CN210294835U - 三轴步进电机运动控制卡 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种三轴步进电机运动控制卡，包括电源电路、存储电路、MCU电路、电机控制电路、输出控制电路、输入采集电路、串口转USB电路、以及GPIO扩展电路；其中，电源电路、存储电路、电机控制电路、输出控制电路、输入采集电路、串口转USB电路、以及GPIO扩展电路分别与MCU电路连接，串口转USB电路还与外界上位机连接，电机控制电路还与外界电机驱动器连接。相对于现有技术，本实用新型精简了硬件资源，降低了安装空间要求，并提高了调试效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业控制卡技术领域，特别涉及一种工业控制系统中步进电机运动控制和IO采集控制的三轴步进电机运动控制卡。
背景技术
运动控制卡是利用微处理器通过驱动器来实现电机的运动控制，同时还含有各种输入、输出等功能模块。
现有的运动控制卡，接口太多，体积台大，对安装空间要求较高，不同应用下造成板卡资源的浪费。还有的控制卡去除了接线端子，使用排针接口，减小体积，却造成了接线的极大不便。
现有的控制卡的其他问题：出现故障后，无法通过肉眼进行初步分析，需要通过命令接口来判断；电机回原点动作需要上位机自行编写，实时性不高；电机运动速度对应的加速度需要多次调试才能确认。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种三轴步进电机运动控制卡，旨在精简硬件资源，降低安装空间要求，并提高调试效率。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种三轴步进电机运动控制卡，包括电源电路、存储电路、MCU电路、电机控制电路、输出控制电路、输入采集电路、串口转USB电路、以及GPIO扩展电路；
其中，所述电源电路、存储电路、电机控制电路、输出控制电路、输入采集电路、串口转USB电路、以及GPIO扩展电路分别与所述MCU电路连接，所述串口转USB电路还与外界上位机连接，所述电机控制电路还与外界电机驱动器连接。
本实用新型的进一步的技术方案是，所述输出控制电路集成通道LED直观指示输出通道状态。
本实用新型的进一步的技术方案是，所述输入采集电路集成通道LED直观指示输入通道状态。
本实用新型的进一步的技术方案是：所述输出控制电路采用ULN2803驱动芯片。
本实用新型的进一步的技术方案是，所述输入采集电路采用独立的光耦进行电平转换，用于采集两线或三线的电压型传感器和/或开关信号。
本实用新型的进一步的技术方案是，所述GPIO扩展电路用于通过GPIO引脚扩展相关模块；
所述相关模块为：温湿度采集模块、lcd显示模块、输入输出扩展模块、电压电流信号采集模块、或者步进电机控制模块。
本实用新型的进一步的技术方案是，所述MCU电路采用STM32F103VET6芯片。
本实用新型的进一步的技术方案是，所述电机控制电路采用轴控制芯片TMC429。
本实用新型的进一步的技术方案是，所述电源电路与外界电源连接。
本实用新型的有益效果是：本实用新型三轴步进电机运动控制卡通过上述技术方案，包括电源电路、存储电路、MCU电路、电机控制电路、输出控制电路、输入采集电路、串口转USB电路、以及GPIO扩展电路，相对于现有技术，精简了硬件资源，降低了安装空间要求，并提高了调试效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本实用新型三轴步进电机运动控制卡较佳实施例的电路结构示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 1 | 电源电路 | 5 | 输出控制电路 |
| 2 | 存储电路 | 6 | 输入采集电路 |
| 3 | MCU电路 | 7 | 串口转USB电路 |
| 4 | 电机控制电路 | 8 | GPIO扩展电路 |
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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。
需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
请参照图1，图1是本实用新型三轴步进电机运动控制卡较佳实施例的电路结构示意图。
如图1所示，本实施例中，所述三轴步进电机运动控制卡包括电源电路1、存储电路2、MCU电路3、电机控制电路4、输出控制电路5、输入采集电路6、串口转USB电路7、以及GPIO扩展电路8。
其中，所述电源电路1、存储电路2、电机控制电路4、输出控制电路5、输入采集电路6、串口转USB电路7、以及GPIO扩展电路8分别与所述MCU电路3连接，所述串口转USB电路7还与外界上位机连接，所述电机控制电路4还与外界电机驱动器连接。
本实施例中，所述MCU电路3是控制卡的核心控制部分，主芯片STM32F103VET6使用GPIO、IIC、SPI、UART与其他相关模块进行交互，所有功能动作都由主芯片进行控制处理，同时系统指示灯能提示系统的工作状态。
相对于现有技术，本实施例精简了硬件资源，降低了安装空间要求。只集成IO控制、电机控制和数据存储功能，其他功能模块可通过牛角座引线扩展。
