CN111900904A - 一种步进电机驱动控制模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于电机驱动技术领域的一种步进电机驱动控制模块，包括主控芯片电路，主控芯片电路分别与驱动电路和通信接口电路连接，驱动电路分别与光电编码器接口和启动电路连接，光电编码器接口与外接步进电机电路连接，电源模块电路分别与驱动电路和主控芯片电路连接。本发明为配合各种传感器输入的数据反馈，并根据内置算法来实现对步进/伺服电机的各种动作控制功能，如匀速或变速的直线和旋转控制，并达到精准的控制效果。可通过私有协议的RS485通信，实现对该电路模块的总线控制。
Description
技术领域
本发明属于电机驱动技术领域，具体涉及一种步进电机驱动控制模块。
背景技术
步进电机是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。在非超载的情况下，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，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，从而达到调速的目的。
然而，现有的步进电机控制模块不能对电机的匀速或变速进行精准的控制。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种步进电机驱动控制模块，具有控制效果准确的特点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种步进电机驱动控制模块，包括主控芯片电路，主控芯片电路分别与驱动电路和通信接口电路连接，驱动电路分别与光电编码器接口和启动电路连接，光电编码器接口与外接步进电机电路连接，电源模块电路分别与驱动电路和主控芯片电路连接。
优选的，外接步进电机电路包括芯片U2，芯片U2的16脚上分别连接有电容C9和电容C10，电容C9和电容C10的另一端与芯片U2的12脚连接，芯片U2的12脚和8脚接地，芯片U2的2、3、5、6、10和11脚上连接有端口P7，端口P7的2、3和6脚上分别连接有电阻R49、R50和R48，且端口P7的1、2、3、4、5和6脚上分别连接有二极管D20、D17、D14、D12、D10和D8，二极管D20、D17、D14、D12、D10和D8的另一端接地。
优选的，光电编码器接口包括相互并联的二极管D29、D27和D28，二极管D29、D27和D28的一个输入引脚分别与电阻R3、R2和R1连接，二极管D29、D27和D28的另一个输入引脚分别与接地端连接，二极管D29、D27和D28的一个输出引脚分别与电阻R23、R22和R21连接，电阻R23、R22和R21的另一端与接地端连接，二极管D29、D27和D28的一个输出引脚分别与端口P3的2和3脚连接。
优选的，驱动电路包括芯片U7，芯片U7的17脚分别与电阻R56和R57连接，芯片U7的7和8脚分别与电容C24和电阻R55连接，电容C24和电阻R55的另一端分别与接地端连接，芯片U7的4脚和5脚分别与电容C26的两端连接，芯片U7的6脚与电容C25连接，电容C25的另一端分别与电容C27和C28连接，电容C27和C28的另一端与接地端连接，芯片U7的22和28脚分别与电容C25连接，芯片U7的1、26、24和21脚分别与端口P16连接，芯片U7的15脚与电容C29连接，电容C29的另一端与接地端连接，芯片U7的23和27脚分别与电阻R63和R62连接，芯片U7的12和14脚分别与电阻R58和R59连接，芯片U7的2脚还与启动电路连接，启动电路包括三极管Q1，三极管Q1的基级上连接有电阻R24，三极管Q1的集电极上连接有电阻R18，三极管Q1的发射级与接地端连接。
优选的，电源模块电路包括芯片U6，芯片U6的1脚与电容C7连接，电容C7的另一端分别与芯片U6的8脚、二极管D4以及电感L1连接，二极管D4和电感L1的另一端与电容C8以及电阻R51连接，电阻R51的另一端分别与芯片U6的4脚以及电阻R42连接，电阻R42的另一端接地，芯片U6的8脚与电容C7连接，芯片U6的7脚分别与电阻R20、电容C18和C19连接，电阻R20的另一端分别与芯片U6的5脚以及电阻R30连接，电阻R30、电容C18和C19以及芯片U6的6脚分别与接地端连接，电源模块电路4还包括3.3V转换电路，3.3V转换电路包括芯片U3，芯片U3的输出端分别与电容C5、电容C4以及电阻R19连接，电阻R19的另一端与二极管D6连接，二极管D6、电容C4和C5以及芯片U3的接地端分别接地。
