CN207780545U - 一种基于rs485总线的步进驱动器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种基于RS485总线的步进驱动器，与PC机和步进电机连接，包括RS485接口芯片、地址选择开关、MCU和H桥驱动电路，MCU连接RS485接口芯片、地址选择开关和H桥驱动电路；地址选择开关设置MCU中的地址并与外部的挂载设备的地址相对应；RS485接口芯片与PC机进行RS485通讯，将PC机输出的控制指令传输给MCU；MCU根据控制指令对相应设备的工作参数进行设置和调整，输出对应的PWM脉冲给H桥驱动电路；H桥驱动电路根据PWM脉冲驱动步进电机工作。RS485通讯具有抑制共模干扰的能力，将RS485总线控制与步进驱动器结合，传输距离更远，抗干扰能力更强。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机控制领域，尤其涉及一种基于RS485总线的步进驱动器。
背景技术
目前，步进电机驱动控制器(以下简称步进驱动器)多采用脉冲加方向或者双脉冲的控制方式，且电流、细分的设置皆采用拨码开关进行调节。即便使用RS232(异步传输标准接口)进行控制，控制方式也比较单一，且通信距离短，抗干扰能力差。因此，传统的步进驱动器仅仅适合应用于中小型自动化设备中，在大型的自动化设备中使用此种步进驱动器无疑会增加设备厂商的成本投入，且会使安装调试难度加大，耗时耗力。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种基于RS485总线的步进驱动器，以解决传统步进驱动器控制方式单一，通讯距离短以及抗干扰能力差的问题。
本实用新型实施例提供一种基于RS485总线的步进驱动器，与PC机和步进电机连接，包括：RS485接口芯片、地址选择开关、MCU和H桥驱动电路，所述MCU连接RS485接口芯片、地址选择开关和H桥驱动电路，所述RS485接口芯片外接PC机，H桥驱动电路与步进电机电连接；
所述地址选择开关用于设置MCU中的地址并与外部的挂载设备的地址相对应；所述RS485接口芯片与PC机进行RS485通讯，将PC机输出的控制指令传输给MCU；MCU根据控制指令对相应设备的工作参数进行设置和调整，输出对应的PWM脉冲给H桥驱动电路；H桥驱动电路根据PWM脉冲驱动步进电机工作。
可选地，所述的基于RS485总线的步进驱动器中，所述地址选择开关为8位拨码开关，用于调节设置MCU中的通讯地址，地址可调范围为0-255
可选地，所述的基于RS485总线的步进驱动器中，所述MCU内部设置有MODBUS寄存器，MCU根据所述控制指令设置MODBUS寄存器中各地址字节对应的工作参数，计算出单次PWM周期微脉冲数，输出对应的PWM脉冲；
所述工作参数包括设备地址、电流、细分、起始速度、加减速时间、最大速度以及总脉冲数。
可选地，所述的基于RS485总线的步进驱动器中，所述步进驱动器与PC机通过网线连接，所述网线采用双绞线。
可选地，所述的基于RS485总线的步进驱动器中，所述步进驱动器还包括终端电阻和终端电阻选择开关，所述终端电阻跨接在电缆线的末端；终端电阻选择开关连接终端电阻，用于控制终端电阻与电缆线的跨接状态。
可选地，所述的基于RS485总线的步进驱动器中，所述终端电阻的阻值为120Ω。
本实用新型实施例提供的技术方案中，基于RS485总线的步进驱动器与PC机和步进电机连接，包括RS485接口芯片、地址选择开关、MCU和H桥驱动电路，所述MCU连接RS485接口芯片、地址选择开关和H桥驱动电路，所述RS485接口芯片外接PC机，H桥驱动电路与步进电机电连接；所述地址选择开关用于设置MCU中的地址并与外部的挂载设备的地址相对应；所述RS485接口芯片与PC机进行RS485通讯，将PC机输出的控制指令传输给MCU；MCU根据控制指令对相应设备的工作参数进行设置和调整，输出对应的PWM脉冲给H桥驱动电路；H桥驱动电路根据PWM脉冲驱动步进电机工作，因此相对于现有技术，本实用新型实施例进行RS485通讯，RS485通讯采用平衡发送与差分接收的方式，因此具有抑制共模干扰的能力。将RS485总线控制方式与步进驱动器有效地结合起来，即可实现可靠的远距离控制，有效解决了传统步进驱动器控制方式单一，通讯距离短，抗干扰能力差以及干扰环境下脉冲丢失的问题。
附图说明
图1为本实用新型实施例中基于RS485总线的步进驱动器的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，本实用新型实施例中提供的基于RS485总线的步进驱动器与PC机和步进电机连接，所述步进驱动器包括：RS485接口芯片10、地址选择开关20、MCU 30和H桥驱动电路40。所述MCU 30连接RS485接口芯片10、地址选择开关20和H桥驱动电路40，所述RS485接口芯片10的接口通过网线外接PC机，H桥驱动电路40与步进电机电连接。所述地址选择开关20用于设置MCU30中的地址并与外部的挂载设备的地址相对应。所述RS485接口芯片10采用RS485通讯方式与PC机进行RS485通讯，将PC机输出的控制指令传输给MCU；MCU根据控制指令对相应设备的工作参数进行设置和调整，输出对应的PWM脉冲给H桥驱动电路40。H桥驱动电路40根据PWM脉冲驱动步进电机工作。