进一步的，本实施例中，所述电源电路1与外界电源连接，用于把输入的18V～36V电压转换为其他芯片工作所需的+5V和+3.3V电压。所述存储电路2用于把应用信息例如电机运行参数永久保存在EEPORM中。所述输出控制电路5还与外界负载、LED灯连接，所述输出控制电路5使用了大电流驱动IC ULN2803A，能控制大部分负载设备，如电池阀的开关。同时每路输出带LED指示，能实时跟踪当前输出状态。
所述输入采集电路6还板载LED灯，能实时跟踪当前输入状态。所述输入采集电路6采用独立的光耦进行电平转换，用于采集两线或三线的电压型传感器和/或开关信号。
所述串口转USB电路7把所述MCU电路3和上位机对接，上位机通过USB线发送字符串命令控制本运动卡。
所述GPIO扩展电路8用于通过GPIO引脚扩展相关模块，所述GPIO扩展电路8可以包括扩展口IIC、SPI、UART、TIMER，其中，所述相关模块例如可以为：温湿度采集模块、lcd显示模块、输入输出扩展模块、电压电流信号采集模块、或者步进电机控制模块。
所述电机控制电路4采用轴控制芯片TMC429，能实现对步进电机的精确控制的同时能快速响应限位触发动作，减少主控芯片的开销，更好地满足控制要求。
值得强调的是，本实施例中，接口元件布局相对于现有技术更加合理，电源与信号使用不一样的颜色端子加以区别，提高接线效率；每路输入输出带有LED指示灯，方便后续故障分析与调试维修；使用通俗易懂的串口字符串交互模式降低了调试人员的上手难度；运动控制卡内部集成多种回原点动作功能，能减少上位机开销；在对电机进行速度配置后，无需再配置加速度，控制卡自动匹配最佳加减速度，使电机运动更平滑；控制卡自带自检程序，串口发送命令后可进行基本模块功能的自检。
本实用新型的有益效果是：本实用新型三轴步进电机运动控制卡通过上述技术方案，包括电源电路、存储电路、MCU电路、电机控制电路、输出控制电路、输入采集电路、串口转USB电路、以及GPIO扩展电路，相对于现有技术，精简了硬件资源，降低了安装空间要求，并提高了调试效率。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种三轴步进电机运动控制卡，其特征在于，包括电源电路、存储电路、MCU电路、电机控制电路、输出控制电路、输入采集电路、串口转USB电路、以及GPIO扩展电路；
其中，所述电源电路、存储电路、电机控制电路、输出控制电路、输入采集电路、串口转USB电路、以及GPIO扩展电路分别与所述MCU电路连接，所述串口转USB电路还与外界上位机连接，所述电机控制电路还与外界电机驱动器连接。
2.根据权利要求1所述的三轴步进电机运动控制卡，其特征在于，所述输出控制电路集成通道LED直观指示输出通道状态。
3.根据权利要求1所述的三轴步进电机运动控制卡，其特征在于，所述输入采集电路集成通道LED直观指示输入通道状态。
4.根据权利要求1所述的三轴步进电机运动控制卡，其特征在于，所述输出控制电路采用ULN2803驱动芯片。
5.根据权利要求1所述的三轴步进电机运动控制卡，其特征在于，所述输入采集电路采用独立的光耦进行电平转换，用于采集两线或三线的电压型传感器和/或开关信号。
6.根据权利要求1所述的三轴步进电机运动控制卡，其特征在于，所述GPIO扩展电路用于通过GPIO引脚扩展相关模块；
所述相关模块为：温湿度采集模块、lcd显示模块、输入输出扩展模块、电压电流信号采集模块、或者步进电机控制模块。
7.根据权利要求1所述的三轴步进电机运动控制卡，其特征在于，所述MCU电路采用STM32F103VET6芯片。
8.根据权利要求1所述的三轴步进电机运动控制卡，其特征在于，所述电机控制电路采用轴控制芯片TMC429。
9.根据权利要求1-7任意一项所述的三轴步进电机运动控制卡，其特征在于，所述电源电路与外界电源连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921086809.5U CN210294835U (zh) | 2019-07-10 | 2019-07-10 | 三轴步进电机运动控制卡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921086809.5U CN210294835U (zh) | 2019-07-10 | 2019-07-10 | 三轴步进电机运动控制卡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN210294835U true CN210294835U (zh) | 2020-04-10 |
Family
ID=70102030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201921086809.5U Active CN210294835U (zh) | 2019-07-10 | 2019-07-10 | 三轴步进电机运动控制卡 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN210294835U (zh) |
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2019
- 2019-07-10 CN CN201921086809.5U patent/CN210294835U/zh active Active
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