优选的，主控芯片电路包括芯片U4，芯片U4的14脚与电源模块电路4连接，芯片U4的42和43脚与端口P1连接，芯片U4的46和49与端口P4连接，芯片U4的34脚与芯片U1连接，芯片U1的1脚与电容C13连接，电容C13与电阻R25连接，电阻R25与芯片U4的34脚连接，芯片U1的8脚与电阻R37连接，芯片U1的1、2、3、4和7脚均与接地端连接。
优选的，通信接口电路包括芯片U5，芯片U5的8脚分别与电阻R38、电容C14和C15连接，电容C15和C14的另一端与电阻R47连接，电阻R47的另一端分别与芯片U5的7脚连接，芯片U5的6和7脚与端口P14连接，且芯片U5的6和7脚上还分别连接有二极管D26和D21，芯片U5的6脚还链接有电阻R35，芯片U5的1脚与电阻R44连接，电阻R44的另一端连接有二极管D24，芯片U5的3脚以及电阻R38与三极管Q5的集电极连接，三极管Q5的发射集接地，三极管Q5的基极与电阻R40连接，电阻R40与电阻R46连接，电阻R46与二极管D25连接，二极管D25与电阻R45连接，芯片U5的2和4脚分别与电阻R36连接，电阻R36与电阻R39连接，电阻R39与电阻R40连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明为配合各种传感器输入的数据反馈，并根据内置算法来实现对步进/伺服电机的各种动作控制功能，如匀速或变速的直线和旋转控制，并达到精准的控制效果。可通过私有协议的RS485通信，实现对该电路模块的总线控制。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明外接步进电机电路的电路结构示意图；
图3为本发明端口P7的电路结构示意图；
图4为本发明光电编码器接口的电路结构示意图；
图5为本发明端口P3的电路结构示意图；
图6为本发明驱动电路的电路结构示意图；
图7为本发明启动电路的电路结构示意图；
图8为本发明电源模块电路的电路结构示意图；
图9为本发明3.3V转换电路的电路结构示意图；
图10为本发明主控芯片电路的电路结构示意图；
图11为本发明端口P1的电路结构示意图；
图12为本发明端口P4的电路结构示意图；
图13为本发明芯片U1的电路结构示意图；
图14为本发明通信接口电路的电路结构示意图；
图中：1、外接步进电机电路；2、光电编码器接口；3、驱动电路；4、电源模块电路；5、主控芯片电路；6、通信接口电路；7、启动电路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-14，本发明提供以下技术方案：一种步进电机驱动控制模块，包括主控芯片电路5，主控芯片电路5分别与驱动电路3和通信接口电路6连接，驱动电路3分别与光电编码器接口2和启动电路7连接，光电编码器接口2与外接步进电机电路1连接，电源模块电路4分别与驱动电路3和主控芯片电路5连接。
具体的，外接步进电机电路1包括芯片U2，芯片U2的16脚上分别连接有电容C9和电容C10，电容C9和电容C10的另一端与芯片U2的12脚连接，芯片U2的12脚和8脚接地，芯片U2的2、3、5、6、10和11脚上连接有端口P7，端口P7的2、3和6脚上分别连接有电阻R49、R50和R48，且端口P7的1、2、3、4、5和6脚上分别连接有二极管D20、D17、D14、D12、D10和D8，二极管D20、D17、D14、D12、D10和D8的另一端接地。
具体的，光电编码器接口2包括相互并联的二极管D29、D27和D28，二极管D29、D27和D28的一个输入引脚分别与电阻R3、R2和R1连接，二极管D29、D27和D28的另一个输入引脚分别与接地端连接，二极管D29、D27和D28的一个输出引脚分别与电阻R23、R22和R21连接，电阻R23、R22和R21的另一端与接地端连接，二极管D29、D27和D28的一个输出引脚分别与端口P3的2和3脚连接。
