CN204993137U - 一种基于dsp的步进电机控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于DSP的步进电机控制系统，包括DSP控制模块、电源模块、电机驱动模块、电流检测模块、测速模块、触摸屏显示模块、报警模块、两相四线制步进电机。DSP控制模块作为控制核心主要产生四路PWM信号，控制步进电机的转速和转向；电流检测模块检测流过电机驱动芯片的电流，测速模块检测步进电机的转速和转向，并通过触摸屏显示出来，并通过触摸屏模块设定触摸按键；声光报警模块主要接受来自DSP的信号，当电流检测模块检测流过电机驱动芯片的电流超过额定范围时就进行报警。该系统简化了外围电路，使得步进电机响应速度快、精度高，输出转矩脉动小，测速更加准确，且大大增强了系统的可扩展性能。
Description
技术领域
本实用新型属于电机控制系统领域，尤其涉及一种基于DSP的步进电机控制系统。
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控制元件。步进电动机位置定位及速度控制精度高，具有动作灵敏、开环回路控制定位不依赖传感器、中低速时具有高转矩、高信赖性、高功率等特征,随着电子技术的飞速发展，步进电机被广泛运用于数控机床、计算装置、自动记录仪、绘图机、工业机器人、无损检测等系统及装置中，而步进电机控制系统在很大程度上决定着步进电机的性能，随着计算机技术和微电子的发展，步进电动机的需求量逐渐增加，而且对步进电机实时性和精度的要求越来越高，因此研制开发步进电机控制系统对促进自动化设备发展等各方面具有十分重要的意义。
目前，步进电机的控制系统核心大多采用单片机、显示模块常采用数码管或LCD，导致系统的外围电路比较复杂、芯片快速和高精度处理能力较差，测速不准确、步进电机的输出转矩脉动比较大、且系统可扩展性能较差等问题。
发明内容
本实用新型的目的则是为了克服现有技术的不足，提供一种基于DSP的步进电机控制系统。
为了实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：本实用新型一种基于DSP的步进电机控制系统，其特征在于：包括DSP控制模块（1）、声光报警模块（2）、电流检测模块（3）、触摸屏显示模块（4）、电机驱动模块（5）、两相四线制步进电机（6）、测速模块（7）、电源模块（8），其中DSP控制模块（1）分别与电源模块（8）、电机驱动模块（5）、电流检测模块（3）、测速模块（7）、触摸屏显示模块（4）、声光报警模块连接（2）；所述的电源模块（8）分别与电机驱动模块（5）、触摸屏显示模块（4）、声光报警模块（2）、测速模块连接（7）；所述的电机驱动模块（5）分别与电流检测模块（3）、两相四线制步进电机（6）连接；所述的两相四线制步进电机（6）与测速模块（7）连接。
进一步，所述DSP控制模块（1）中的DSP选用TMS320F28335芯片。
进一步，所述声光报警模块（2）由蜂鸣器报警电路和三色发光二极管报警电路组成。
进一步，所述电流检测模块（3）选用霍尔元件电流传感器。
进一步，所述触摸屏显示模块（4）选用TFT液晶屏彩屏模块SSD1289/ILI9341。
进一步，所述电机驱动模块（5）由一个全桥驱动电路L298芯片及其外围电路构成。
进一步，所述测速模块（7）选用型号为E6A2-CW3C的双相光电编码器。
和已有技术相比，本实用新型有益效果是：本实用新型采用DSP对步进电机进行控制，既增加了对步进电机控制的实时性和精度，同时使系统的可扩展性能增强；采用触摸屏对步进电机的转速、转向以及驱动上的电流进行控制和显示，可以代替目前大部分步进电机系统上的独立按键或键盘，大大简化了系统的外围电路；通过采用蜂鸣器和三色发光二极管报警电路提高了系统的安全性；采用光电编码器对步进电机进行测速，使其测出的速度更加精确。
附图说明
附图1为本实用新型的结构示意图。
附图2和附图3分别为本实用新型的一种基于DSP的步进电机控制系统的+12V电源电路图和+5V电源电路图。
附图4为本实用新型的一种基于DSP的步进电机控制系统的驱动电路图。
附图5和附图6分别为本实用新型的一种基于DSP的步进电机控制系统的蜂鸣器报警电路图和三色二极管报警电路。
图中：1、DSP控制模块，2、声光报警模块，3、电流检测模块，4、触摸屏显示模块，5、电机驱动模块，6、两相四线制步进电机，7、测速模块，8、电源模块。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。
图1是本实用新型提供的一种基于DSP的步进电机控制系统的结构示意图。参照图1所示，该系统包括DSP控制模块1、声光报警模块2、电流检测模块3、触摸屏显示模块4、电机驱动模块5、两相四线制步进电机6、测速模块7、电源模块8，其中DSP控制模块1分别与电源模块8、电机驱动模块5、电流检测模块3、测速模块7、触摸屏显示模块4、声光报警模块连接2；所述的电源模块8分别与电机驱动模块5、触摸屏显示模块4、声光报警模块2、测速模块连接7；所述的电机驱动模块5分别与电流检测模块3、两相四线制步进电机6连接；所述的两相四线制步进电机6与测速模块7连接。
DSP控制模块中的DSP选用TI公司的TMS320F28335芯片，该DSP芯片与以往定点DSP和单片机相比较，其具有运算精度高、功耗小、性能高、外设集成度高、数据存储空间大等优点，主要产生四路PWM信号，控制两相四线制步进电机的转向和转速，通过DSP的软件编程代替环形脉冲分配器输出控制步进电机的脉冲信号，步进电机的转动速度与DSP输出的PWM脉冲频率成正比，步进电机转动的角度大小与DSP输出的PWM脉冲数成正比，改变DSP输出的PWM脉冲顺序就可以控制步进电机的转动方向。
参照图2和图3所示，电源模块主要产生12V和5V电压，其中12V电压分别给电机驱动模块和两相四线制步进电机供电，5V电压则分别给给DSP控制模块、声光报警模块、电流检测模块、触摸屏显示模块以及测速模块供电。电源模块主要由电源变压器、整流电路、滤波电路与稳压电路四部分构成，特别在稳压电路这部分中，采用输出的电压稳定、电压精度也相对较高的78系列中的LM7812和LM7805芯片集成固定三端稳压管，这样通过家用电网电压220V供电，然后再经过电源模块转化便可轻松地得到12V和5V直流电压。
参照图3所示，电机驱动模块与DSP控制模块相连，用于接收DSP所产生的四路PWM信号并对其进行放大，然后发送给两相四线制步进电机。电机驱动模块由一个全桥驱动电路L298芯片及其外围电路构成，其中从L298的2、3脚和13、14脚（即芯片的输出端）分别与两相四线制步进电机的四根线相连，而5、7、10、12脚依次与DSP四个管脚相连，通过这一连接实现了DSP与L298以及两相四线制步进电机的串联控制。控制过程为：DSP接受来自触摸屏按键传来的信号，通过DSP输出控制信号，发送到L298驱动器，通过驱动器控制步进电机的转向和转速，电机驱动模块中很重要的一个部分是电机每一相都连接由四个二极管组成的保护电路，其重要作用就是防止由于步进电机的转速提高而产生的自感电动势损坏芯片。
两相四线制步进电机选用混合式步进电机，其型号为42BYG47-401A，转子有50个齿，每个齿距角为7.2度，步距角为0.9/1.8度，额定电流为1.5A，二相四线制步进电机的四条引线分别为红色、蓝色、绿色、黑色，其中绿色和黑色为一相（A相）、红色和蓝色为一相（B相），其中A+、A-接电机A相，B+、B-接电机B相，电机通电顺序为A—B—/A—/B—A，改变其通电相序就可以改变步进电机转向。
