元和/或步进电机芯片相连。
更进一步,所述驱动控制电路进一步包括:一TTL信号输入/输出接口和一DAC电流调节电路,所述细分TTL信号输入/输出接口以及DAC电流调节电路分别与DRV8825步进电机驱动芯片相连。
更进一步,所述按键显示电路还包括:LED显示电路和按键显示电路,所述LED显示电路用以接收所述按键显示电路的输入的按键信号;所述按键显示电路用以向所述内部中央处理单元发送对应的显示信号。
更进一步,所述内部中央处理单元为:STM8S208RBT6主控芯片,并通过与CAN接口电路组成一CAN总线接口电路。
更进一步,采用CAN总线、外部脉冲或者内部自带脉冲用以控制电机位移,并且预置有脱机运行指令。
更进一步,模块还包括:通过CAN总线远程网络发指令控制,和/或,单机设定时,在所述按键显示电路中用以进行可视化参数窗口设定,以及预置一操作指令控制权限。
更进一步,模块还包括:套接于所述PCB基板的散热外壳,安装于所述PCB基板下方的后盖板,
以及,在所述散热外壳上安设的显示器和智能按键,所述显示器和智能按键分别与所述键显示电路连接,
还包括:用以作为拓展插槽的接插件接口、用以与步进电机连接的步进电机及传感器接口、用以接收外部电源和信号的电源及信号接口。
基于上述,本发明还提供了步进电机驱动系统,包括:上位机,CAN协议总线以及所述的步进电机驱动模块,
所述上位机与CAN协议总线连接,所述CAN协议总线用以进行CAN网络自组网的远程控制,
通过两路所述CAN协议总线与步进电机驱动模块连接,所述步进电机驱动模块与步进电机连接,用以驱动并控制所述步进电机转过角位移或线位移
本发明的有益效果:
1)本发明中的步进电机驱动模块步进模块,其可应用于以下产品中,比如:柱塞式计量泵、隔膜式计量泵、流量泵、直线运动导轨,角度位移控制、云台控制、多坐标机械手等等。此外,在工程项目中,通过CAN总线协议组网的使用,可组建大中小型运动控制机构,实现自动化生产、自动化传输或特殊设备的定制。
2)本发明中的步进电机驱动模块,在设计上体积小巧,高集成度,仅为火柴盒大小的PCB基板上集成了100多个元件。PCB基板采用双面贴片工艺完成,模块集“电源(电源管理电路)、处理器(内部中央处理单元)、信号处理、信号隔离电路、步进驱动(驱动控制电路)、人机界面电路(按键显示电路)、外部接线端子”于一体。步进电机驱动模块采用CAN总线通讯并保留了原始脉冲输入模式,使用灵活。通过步进电机驱动模块,可快速实现智能设备的研发,减少设备线路、缩减研发周期、降低设备成本、便于后期维护、让设备更加稳定,更加简单。此外,本发明中的PCB基板在双面贴片工艺中,不仅增加了绘制PCB的难度、焊接工艺的难度、还对空间有相当的要求,比如如此高密度的集成,还需要保证各电器元件的工作标准。
3)本发明的步进电机驱动系统,采用CAN总线通讯的步进电机驱动模块,可让数多台上位机仅需2根线即可连接完成,模块可直接安装在电机上或周边,无需专用/额外的控制柜。
4)在本发明的步进电机驱动模块中,由于所述按键显示电路与所述内部中央处理单元电性相连,用以接收所述按键显示电路的输入的按键信号、以及向所述内部中央处理单元发送对应的显示信号;所述电源管理电路与所述内部中央处理单元电性相连,用以分配所述内部中央处理单元中的供电;所述内部中央处理单元还与外部脉冲接口电路电性相连,用以通过接线端子将外部输入信号经过信号隔离后传递到步进电机芯片或者内部中央处理单元。内部中央处理单元与步进驱动芯片(比如,DRV8825步进电机驱动芯片)集成于一体,在实际使用中,自我保护、单机运行、组网运行、可扩展性、可升级性等相当优越,是常规任何步进驱动器无法做到的。可以采用“CAN总线、外部脉冲、内部CPU自带脉冲”控制步进电机的位移,并可以编写专用功能的脱机运行代码,使用相当灵活,其中通过CAN bus可实现网络组网远程控制。使得步进电机驱动模块既能自控、又可以实现外部脉冲控制、还可以实现远程网络控制。
5)在本发明的步进电机驱动模块中,第一,控制器自身按键,通过数码管显示的参数,任意设定;第二,通过CAN bus远程网络发指令控制,无需专用物理开关设定,不仅稳定,而且相当方便。其中单机设定时,按键显示电路中的一键配合LED数码管参数窗口设定,进入时还有设定权限,防止误操作、非工作人员操作等。
6)由于在驱动控制电路中采用DAC数模转换芯片,实现远程电流设定或内置一键配合LED数码管进行设定,功能设定模式雷同细分设定,方便可靠。
附图说明
图1是现有技术中直流无刷控制器接线/无刷电机接线图;
图2(a)-图2(c)是本发明中的步进电机驱动模块接线示意图;
图3是本发明步进电机驱动模块的结构示意图;
图4(a)是图3中的电源管理电路结构示意图;
图4(b)是图3中的电源管理电路原理图;
图5(a)是图3中的外部脉冲接口电路结构示意图;
图5(b)是图3中的外部脉冲接口电路原理图;
图6(a)是图3中的驱动控制电路结构示意图;
图6(b)是图6(a)中的DRV8825芯片原理图;
图6(c)是图3中的驱动控制电路原理图;
图7(a)是图3中的按键显示电路结构示意图;
图7(b)是图3中的按键显示电路原理图;
图8(a)是图3中的内部中央处理单元的原理图;
图8(b)是其中的CAN纵向接口电路示意图;
图9是本发明步进电机驱动系统的结构示意图。
具体实施方式
现在将参考一些示例实施例描述本公开的原理。可以理解,这些实施例仅出于说明并且帮助本领域的技术人员理解和实施例本公开的目的而描述,而非建议对本公开的范围的任何限制。在此描述的本公开的内容可以以下文描述的方式之外的各种方式实施。
如本文中所述,术语“包括”及其各种变体可以被理解为开放式术语,其意味着“包括但不限于”。术语“基于”可以被理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”可以被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”可以被理解为“至少一个其它实施例”。
请参考图2(a)-图2(c)是本发明中的步进电机驱动模块接线示意图,附图为与步进电机相连。请参考图3是本发明步进电机驱动模块的结构示意图,步进电机驱动模块100,包括:PCB基板,所述PCB基板上还包括:按键显示电路1、电源管理电路3、内部中央处理单元1、外部脉冲接口电路4以及驱动控制电路5,所述按键显示电路2与所述内部中央处理单元1电性相连,用以接收所述按键显示电路的输入的按键信号、以及向所述内部中央处理单元发送对应的显示信号;所述电源管理电路3与所述内部中央处理单元1电性相连,用以分配所述内部中央处理单元中的供电;所述内部中央处理单元1还与外部脉冲接口电路4电性相连,用以通过接线端子将外部输入信号经过信号隔离后传递到步进电机芯片或者内部中央处理单元;所述内部中央处理单元1与驱动控制电路5连接,通过电流控制、细分控制之后与步进电机驱动芯片连接,并且再与步进电机接口电路电性相连。
本实施例中步进电机驱动模块通过将控制电路、驱动电路、接口电路、电源电路、显示电路、操作按键、及相关辅助电路集成与一体,并将产品外壳压缩到42mm*42mm大小左右,步进产品体积缩小了,而且功能还增加了,在使用方面线束也简洁了很多。为了通用,除了可以组网控制外,还可接收外部脉冲信号、方向信号、使能信号等。
所述内部中央处理单元1可以采用STM8S系列芯片,STM8S芯片是意法半导体公司生产的8位的标准系列单片机,内核包括:高级STM8内核,具有3级流水线的哈佛结构扩展指令集。存储器包括:程序存储器:8K字节F l ash;10K次擦写后在55℃环境下数据可保存20年。数据存储器:640字节真正的数据;EEPROM:可达30万次擦写;RAM:1K字节。
如图8(a)所示,在一些实施例中,内部中央处理单元1优选采用STM8S208RBT6,
8位STM微控制器
S产品类型:标准型
R引脚数:64
B程序存储器容量,:128Kbytes
T封装类型,:LQFP
温度范围:-40℃to 85℃。
作为本实施例中的优选,内部中央处理单元1还包:CAN bus通讯组网控制模式处理电路,CAN-bus(Controller Area Network)即控制器局域网,是国际上应用最广泛的现场总线之一。CAN bus是一种多主方式的串行通讯总线,基本设计规范要求有较高的位速率,高抗干扰性,而且能够检测出产生的任何错误。信号传输距离达到10Km时,仍然可提供高达5Kbps的数据传输速率。由于CAN串行通讯总线具有这些特性,它很自然的在汽车、制造业以及航空工业中受到广泛应用。
在一些实施例中,内部中央处理单元1还包CAN通讯收发器。如图8(b)所示,CAN通讯收发器通过处理器STM8S208RBT6与CAN接口电路了TJA1050组成,在TJA1050电路中增加了通信线路EMI防护电路(TVS)。
如图7(a)所示,所述按键显示电路2,采用一按键配合LED数码管参数窗口设定的方式,便于与用户进行直接人机交互,相比于现有的拨码开关按图形拨动,用户体验更好。
如图7(b)所示在一些实施例中,所述按键显示电路2还包括:LED显示电路21和按键显示电路22,所述LED显示电路21用以接收所述按键显示电路22的输入的按键信号;所述按键显示电路22用以向所述内部中央处理单元4发送对应的显示信号。
在一些实施例中,所述按键显示电路2为:LED静态显示电路以及一键控制电路。
在一些实施例中,采用DAC数模转换芯片,可实现远程电流设定或内置一键配合LED数码管进行设定
所述电源管理电路3用以对内部中央处理单元1供电保护和供电管理。
在一些实施例中,所述电源管理电路3,采用MP2562专用开关电源管理芯片,为确保护开关电源不受外部瞬态高压、纹波的影响,前级增加了TVS保护电路和电容滤波电路。
所述TVS保护电路,即瞬态电压抑制器(Transient Voltage Suppressor)简称TVS,是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时,它能以10-12秒量级的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电压箝位于一个预定值,有效地保护电子线路中的精密元器件,免受各种浪涌脉冲的损坏。由于其具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点。目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、交/直流电源、汽车、电子镇流器、家用电器、仪器仪表(电度表)、RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、数字照相机的保护、共模/差模保护、RF耦合/IC驱动接收保护、电机电磁波干扰抑制、声频/视频输入、传感器/变速器、工控回路、继电器、接触器噪音的抑制等各个领域。
在所述电容滤波电路中利用电容的充、放电作用,使输出电压趋于平滑。
请参考图5(a)是图3中的外部脉冲接口电路结构示意图,图5(b)是图3中的外部脉冲接口电路原理图;外部脉冲接口电路4,用以过渡PLC或专用脉冲信号而预设的。主要负责将外部脉冲信号、方向信号、使能信号等等,并且通过信号隔离后传递到内部步进专用处理芯片或MCU。其中,故障信号为输出信号,即当MCU输出异常后,会通过故障信号输出数字开关信号。
如图5(a)所示在一些实施例中,外部脉冲接口电路4包括:接线端子41、光耦隔离电路42、脉冲整形电路43,所述接线端子41通过所述光耦隔离电路42与所述脉冲整形电路43相连,所述脉冲整形电路43分别与所述内部中央处理单元4和/或步进电机芯片相连。
在一些实施例中,所述脉冲整形电路43为:施密特脉冲整形电路。
在一些实施例中,光耦隔离电路42中用以反馈的光耦型号有TLP521、PC817等。比如,TLP521的原边相当于一个发光二极管,原边电流越大,光强越强,副边三极管的电流越大。副边三极管电流与原边二极管电流的比值称为光耦的电流放大系数,该系数随温度变化而变化,且受温度影响较大。使用这类光耦必须注意设计外围参数,使其工作在比较宽的线性带内,否则电路对运行参数的敏感度太强,不利于电路的稳定工作。
驱动控制电路5,由内部中央处理单元、步进驱动芯片(DRV8825)、DAC转换芯片组成。
如图6(a)所示,在一些实施例中,所述驱动控制电路进一步包括:一TTL信号输入/输出接口51和一DAC电流调节电路52,所述细分TTL信号输入/输出接口51以及DAC电流调节电路52分别与DRV8825步进电机驱动芯片53相连,原理接线图如6(c)所示。
DAC(Digital to analog converter,数字模拟转换器)是一种将数字信号转换为模拟信号(以电流、电压或电荷的形式)的设备。在很多数字系统中(例如计算机),信号以数字方式存储和传输,而数字模拟转换器可以将这样的信号转换为模拟信号,从而使得它们能够被外界(人或其他非数字系统)识别。
如图6(b)所示,在一些实施例中,所述DRV8825步进电机驱动芯片53可以驱动一个两项四线的步进电机,也可以驱动两个直流有刷电机,输入电压8-45V,最大电流1.7A,可以承受2.5A的瞬间电压。通过PWM输入来驱动。可以通过AVREF/BVREF来调节电机绕阻上的电流,电流的大小应该是电机额定电流;可以通过MODE0/MODE1/MODE2,三个角来配置细分驱动模式,可以配置2/4/8/16/32细分。n HOME脚,从上电开始电机转过45°的位置是homestate.电机转到home state时n HOME脚会输出一个低电平。另外,布板时要注意散热的处理,电源(LDO,DC-DC)要离驱动芯片尽可能的远些,周边走线不要紧绕驱动芯片,留出一定的空间,走线对散热有影响。
如图9是本发明步进电机驱动系统的结构示意图,步进电机驱动系统,包括:上位机200,CAN协议总线300以及步进电机驱动模块100,所述上位机200与CAN协议总线300连接,所述CAN协议总线用以进行CAN网络自组网的远程控制,通过两路所述CAN协议总线与步进电机驱动模块100连接,所述步进电机驱动模块100与步进电机连接,用以驱动并控制所述步进电机转过角位移或线位移。步进电机驱动系统采用CAN bus通讯的仕脉步进驱动模块,可让数十台电机仅需2根线即可连接完成,模块可直接安装在电机上或周边,无需专用控制柜。
步进电机驱动模块100包括:PCB基板,所述PCB基板上还包括:按键显示电路、电源管理电路、内部中央处理单元、外部脉冲接口电路以及驱动控制电路,所述按键显示电路与所述内部中央处理单元电性相连,用以接收所述按键显示电路的输入的按键信号、以及向所述内部中央处理单元发送对应的显示信号;所述电源管理电路与所述内部中央处理单元电性相连,用以分配所述内部中央处理单元中的供电;所述内部中央处理单元还与外部脉冲接口电路电性相连,用以通过接线端子将外部输入信号经过信号隔离后传递到步进电机芯片或者内部中央处理单元;所述内部中央处理单元与驱动控制电路连接,通过电流控制、细分控制之后与步进电机驱动芯片连接,并且再与步进电机接口电路电性相连。其中,所述电源管理电路进一步包括:接口电路、TVS浪涌保护电路、高低频滤波电路、MP2562开关电源管理芯片,所述接口电路与前置的所述TVS浪涌保护电路连接和用以电容滤波的高低频滤波电路相连后,进入所述MP2562开关电源管理芯片,所述MP2562开关电源管理芯片分别与LC电路相连,所述LC电路一端与电源滤波及输出电路相连,一端输入至与所述MP2562开关电源管理芯片相连的电压反馈电路。
其中,所述外部脉冲接口电路进一步包括:接线端子、光耦隔离电路、脉冲整形电路,所述接线端子通过所述光耦隔离电路与所述脉冲整形电路相连,所述脉冲整形电路分别与所述内部中央处理单元和/或步进电机芯片相连。通过内置内部中央处理单元,脉冲控制可以采用“CAN bus、外部脉冲、内部中央处理单元自带脉冲”控制电机位移,并可以编写专用功能的脱机运行代码,使用相当灵活,其中通过CAN bus可实现网络组网远程控制。模块既能自控、又可以实现外部脉冲控制、还可以实现远程网络控制。
其中,所述驱动控制电路进一步包括:一TTL信号输入/输出接口和一DAC电流调节电路,所述细分TTL信号输入/输出接口以及DAC电流调节电路分别与DRV8825步进电机驱动芯片相连。
其中,所述按键显示电路还包括:LED显示电路和按键显示电路,所述LED显示电路用以接收所述按键显示电路的输入的按键信号;所述按键显示电路用以向所述内部中央处理单元发送对应的显示信号。
其中,所述内部中央处理单元为:STM8S208RBT6主控芯片,并通过与CAN接口电路组成一CAN总线接口电路。
其中,采用CAN总线、外部脉冲或者内部自带脉冲用以控制电机位移,并且预置有脱机运行指令。
其中,步进电机驱动模块还包括:通过CAN总线远程网络发指令控制,和/或,单机设定时,在所述按键显示电路中用以进行可视化参数窗口设定,以及预置一操作指令控制权限。
其中,步进电机驱动模块还包括:套接于所述PCB基板的散热外壳,安装于所述PCB基板下方的后盖板,以及,在所述散热外壳上安设的显示器和智能按键,所述显示器和智能按键分别与所述键显示电路连接,还包括:用以作为拓展插槽的接插件接口、用以与步进电机连接的步进电机及传感器接口、用以接收外部电源和信号的电源及信号接口,步进电机驱动模块具备自身按键,通过数码管显示的参数,任意设定;其次,在系统中通过CAN bus远程网络发指令控制,无需专用物理开关设定,不仅稳定,而且相当方便。其中单机设定时,一键(智键)配合LED数码管参数窗口设定,进入时还有设定权限,防止误操作、非工作人员操作等。
虽然本公开以具体结构特征和/或方法动作来描述,但是可以理解在所附权利要求书中限定的本公开并不必然限于上述具体特征或动作。而是,上述具体特征和动作仅公开为实施权利要求的示例形式。
Claims (10)
1.步进电机驱动模块,包括:PCB基板,其特征在于,所述PCB基板上还包括:按键显示电路、电源管理电路、内部中央处理单元、外部脉冲接口电路以及驱动控制电路,
所述按键显示电路与所述内部中央处理单元电性相连,用以接收所述按键显示电路的输入的按键信号、以及向所述内部中央处理单元发送对应的显示信号;
所述电源管理电路与所述内部中央处理单元电性相连,用以分配所述内部中央处理单元中的供电;
所述内部中央处理单元还与外部脉冲接口电路电性相连,用以通过接线端子将外部输入信号经过信号隔离后传递到步进电机芯片或者内部中央处理单元;
所述内部中央处理单元与驱动控制电路连接,通过电流控制、细分控制之后与步进电机驱动芯片连接,并且再与步进电机接口电路电性相连。
2.根据权利要求1所述的步进电机驱动模块,其特征在于,所述电源管理电路进一步包括:接口电路、TVS浪涌保护电路、高低频滤波电路、MP2562开关电源管理芯片,
所述接口电路与前置的所述TVS浪涌保护电路连接和用以电容滤波的高低频滤波电路相连后,进入所述MP2562开关电源管理芯片,
所述MP2562开关电源管理芯片分别与LC电路相连,所述LC电路一端与电源滤波及输出电路相连,一端输入至与所述MP2562开关电源管理芯片相连的电压反馈电路。
3.根据权利要求1所述的步进电机驱动模块,其特征在于,所述外部脉冲接口电路进一步包括:接线端子、光耦隔离电路、脉冲整形电路,
所述接线端子通过所述光耦隔离电路与所述脉冲整形电路相连,所述脉冲整形电路分别与所述内部中央处理单元和/或步进电机芯片相连。
4.根据权利要求1所述的步进电机驱动模块,其特征在于,所述驱动控制电路进一步包括:一TTL信号输入/输出接口和一DAC电流调节电路,所述细分TTL信号输入/输出接口以及DAC电流调节电路分别与DRV8825步进电机驱动芯片相连。
5.根据权利要求1所述的步进电机驱动模块,其特征在于,所述按键显示电路还包括:LED显示电路和按键显示电路,所述LED显示电路用以接收所述按键显示电路的输入的按键信号;所述按键显示电路用以向所述内部中央处理单元发送对应的显示信号。
6.根据权利要求1项所述的步进电机驱动模块,其特征在于,所述内部中央处理单元为:STM8S208RBT6主控芯片,并通过与CAN接口电路组成一CAN总线接口电路。
7.根据权利要求1-6任一项所述的步进电机驱动模块,其特征在于,采用CAN总线、外部脉冲或者内部自带脉冲用以控制电机位移,并且预置有脱机运行指令。
8.根据权利要求1-6任一项所述的步进电机驱动模块,其特征在于,还包括:通过CAN总线远程网络发指令控制,和/或,单机设定时,在所述按键显示电路中用以进行可视化参数窗口设定,以及预置一操作指令控制权限。
