CN205051614U - 步进电机驱动装置及步进电机控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种步进电机驱动装置及步进电机控制系统。通过在步进电机驱动装置设置多个不同类型的驱动器，并通过总线通信电路与主控制电路通信接收控制信号，由控制信号控制驱动步进电机运行，由此，可以驱动不同类型和参数步进电机，同时步进电机驱动装置与所述主控制电路的电路板分离地设置，使得易于对步进电机驱动装置进行更换和升级，并增减主控制电路控制的步进电机驱动装置的数量。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机技术，具体涉及一种步进电机驱动装置及步进电机控制系统。
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元件。在非超载的情况下，步进电机的转速、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。因此，步进电机广泛应用于汽车电子以及家用电器中。
不同种类的步进电机需要以不同的方式或参数进行驱动，例如，在家用电器中常用的步进电机包括小电流型步进电机和大电流型步进电机，这两种步进电机的驱动电流并不相同，现有的步进电机驱动装置通常仅能驱动一种步进电机，适用范围窄，在进行装配时会涉及多种不同的驱动装置，这增加了装配和维护的复杂性。同时，现有的步进电机控制系统将主控制电路与步进电机驱动装置集成在一起，在使用的步进电机类型改变或种类增加时，需要对电路进行整体修改，也不利于维护和升级。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种步进电机驱动装置及步进电机控制系统，以使得步进电机驱动装置具有更大的使用范围并且使得步进电机控制系统更加容易维护和升级。
第一方面，提供一种步进电机驱动装置，包括：
至少一个第一驱动器，用于驱动第一类步进电机；
至少一个第二驱动器，用于驱动第二类步进电机；
总线通信电路，与所述第一驱动器、第二驱动器连接，用于接收主控制电路发送的控制信号，并将所述控制信号发送至所述第一驱动器或第二驱动器；
其中，所述步进电机驱动装置与所述主控制电路的电路板分离地设置。
优选地，所述总线通信电路用于通过CAN总线与所述主控制电路通信。
优选地，所述步进电机驱动装置还包括：
地址电路，与所述总线通信电路连接，用于存储唯一的地址信息；
其中，所述总线通信电路用于根据所述地址信息与所述主控制电路通信。
优选地，所述步进电机驱动装置还包括：
非易失性存储装置，与所述总线通信电路连接，用于存储所述第一驱动器和所述第二驱动器的配置信息。
优选地，所述步进电机驱动装置还包括：
至少一个模数转换电路，与所述总线通信电路连接，用于对传感器采集的模拟量进行模数转换；
其中，所述总线通信电路用于向主控制电路发送模数转换后的数字信号。
第二方面，提供一种步进电机控制系统，包括：
至少一个步进电机驱动装置；以及
主控制电路，用于向所述步进电机驱动装置发送控制信号；
其中，所述步进电机驱动装置包括：
至少一个第一驱动器，用于驱动第一类步进电机；
至少一个第二驱动器，用于驱动第二类步进电机；
总线通信电路，与所述第一驱动器、第二驱动器连接，用于接收主控制电路发送的控制信号，并将所述控制信号发送至所述第一驱动器或第二驱动器；
其中，所述步进电机驱动装置与所述主控制电路的电路板分离地设置。
优选地，所述总线通信电路用于通过CAN总线与所述主控制电路通信。
优选地，所述步进电机驱动装置还包括：
地址电路，与所述总线通信电路连接，用于存储唯一的地址信息；
其中，所述总线通信电路用于根据所述地址信息与所述主控制电路通信。
优选地，所述步进电机驱动装置还包括：
非易失性存储装置，与所述总线通信电路连接，用于存储所述第一驱动器和所述第二驱动器的配置信息。
优选地，其特征在于，所述步进电机驱动装置还包括：
至少一个模数转换电路，与所述总线通信电路连接，用于对传感器采集的模拟量进行模数转换；
其中，所述总线通信电路用于向主控制电路发送模数转换后的数字信号。
本实用新型实施例通过设置多个不同类型的驱动器，并通过总线通信电路与主控制电路通信接收控制信号，由控制信号控制驱动步进电机运行，由此，可以驱动不同类型和参数步进电机，同时步进电机驱动装置与所述主控制电路的电路板分离地设置，使得易于对步进电机驱动装置进行更换和升级，并增减主控制电路控制的步进电机驱动装置的数量。
附图说明
通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1是本实用新型实施例的步进电机控制系统的示意图；
图2是本实用新型实施例的步进电机驱动装置的示意图。
具体实施方式
