CN201435003Y - 两相混合步进电机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种两相混合步进电机控制系统，PC上位机通过RS232通讯接口发出控制指令或通过无线遥控系统发出控制指令到控制器，控制器接收指令、处理指令后控制驱动器驱动电机运动，控制器采用AT89S52单片机设计，价格便宜；控制器通过RS232接口与上位机连接，与PCI或ISA总线的控制卡相比，安装更加方便；采用PT2262/PT2272无线编码解码芯片实现步进电机的遥控，控制成本低；电机驱动主芯片采用东芝公司TA8435H，可实现整步，半步，1/4，1/8四种细分提高控制精度；同时采用光电耦合技术，增强控制系统的抗干扰能力。

Description

两相混合步进电机控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种机械运动控制，特别涉及一种两相混合步进电机控制系统。

背景技术

两相混合步进电机以其可靠的性能，广泛应用在各种自动化控制系统中。目前，两相混合步进电机的控制系统多采用动辄几千元的PCI，ISA插槽的控制卡，以及专用的驱动器，控制成本高。

发明内容

本实用新型是针对现在两相混合步进电机控制成本高的问题，提出了一种两相混合步进电机控制系统，由两相混合步进电机控制器、驱动电路以及无线编码解码模块等几部分组成，降低步两相混合进电机的控制成本，同时满足本地控制和远距离遥控2方面的需要。

本实用新型的技术方案为：一种两相混合步进电机控制系统，包括控制器、驱动器、上位机，还包括无线遥控系统和RS232串行通信接口，无线遥控系统包括编码器、天线和解码器，PC上位机通过RS232串行通信接口向控制器发送运动控制指令，或者操作编码器将控制指令通过天线发出，解码器接收后发送运动控制指令，控制器接收运动控制指令，处理指令后，发出指令给驱动器，驱动器根据指令控制电机运动。

所述控制器选用40脚DIP封装AT89S52单片机，外接11.0592MHz晶振，控制器最多可同时接3个驱动器。

所述控制器通过电平转换芯片MAX232与PC上位机的D型9针串口连接，用于接收PC机发出的运动控制指令。

所述控制器和驱动器之间通过光耦进行电气隔离。

所述驱动器采用日本东芝公司的TA8435H芯片。

所述无线遥控系统工作在315MHz ISM波段。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型两相混合步进电机控制系统，控制器采用AT89S52单片机设计，价格便宜；控制器通过RS232接口与上位机连接，与PCI或ISA总线的控制卡相比，安装更加方便；采用PT2262/PT2272无线编码解码芯片实现步进电机的遥控，控制成本低；电机驱动主芯片采用东芝公司TA8435H，可实现整步，半步，1/4，1/8四种细分提高控制精度；同时采用光电耦合技术，增强控制系统的抗干扰能力。

附图说明

图1为本实用新型两相混合步进电机控制系统结构框图；

图2为本实用新型两相混合步进电机控制系统控制器电路原理图；

图3为本实用新型两相混合步进电机控制系统驱动器电路原理图；

图4为本实用新型两相混合步进电机控制系统驱动器PCB电路板示意图。

具体实施方式

如图1所示两相混合步进电机控制系统结构框图，系统包括无线遥控系统、控制器4、驱动器、RS232串行通信接口11和上位机12，无线遥控系统包括编码器1、天线2和解码器3，PC上位机12通过RS232串行通信接口11向控制器4发送运动控制指令，或者操作编码器1将控制指令通过天线2发出，解码器3接收后发送运动控制指令，控制器4接收运动控制指令，处理指令后，发出指令给驱动器，驱动器根据指令控制电机运动，控制器4可同时控制3个驱动器5、7、9，3个驱动器5、7、9分别控制3个电机6、8、10。

1、控制器及其硬件接口电路：如图2所示控制器电路原理图，控制器目标芯片为40脚DIP封装AT89S52单片机，价格便宜。外接11.0592MHz晶振，通过电平转换芯片MAX232与PC机的D型9针串口DB9连接，用于接收PC机发出的运动控制指令。AT89S52的P3.0(RXD)和P3.1(TXD)管脚分别与MAX232的R1OUT，TIN管脚连接。MAX232的T1OUT，RIN管脚分别与DB9的第2，3脚连接，5脚接地。AT89S52的P2.6端口输出频率1000HZ脉冲信号。P2.0，P2.2，P2.4输出方向(1/0)信号，P2.1，P2.3，P2.5输出使能(1/0)信号。ENA，DIR，PULS信号即可与步进电机驱动器的ENA，DIR和PUL端口连接，从而控制步进电机的启停，转向和转速。PUL信号由程序产生并可以修改程序而改变其频率，从而改变电机转速。