测速模块选用双相光电编码器，其型号为E6A2-CW3C，与DSP控制模块相连，光电编码器旋转时可输出两组脉冲信号，用于测试步进电机的的速度和转向，编码器不需要驱动电路，可直接与DSP相连，其输出时只需要接10kΩ的上拉电阻。光电编码器测出步进电机的转速和转向，通过触摸屏显示出来。
电流检测模块选用霍尔元件电流传感器，通过与DSP控制模块和电机驱动模块相连，将流过电机驱动模块的电流发送给DSP，并通过触摸屏显示出来，检测流过L298驱动芯片的电流是否超过其额定电流。
参照图4所示，声光报警模块与DSP控制模块相连，由蜂鸣器报警电路和三色发光二极管报警电路组成。在蜂鸣器报警电路中，根据蜂鸣器由作用原理得出，要想蜂鸣器正常进行发声，需要有一定的电流去驱动它，由于DSP端口输出电流比较小，所以在设计电路中增加了一个三极管，它的作用是放大电流，使电流能够驱动蜂鸣器；在三色发光二极管报警电路中采用的是三色四端共阴发光二极管，该三色LED的内部结构其实就是由三个普通的发光二极管组成，并且将它们的阴极连接到一块，当对LED不同的端口输送高电平时，发光二极管就会发出对应颜色的光。声光报警模块主要接受来自DSP的信号，当电流检测模块检测流过电机驱动芯片的电流超过额定范围时就进行报警功能，通过蜂鸣器和发光二极管的显示提醒操作人员进行相应的控制。
触摸屏显示模块选用TFT液晶屏彩屏模块SSD1289/ILI9341，与DSP控制模块相连，用于显示两相四线制步进电机的转速大小和转向以及流过电机驱动模块的电流，并设定六个触摸按键，分别控制步进电机的开始、正转、反转、加速、减速、停止等功能。
本实用新型中涉及的未说明部份与现有技术相同或采用现有技术加以实现。
Claims (7)
1.一种基于DSP的步进电机控制系统，其特征在于：包括DSP控制模块（1）、声光报警模块（2）、电流检测模块（3）、触摸屏显示模块（4）、电机驱动模块（5）、两相四线制步进电机（6）、测速模块（7）、电源模块（8），其中DSP控制模块（1）分别与电源模块（8）、电机驱动模块（5）、电流检测模块（3）、测速模块（7）、触摸屏显示模块（4）、声光报警模块连接（2）；所述的电源模块（8）分别与电机驱动模块（5）、触摸屏显示模块（4）、声光报警模块（2）、测速模块连接（7）；所述的电机驱动模块（5）分别与电流检测模块（3）、两相四线制步进电机（6）连接；所述的两相四线制步进电机（6）与测速模块（7）连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于DSP的步进电机控制系统，其特征在于：所述DSP控制模块（1）中的DSP选用TMS320F28335芯片。
3.根据权利要求1所述的一种基于DSP的步进电机控制系统，其特征在于：所述声光报警模块（2）由蜂鸣器报警电路和三色发光二极管报警电路组成。
4.根据权利要求1所述的一种基于DSP的步进电机控制系统，其特征在于：所述电流检测模块（3）选用霍尔元件电流传感器。
5.根据权利要求1所述的一种基于DSP的步进电机控制系统，其特征在于：所述触摸屏显示模块（4）选用选用TFT液晶屏彩屏模块SSD1289/ILI9341。
6.根据权利要求1所述的一种基于DSP的步进电机控制系统，其特征在于：所述电机驱动模块（5）由一个全桥驱动电路L298芯片及其外围电路构成。
7.根据权利要求1所述的一种基于DSP的步进电机控制系统，其特征在于：所述测速模块（7）选用型号为E6A2-CW3C的双相光电编码器。
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Cited By (2)
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