以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图1是本实用新型实施例的步进电机控制系统的示意图。如图1所示，步进电机控制系统包括主控制电路1和至少一个步进电机驱动装置2。
主控制电路1和至少一个步进电机驱动装置2通过总线相互连接。所述总线可以为任何现有的工业现场总线。主控制电路1和至少一个步进电机驱动装置2基于对应的总线通信协议进行相互通信。主控制电路1通过轮询或地址寻码的方式来与指定的步进电机驱动装置2通信。优选地，主控制电路1和步进电机驱动装置2通过控制器局域网络(ControllerAreaNetwork,CAN)总线相互连接。CAN总线控制器工作于多种方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权(取决于报文标识符)采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，由此，CAN总线具有可多主通信、传输速率高、通信质量好的特点。在本实用新型实施例需要主控制电路1同时控制多个电机驱动装置时，对于速率和通信距离的要求较高，使用CAN总线作为连接媒介具有较好的效果，可以使得控制的实时性增强。
在通信中，主控制电路1用于根据需要对步进电机驱动装置2之一发送对于步进电机的控制信号，步进电机的控制信号包括用于控制步进电机转动范围的脉冲信号和转动方向的信息。步进电机驱动装置2连接到步进电机M。步进电机驱动装置2在接收到所述控制信号后，根据控制信号驱动步进电机按照对应的开度和转向运行。
在一个优选实施方式中，步进电机驱动装置2还可以连接到传感器3以获取其采集的物理量。
在本实用新型实施例中，步进电机驱动装置2与主控制电路1的电路板分离地设置，也即，步进电机驱动装置2的电路板与主动电路1的电路板相互分离，由此，可以方便地对步进电机驱动装置进行更换和升级，同时也可以增减主控制电路控制的步进电机驱动装置的数量，大大提高了系统的灵活性和可维护性。
图2是本实用新型实施例的步进电机驱动装置的示意图。如图2所示，所述步进电机驱动装置2包括至少一个第一驱动器21、至少一个第二驱动器22以及总线通信电路23。
其中，第一驱动器21用于驱动第一类步进电机。而第二驱动器22用于驱动第二类步进电机。第一类步进电机和第二类步进电机为参数或类型不同的步进电机。例如，第一类步进电机可以为小电流型步进电机，而第二类步进电机为大电流型步进电机。由于两者驱动电流不同，因此，需要由不同类型的驱动器进行驱动。在本实用新型实施例的一个优选实施方式中，第一驱动器21可以选用型号为ULN2003的通用集成电路芯片，该芯片为高压大电流达林顿晶体管阵列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统，其最大输出电流为500mA，8路输出管脚，使用其四路即可控制一个四相八拍的步进电机。由此，利用多个第一驱动器21(例如两个)可以驱动多个小电流型步进电机。同时，第二驱动器22可以选用意法半导体(ST)生产的型号为L6258EX的大电流电机驱动芯片进行驱动。该芯片每相最大输出电流为1.5A，通过对输入控制信号逻辑电平的控制，可以使输出控制电流按一定百分比输出，通过控制相位(PHASE)引脚信号从而控制转向。由此，可以实现对于大电流型步进电机的驱动。
总线通信电路23与第一驱动器21、第二驱动器22连接，用于接收主控制电路1发送的控制信号，并将控制信号发送至第一驱动器21或第二驱动器22。该选择可以通过设置于总线通信电路23与第一驱动器21、第二驱动器22之间的切换开关实现。该切换开关可以手动设置为不同状态，从而使得控制信号被发送到第一驱动器21或第二驱动器22。
优选地，总线通信电路23用于通过CAN总线与主控制电路1通信。
同时，在进行寻址时，现有技术通常需要基于拨码方式来设置唯一标识，这难以满足驱动装置数量较大的场合。为了解决这一问题，在一个优选实施方式中，步进电机驱动装置2还包括地址电路24，其与总线通信电路连接，用于存储唯一的地址信息。地址电路24为具有预定长度唯一标识的序列码集成电路(例如MAXIM公司生产的DS2411硅序列号芯片)，总线通信电路23通过读取地址电路24中存储的唯一标识(也即地址信息)即可获得自身的唯一标识，以供通信中标识自身使用。
由此，可以大批量地生产所述步进电机驱动装置2，有效避免地址重复而导致的通信失败问题。
进一步地，在步进电机驱动装置2关闭或掉电后，第一驱动器21和第二驱动器22的配置信息会丢失。为了有效保持该配置信息，可以在步进电机驱动装置2上设置非易失性存储装置25，其用于存储第一驱动器21和第二驱动器22的配置信息。非易失性存储装置25与总线通信电路23连接，可以在电路系统掉电后仍然保存信息，其可以为EEPROM(ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory，电可擦可编程只读存储器)。