同时，为了适应恶劣环境下的远程控制操作，本发明设计了一种工作在315MHz ISM波段下的无线遥控系统。其编码解码芯片分别为PT2262和PT2272，编码器对应图2中P1单元。当按下编码芯片的任意一个按键，对应图2中P1控件的解码芯片将在相应引脚产生一高电平并输入至单片机，单片机控制模块根据程序指令将启动相应电机转动，编码器的1-6号按键分别控制三路电机的正反转6种状态。整个控制器采用JS-400K-510型稳压电源供电。图2中的C11，C12电容对稳压电源的输出做进一步滤波。

2、步进电机的驱动电路：如图3所示驱动器电路原理图，驱动电路采用日本东芝公司生产的TA8435H芯片。它是一种单片正弦细分二相步进电机驱动专用芯片，电路简单，工作可靠。我们设计的驱动器的工作电压范围从12V到40V，输出电流可达1.5A(平均)和2.5A(峰值)。22K电阻R11和470Uf电容C1组成复位电路，D1～D4快速恢复二极管用来泄放绕组电流，VCC接+5V直流电源。M1，M2通过两个单刀双掷开关S1和S2实现驱动系统整步、半步、1/4、1/8四种细分工作方式，高电平的时候是通过2K电阻接+5伏电压，低电平接地。M1，M2的高低电平对应的细分状态真值表如下：

逻辑电平	整步细分	半步细分	1/4细分	1/8细分
					M1	0	0	1	1
M2	0	1	0	1

DIR接控制器送来的方向信号；使能信号从ENABLE端口进去，PUL端口接来自于控制器的脉冲信号。为将控制器和驱动器进行电气隔离，我们通过光耦TLP521将驱动器与输入级进行了光电隔离。光耦TLP521上拉电阻R1＝R2＝R3＝330欧姆。R4、R5、R6的阻值为1K。为了系统散热的需要，我们在主芯片上安放散热片。

3、控制器印刷电路板PCB的制作：本专利使用了Altium Designer 6软件制作PCB印刷电路板。如图4所示，以控制器为例，它包含(1)单片机的最小系统，即晶振和复位电路，上图中M1为其主芯片AT89S52。(2)RS232串行通信接口。(3)无线解码芯片插座P2。右上角是5伏电源接口，四个角的焊盘起固定装置作用。另外导线宽度设置为10mil，电压和接地线加粗到30个mil，转角规则为135度，以提高线路板的电气干扰。驱动器的印刷电路板PCB的制作与控制器类似。

4、步进电机运动控制程序：在串口控制方式下，为了保证控制指令的正确传递，下位机与上必须采用一致的通信参数。在本专利中，采用业界通用的“9600，N，8，1”格式。即：9600波特率，无奇偶校验位，8位数据位，1位停止位。考虑到驱动器低电平使能和解码器输出为高电平等因素，程序必须初始化控制器I/O口的状态如下：P1＝0x00；P2＝0xFF。此外，无线遥控模式的主要代码如下：为

void timer0_ISR(void) interrupt 1//采用中断方式产生1000Hz

脉冲信号

{PUL＝！PUL；TH0＝0xFE；TL0＝0x0C；}

void main()

{……

EA＝1；ET0＝1；TR0＝1；//开中断

P1＝0x00；P2＝0xFF；//I/O口初始化

while(1)

{if(X1＝＝1)//X1键按下，步进电机正转

{DIR1＝1；ENA1＝0；}

上述程序用Keil-C51编写，并通过编程器烧写、固化到AT89S52中。用户可以直接使用。

Claims (6)

1、一种两相混合步进电机控制系统，包括控制器、驱动器、上位机，其特征在于，还包括无线遥控系统和RS232串行通信接口，无线遥控系统包括编码器、天线和解码器，PC上位机通过RS232串行通信接口向控制器发送运动控制指令，或者操作编码器将控制指令通过天线发出，解码器接收后发送运动控制指令，控制器接收运动控制指令，处理指令后，发出指令给驱动器，驱动器根据指令控制电机运动。

2、根据权利要求1所述两相混合步进电机控制系统，其特征在于，所述控制器选用40脚DIP封装AT89S52单片机，外接11.0592MHz晶振，控制器最多可同时接3个驱动器。

3、根据权利要求1所述两相混合步进电机控制系统，其特征在于，所述控制器通过电平转换芯片MAX232与PC上位机的D型9针串口连接，用于接收PC机发出的运动控制指令。

4、根据权利要求1所述两相混合步进电机控制系统，其特征在于，所述控制器和驱动器之间通过光耦进行电气隔离。

5、根据权利要求1所述两相混合步进电机控制系统，其特征在于，所述驱动器采用日本东芝公司的TA8435H芯片。

6、根据权利要求1所述两相混合步进电机控制系统，其特征在于，所述无线遥控系统工作在315MHz ISM波段。

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