其中，H桥驱动电路40为现有技术，此处对其具体电路结构不作详述。本实施例采用RS485接口芯片10(较佳地可采用型号为SN65HVD12的芯片)进行RS485通讯，RS485通讯采用平衡发送与差分接收的方式，因此具有抑制共模干扰的能力。将RS485总线控制方式与步进驱动器有效地结合起来，即可实现可靠的远距离控制，有效解决了传统步进驱动器控制方式单一，通讯距离短，抗干扰能力差以及干扰环境下脉冲丢失的问题。
本实施例中，所述MCU 30的通讯协议采用MODBUS-RTU协议，型号为GD32F190R8T6。地址选择开关20采用8位拨码开关来调节设置MCU 30中的通讯地址，其地址可调范围为0-255，其中0地址为系统保留，1-255为用户开放使用。一个通讯地址存储一个挂载设备的设备地址，通过8位拨码开关调出一个值(相当于地址)，则MCU根据该值查找出对应的挂载设备，后续对该挂载设备进行控制。通过地址选择开关20的设置可以实现200以上的挂载设备控制。
本实施例中，MCU 30根据PC机输出的控制指令来设置内部的MODBUS寄存器中、各地址字节对应的设备地址、电流、细分、起始速度、加减速时间、最大速度以及总脉冲数等工作参数，计算出单次PWM周期微脉冲数，输出对应的PWM脉冲，从而实现对指定挂载设备的相应工作状态(电流大小、电流细分、速度大小等)的控制。
进一步实施例中，所述步进驱动器与PC机通过网线连接，所述网线采用双绞线。同时，所述步进驱动器还包括终端电阻50和终端电阻选择开关60，所述终端电阻50跨接在电缆线的末端，其阻值与电缆线的特性阻抗大小相等，如120Ω。终端电阻选择开关60连接终端电阻50，用于控制终端电阻50与电缆线的跨接状态(跨接或断开连接)。当步进驱动器工作时将终端电阻50接入，能减小信号的反射，有效提高通讯的抗干扰能力，以及多轴控制下电机运行不稳定，容易失帧的问题。当步进驱动器不工作时，可断开终端电阻50与电缆线的连接，避免出现电流回路。
综上所述，本实用新型将RS485总线控制方式与传统数字型步进驱动器有效地结合起来，采用RS485通讯方式实现可靠的远距离控制，有效地解决了传统步进驱动器控制方式单一，通讯距离短，抗干扰能力差以及干扰环境下脉冲丢失的问题；通过增加终端电阻来解决多轴控制下电机运行不稳定，容易失帧的问题。该步进驱动器可以实现电流、细分、起始速度、加减速时间、最大速度以及总脉冲数等参数的多元化调节，且最多可挂载200个设备；其控制方式多样化，传输距离更远，抗干扰能力更强。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种基于RS485总线的步进驱动器，与PC机和步进电机连接，其特征在于，包括：RS485接口芯片、地址选择开关、MCU和H桥驱动电路，所述MCU连接RS485接口芯片、地址选择开关和H桥驱动电路，所述RS485接口芯片外接PC机，H桥驱动电路与步进电机电连接；
所述地址选择开关用于设置MCU中的地址并与外部的挂载设备的地址相对应；所述RS485接口芯片与PC机进行RS485通讯，将PC机输出的控制指令传输给MCU；MCU根据控制指令对相应设备的工作参数进行设置和调整，输出对应的PWM脉冲给H桥驱动电路；H桥驱动电路根据PWM脉冲驱动步进电机工作。
2.根据权利要求1所述的基于RS485总线的步进驱动器，其特征在于，所述地址选择开关为8位拨码开关，用于调节设置MCU中的通讯地址，地址可调范围为0-255。
3.根据权利要求1所述的基于RS485总线的步进驱动器，其特征在于，所述MCU内部设置有MODBUS寄存器，MCU根据所述控制指令设置MODBUS寄存器中各地址字节对应的工作参数，计算出单次PWM周期微脉冲数，输出对应的PWM脉冲；
所述工作参数包括设备地址、电流、细分、起始速度、加减速时间、最大速度以及总脉冲数。
4.根据权利要求1所述的基于RS485总线的步进驱动器，其特征在于，所述步进驱动器与PC机通过网线连接，所述网线采用双绞线。
5.根据权利要求1所述的基于RS485总线的步进驱动器，其特征在于，所述步进驱动器还包括终端电阻和终端电阻选择开关，所述终端电阻跨接在电缆线的末端；终端电阻选择开关连接终端电阻，用于控制终端电阻与电缆线的跨接状态。
6.根据权利要求5所述的基于RS485总线的步进驱动器，其特征在于，所述终端电阻的阻值为120Ω。
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| CN109474157A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-03-15 | 彭希南 | 一种基于rs485总线的数字指针驱动用步进电机 |
| CN109596153A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-09 | 彭希南 | 带usb接口的数字指针驱动器件 |
| CN111130523A (zh) * | 2019-12-14 | 2020-05-08 | 上海电机学院 | 一种基于片上系统的h桥驱动电路的ip核 |
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