具体的，驱动电路3包括芯片U7，芯片U7的17脚分别与电阻R56和R57连接，芯片U7的7和8脚分别与电容C24和电阻R55连接，电容C24和电阻R55的另一端分别与接地端连接，芯片U7的4脚和5脚分别与电容C26的两端连接，芯片U7的6脚与电容C25连接，电容C25的另一端分别与电容C27和C28连接，电容C27和C28的另一端与接地端连接，芯片U7的22和28脚分别与电容C25连接，芯片U7的1、26、24和21脚分别与端口P16连接，芯片U7的15脚与电容C29连接，电容C29的另一端与接地端连接，芯片U7的23和27脚分别与电阻R63和R62连接，芯片U7的12和14脚分别与电阻R58和R59连接，芯片U7的2脚还与启动电路7连接，启动电路7包括三极管Q1，三极管Q1的基级上连接有电阻R24，三极管Q1的集电极上连接有电阻R18，三极管Q1的发射级与接地端连接。
具体的，电源模块电路4包括芯片U6，芯片U6的1脚与电容C7连接，电容C7的另一端分别与芯片U6的8脚、二极管D4以及电感L1连接，二极管D4和电感L1的另一端与电容C8以及电阻R51连接，电阻R51的另一端分别与芯片U6的4脚以及电阻R42连接，电阻R42的另一端接地，芯片U6的8脚与电容C7连接，芯片U6的7脚分别与电阻R20、电容C18和C19连接，电阻R20的另一端分别与芯片U6的5脚以及电阻R30连接，电阻R30、电容C18和C19以及芯片U6的6脚分别与接地端连接，电源模块电路4还包括3.3V转换电路，3.3V转换电路包括芯片U3，芯片U3的输出端分别与电容C5、电容C4以及电阻R19连接，电阻R19的另一端与二极管D6连接，二极管D6、电容C4和C5以及芯片U3的接地端分别接地。
具体的，主控芯片电路5包括芯片U4，芯片U4的14脚与电源模块电路4连接，芯片U4的42和43脚与端口P1连接，芯片U4的46和49与端口P4连接，芯片U4的34脚与芯片U1连接，芯片U1的1脚与电容C13连接，电容C13与电阻R25连接，电阻R25与芯片U4的34脚连接，芯片U1的8脚与电阻R37连接，芯片U1的1、2、3、4和7脚均与接地端连接。
具体的，通信接口电路6包括芯片U5，芯片U5的8脚分别与电阻R38、电容C14和C15连接，电容C15和C14的另一端与电阻R47连接，电阻R47的另一端分别与芯片U5的7脚连接，芯片U5的6和7脚与端口P14连接，且芯片U5的6和7脚上还分别连接有二极管D26和D21，芯片U5的6脚还链接有电阻R35，芯片U5的1脚与电阻R44连接，电阻R44的另一端连接有二极管D24，芯片U5的3脚以及电阻R38与三极管Q5的集电极连接，三极管Q5的发射集接地，三极管Q5的基极与电阻R40连接，电阻R40与电阻R46连接，电阻R46与二极管D25连接，二极管D25与电阻R45连接，芯片U5的2和4脚分别与电阻R36连接，电阻R36与电阻R39连接，电阻R39与电阻R40连接。
本发明的工作原理及使用流程：本发明为配合各种传感器输入的数据反馈，并根据内置算法来实现对步进/伺服电机的各种动作控制功能，如匀速或变速的直线和旋转控制，并达到精准的控制效果。可通过私有协议的RS485通信，实现对该电路模块的总线控制。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种步进电机驱动控制模块，包括主控芯片电路(5)，其特征在于：主控芯片电路(5)分别与驱动电路(3)和通信接口电路(6)连接，驱动电路(3)分别与光电编码器接口(2)和启动电路(7)连接，光电编码器接口(2)与外接步进电机电路(1)连接，电源模块电路(4)分别与驱动电路(3)和主控芯片电路(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种步进电机驱动控制模块，其特征在于：外接步进电机电路(1)包括芯片U2，芯片U2的16脚上分别连接有电容C9和电容C10，电容C9和电容C10的另一端与芯片U2的12脚连接，芯片U2的12脚和8脚接地，芯片U2的2、3、5、6、10和11脚上连接有端口P7，端口P7的2、3和6脚上分别连接有电阻R49、R50和R48，且端口P7的1、2、3、4、5和6脚上分别连接有二极管D20、D17、D14、D12、D10和D8，二极管D20、D17、D14、D12、D10和D8的另一端接地。