通过在步进电机驱动装置2上设置非易失性存储装置25，可有效地保存配置信息，而不必每次开机上电后通过CAN总线从主控制电路1获取配置信息，这可以增强步进电机驱动装置2的独立性，在对其进行升级或修改导致配置信息变化后，不必对主控制电路1进行改动。
进一步地，在应用步进电机进行控制场合，通常还需要对步进电机运行后环境中的物理变量进行检测以构成反馈环路，物理变量采集后需要转换为数字信号供主控制电路1进行进一步处理。现有的步进电机控制系统通常将模数转换电路设置于主控制电路中，这会占用主控制电路的资源，同时，由于在电机驱动装置与主控制电路距离较远时，模拟量的传输容易受到干扰。因此，在一个优选实施方式中，步进电机驱动装置2还设置有至少一个模数转换电路26，其用于对传感器采集的模拟量进行模数转换。同时，总线通信电路23用于向主控制电路发送模数转换后的数字信号。
由此，不占用主控制电路资源，同时可以方便地获取到物理变量对应的数字信号。
本实用新型实施例通过设置多个不同类型的驱动器，并通过总线通信电路与主控制电路通信接收控制信号，由控制信号控制驱动步进电机运行，由此，可以驱动不同类型和参数步进电机，同时步进电机驱动装置与所述主控制电路的电路板分离地设置，使得易于对步进电机驱动装置进行更换和升级，并增减主控制电路控制的步进电机驱动装置的数量。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种步进电机驱动装置，包括：
至少一个第一驱动器，用于驱动第一类步进电机；
至少一个第二驱动器，用于驱动第二类步进电机；
总线通信电路，与所述第一驱动器、第二驱动器连接，用于接收主控制电路发送的控制信号，并将所述控制信号发送至所述第一驱动器或第二驱动器；
其中，所述步进电机驱动装置与所述主控制电路的电路板分离地设置。
2.根据权利要求1所述的步进电机驱动装置，其特征在于，所述总线通信电路用于通过CAN总线与所述主控制电路通信。
3.根据权利要求1所述的步进电机驱动装置，其特征在于，还包括：
地址电路，与所述总线通信电路连接，用于存储唯一的地址信息；
其中，所述总线通信电路用于根据所述地址信息与所述主控制电路通信。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的步进电机驱动装置，其特征在于，还包括：
非易失性存储装置，与所述总线通信电路连接，用于存储所述第一驱动器和所述第二驱动器的配置信息。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的步进电机驱动装置，其特征在于，还包括：
至少一个模数转换电路，与所述总线通信电路连接，用于对传感器采集的模拟量进行模数转换；
其中，所述总线通信电路用于向主控制电路发送模数转换后的数字信号。
6.一种步进电机控制系统，包括：
至少一个步进电机驱动装置；以及
主控制电路，用于向所述步进电机驱动装置发送控制信号；
其中，所述步进电机驱动装置包括：
至少一个第一驱动器，用于驱动第一类步进电机；
至少一个第二驱动器，用于驱动第二类步进电机；
总线通信电路，与所述第一驱动器、第二驱动器连接，用于接收主控制电路发送的控制信号，并将所述控制信号发送至所述第一驱动器或第二驱动器；
其中，所述步进电机驱动装置与所述主控制电路的电路板分离地设置。
7.根据权利要求6所述的步进电机控制系统，其特征在于，所述总线通信电路用于通过CAN总线与所述主控制电路通信。
8.根据权利要求6所述的步进电机控制系统，其特征在于，所述步进电机驱动装置还包括：
地址电路，与所述总线通信电路连接，用于存储唯一的地址信息；
其中，所述总线通信电路用于根据所述地址信息与所述主控制电路通信。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的步进电机控制系统，其特征在于，所述步进电机驱动装置还包括：
非易失性存储装置，与所述总线通信电路连接，用于存储所述第一驱动器和所述第二驱动器的配置信息。
10.根据权利要求6-8中任一项所述的步进电机控制系统，其特征在于，所述步进电机驱动装置还包括：
至少一个模数转换电路，与所述总线通信电路连接，用于对传感器采集的模拟量进行模数转换；
其中，所述总线通信电路用于向主控制电路发送模数转换后的数字信号。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN105262388A (zh) * | 2015-10-15 | 2016-01-20 | 珠海格力电器股份有限公司 | 步进电机驱动装置及步进电机控制系统 |
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2015
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