9.根据权利要求1-6任一项所述的步进电机驱动模块,其特征在于,还包括:套接于所述PCB基板的散热外壳,安装于所述PCB基板下方的后盖板,
以及,在所述散热外壳上安设的显示器和智能按键,所述显示器和智能按键分别与所述键显示电路连接,
还包括:用以作为拓展插槽的接插件接口、用以与步进电机连接的步进电机及传感器接口、用以接收外部电源和信号的电源及信号接口。
10.步进电机驱动系统,其特征在于,包括:上位机,CAN协议总线以及如权利要求1-6任一项所述的步进电机驱动模块,
所述上位机与CAN协议总线连接,所述CAN协议总线用以进行CAN网络自组网的远程控制,
通过两路所述CAN协议总线与步进电机驱动模块连接,所述步进电机驱动模块与步进电机连接,用以驱动并控制所述步进电机转过角位移或线位移。
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
CN107942768A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-04-20 | 安图实验仪器(郑州)有限公司 | 免疫模块机分布式控制系统 |
CN108933550A (zh) * | 2018-08-30 | 2018-12-04 | 深圳市万至达电机制造有限公司 | 一种一体式混合步进伺服电机的控制电路及其控制方法 |
WO2018228124A1 (zh) * | 2017-06-14 | 2018-12-20 | 华为技术有限公司 | 一种网络设备及纵向接口 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN201170852Y (zh) * | 2008-03-07 | 2008-12-24 | 绍兴天科电子有限公司 | 基于can总线技术的装载机仪表控制系统 |
CN201536338U (zh) * | 2009-11-19 | 2010-07-28 | 太原超禹科贸有限公司 | 细分步进电机闭环控制器 |
CN205681357U (zh) * | 2016-05-23 | 2016-11-09 | 长安大学 | 一种新型步进电机驱动系统 |
-
2017
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN201170852Y (zh) * | 2008-03-07 | 2008-12-24 | 绍兴天科电子有限公司 | 基于can总线技术的装载机仪表控制系统 |
CN201536338U (zh) * | 2009-11-19 | 2010-07-28 | 太原超禹科贸有限公司 | 细分步进电机闭环控制器 |
CN205681357U (zh) * | 2016-05-23 | 2016-11-09 | 长安大学 | 一种新型步进电机驱动系统 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018228124A1 (zh) * | 2017-06-14 | 2018-12-20 | 华为技术有限公司 | 一种网络设备及纵向接口 |
CN107942768A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-04-20 | 安图实验仪器(郑州)有限公司 | 免疫模块机分布式控制系统 |
CN107942768B (zh) * | 2018-01-22 | 2024-03-29 | 安图实验仪器(郑州)有限公司 | 免疫模块机分布式控制系统 |
CN108933550A (zh) * | 2018-08-30 | 2018-12-04 | 深圳市万至达电机制造有限公司 | 一种一体式混合步进伺服电机的控制电路及其控制方法 |
CN108933550B (zh) * | 2018-08-30 | 2020-01-24 | 深圳市万至达电机制造有限公司 | 一种一体式混合步进伺服电机的控制电路及其控制方法 |
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