3.根据权利要求2所述的一种步进电机驱动控制模块，其特征在于：光电编码器接口(2)包括相互并联的二极管D29、D27和D28，二极管D29、D27和D28的一个输入引脚分别与电阻R3、R2和R1连接，二极管D29、D27和D28的另一个输入引脚分别与接地端连接，二极管D29、D27和D28的一个输出引脚分别与电阻R23、R22和R21连接，电阻R23、R22和R21的另一端与接地端连接，二极管D29、D27和D28的一个输出引脚分别与端口P3的2和3脚连接。
4.根据权利要求3所述的一种步进电机驱动控制模块，其特征在于：驱动电路(3)包括芯片U7，芯片U7的17脚分别与电阻R56和R57连接，芯片U7的7和8脚分别与电容C24和电阻R55连接，电容C24和电阻R55的另一端分别与接地端连接，芯片U7的4脚和5脚分别与电容C26的两端连接，芯片U7的6脚与电容C25连接，电容C25的另一端分别与电容C27和C28连接，电容C27和C28的另一端与接地端连接，芯片U7的22和28脚分别与电容C25连接，芯片U7的1、26、24和21脚分别与端口P16连接，芯片U7的15脚与电容C29连接，电容C29的另一端与接地端连接，芯片U7的23和27脚分别与电阻R63和R62连接，芯片U7的12和14脚分别与电阻R58和R59连接，芯片U7的2脚还与启动电路(7)连接，启动电路(7)包括三极管Q1，三极管Q1的基级上连接有电阻R24，三极管Q1的集电极上连接有电阻R18，三极管Q1的发射级与接地端连接。
5.根据权利要求4所述的一种步进电机驱动控制模块，其特征在于：电源模块电路(4)包括芯片U6，芯片U6的1脚与电容C7连接，电容C7的另一端分别与芯片U6的8脚、二极管D4以及电感L1连接，二极管D4和电感L1的另一端与电容C8以及电阻R51连接，电阻R51的另一端分别与芯片U6的4脚以及电阻R42连接，电阻R42的另一端接地，芯片U6的8脚与电容C7连接，芯片U6的7脚分别与电阻R20、电容C18和C19连接，电阻R20的另一端分别与芯片U6的5脚以及电阻R30连接，电阻R30、电容C18和C19以及芯片U6的6脚分别与接地端连接，电源模块电路(4)还包括3.3V转换电路，3.3V转换电路包括芯片U3，芯片U3的输出端分别与电容C5、电容C4以及电阻R19连接，电阻R19的另一端与二极管D6连接，二极管D6、电容C4和C5以及芯片U3的接地端分别接地。
6.根据权利要求5所述的一种步进电机驱动控制模块，其特征在于：主控芯片电路(5)包括芯片U4，芯片U4的14脚与电源模块电路(4)连接，芯片U4的42和43脚与端口P1连接，芯片U4的46和49与端口P4连接，芯片U4的34脚与芯片U1连接，芯片U1的1脚与电容C13连接，电容C13与电阻R25连接，电阻R25与芯片U4的34脚连接，芯片U1的8脚与电阻R37连接，芯片U1的1、2、3、4和7脚均与接地端连接。
7.根据权利要求6所述的一种步进电机驱动控制模块，其特征在于：通信接口电路(6)包括芯片U5，芯片U5的8脚分别与电阻R38、电容C14和C15连接，电容C15和C14的另一端与电阻R47连接，电阻R47的另一端分别与芯片U5的7脚连接，芯片U5的6和7脚与端口P14连接，且芯片U5的6和7脚上还分别连接有二极管D26和D21，芯片U5的6脚还链接有电阻R35，芯片U5的1脚与电阻R44连接，电阻R44的另一端连接有二极管D24，芯片U5的3脚以及电阻R38与三极管Q5的集电极连接，三极管Q5的发射集接地，三极管Q5的基极与电阻R40连接，电阻R40与电阻R46连接，电阻R46与二极管D25连接，二极管D25与电阻R45连接，芯片U5的2和4脚分别与电阻R36连接，电阻R36与电阻R39连接，电阻R39与电阻R40连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201106 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |