CN210724612U - 一种基于32位微控制器的多功能电路板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于32位微控制器的多功能电路板，该电路板包括直流电机驱动模块、转角输入模块、I/O口输出驱动模块、压力采样单元和温度采样单元。直流电机驱动模块和转角输入模块能够精准的控制直流电机的转矩和转动方向，该电路板还将直流加热、温度监测和压力采样功能集于一体，使其应用的控制对象更加广泛。
Description
技术领域
本发明属于电路板领域，具体涉及一种基于32位微控制器的多功能电路板。
背景技术
直流电机具有优良的调速特性，调速平滑、方便、调速范围广，过载能力强，可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转，能满足生产过程中自动化系统各种不同的特殊运行要求，因此在工业生产和分析仪器的电液控制系统中，直流电机得到了广泛的应用。但目前直流电机采用的驱动电路只能控制正反转和转速，无法实现转角的测量。且随着直流电机在各个领域应用的普及，需要采集和控制的信号越来越多，对于直流电机驱动电路板的功能需求也越来越广泛，这就给对直流电机驱动电路板的提出了更高的要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于32位微控制器的多功能电路板，集成了直流电机驱动、转角测量、直流加热、压力采样和温度监测多种应用功能于一体，实现电路板的多种用途。
为达到以上目的，本发明所采用的技术方案包括：
一种基于32位微控制器的多功能电路板，所述电路板上设有MCU主控模块，及与所述的MCU主控模块连接的系统电源模块和串口通讯模块，其特征在于：所述电路板上还包括直流电机驱动模块、转角输入模块。
所述MCU主控模块采用STM32F103单片机，内部含有定时器捕捉模块、数模转换通道、电压采样通道。
所述电路板还包括和/或I/O口输出驱动模块和/或压力采样单元和/或温度采样单元。
所述的直流电机驱动模块包括可外接直流电机的H桥型电路、与H桥型电路连接的直流电机扭矩采样电路和电流电压转换和跟随保持电路，其中电流电压转换和跟随保持电路与MCU主控模块内部的电压采样通道连接。
所述的转角输入模块与MCU主控模块内部的定时器捕捉模块连接，可外接光电编码器脉冲信号。
所述的I/O口输出驱动模块包含PNP三极管组成的放大电路，可外接直流加热模块。
所述的压力采样单元包括压力信号带通滤波模块、片外ADC转换模块；压力信号带通滤波模块通过片外ADC转化模块与MCU主控模块连接。
所述的片外ADC转换模块采用ADS7816模数转换器。
温度采样单元包括基准电压模块、测温模块；测温模块与MCU主控模块内部的数模转换通道连接；基准电压模块与系统电源模块、测温模块连接；其中，所述的测温模块由三级运算放大器组成。
本发明具有以下有益效果及优点：
与传统的直流电机驱动电路板相比，本发明能够精准的控制直流电机的转矩和转动方向，同时还将直流加热、温度监测和压力采样功能集于一体，使其应用的控制对象更加广泛。
附图说明
图1是本发明的整体结构框图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。
如图所示，一种基于STM32的多功能直流电机驱动电路板，电路板上设有MCU主控模块、及与所述的MCU主控模块连接的系统电源模块、串口通讯模块、直流电机驱动模块、转角输入模块、I/O口输出驱动模块、压力采样单元和温度采样单元。所述MCU主控模块采用STM32F103单片机，内部含有定时器捕捉模块、数模转换通道、电压采样通道。
所述的直流电机驱动模块包括可外接直流电机的H桥型电路、与H桥型电路连接的直流电机扭矩采样电路和电流电压转换和跟随保持电路，其中电流电压转换和跟随保持电路与MCU主控模块内部的电压采样通道连接。直流电机通过负载输入端子接入H桥型电路，H桥型电路与直流电机扭矩采样电路连接，避免了当电机处于卡死状态时，导致电机堵转电流持续输出发热，从而烧毁直流电机绕组的现象。同时H桥型电路通过电流电压转换和跟随保持电路与MCU主控模块内部的电压采样通道连接，在MCU主控模块输出的PWM控制信号下进行电机转速的控制，并在转角输入模块的辅助下实时检测电机的转动角度，从而达到精确的控制电机运行。
转角输入模块外接光电编码器，将光电编码器输出的脉冲信号传输到MCU主控模块，利用MCU主控模块内部的定时器捕捉模块，实现对高速脉冲的计数功能，并通过脉冲与转角函数算法处理，从而可以方便的判断出当前电机旋转的角度及方向。
I/O输出驱动模块包含PNP三极管组成的放大电路，可外接直流加热模块，直流加热模块通过输入端子接入I/O输出驱动模块，MCU主控模块的弱逻辑控制信号通过I/O输出驱动模块中由PNP三极管组成的放大电路，将其放大的电流驱动信号，作为无触点开关，输出控制信号对直流加热模块进行周期性的通断控制，进而实现对负载的温度控制。
压力采样单元外接压力传感器，压力传感器的信号通过输入端子接入压力信号带通滤波模块，再通过片外ADC转换模块，将经过带通滤波处理的模拟电压信号转换为数字量信号，之后传输给MCU主控模块，用于压力的测量。所述的片外ADC转换模块采用ADS7816模数转换器。
温度采样单元包括基准电压模块、测温模块，外接温度传感器。温度传感器信号接入测温模块接，通过测温模块中的运算放大器电路将微弱的压降信号放大后，输入MCU主控模块内的数模转换通道进行温度的采集。基准电压模块与系统电源模块、测温模块连接，用于测温模块和系统电源模块的稳压。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围， 凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于32位微控制器的多功能电路板，所述电路板上设有MCU主控模块，及与所述的MCU主控模块连接的系统电源模块和串口通讯模块，其特征在于：所述电路板上还包括直流电机驱动模块、转角输入模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于32位微控制器的多功能电路板，其特征在于：所述MCU主控模块采用STM32F103单片机，内部含有定时器捕捉模块、数模转换通道、电压采样通道。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于32位微控制器的多功能电路板，其特征在于所述电路板还包括和/或I/O口输出驱动模块和/或压力采样单元和/或温度采样单元。
4.根据权利要求3所述的一种基于32位微控制器的多功能电路板，其特征在于：所述的直流电机驱动模块包括可外接直流电机的H桥型电路、与H桥型电路连接的直流电机扭矩采样电路和电流电压转换和跟随保持电路，其中电流电压转换和跟随保持电路与MCU主控模块内部的电压采样通道连接。
5.根据权利要求3所述的一种基于32位微控制器的多功能电路板，其特征在于：所述的转角输入模块与MCU主控模块内部的定时器捕捉模块连接，可外接光电编码器脉冲信号。
6.根据权利要求3所述的一种基于32位微控制器的多功能电路板，其特征在于：所述的I/O口输出驱动模块包含PNP三极管组成的放大电路，可外接直流加热模块。
7.根据权利要求3所述的一种基于32位微控制器的多功能电路板，其特征在于：所述的压力采样单元包括压力信号带通滤波模块、片外ADC转换模块；压力信号带通滤波模块通过片外ADC转化模块与MCU主控模块连接。
8.根据权利要求7所述的一种基于32位微控制器的多功能电路板，其特征在于：所述的片外ADC转换模块采用ADS7816模数转换器。
9.根据权利要求3所述的一种基于32位微控制器的多功能电路板，其特征在于：温度采样单元包括基准电压模块、测温模块；测温模块与MCU主控模块内部的数模转换通道连接；基准电压模块与系统电源模块、测温模块连接；其中，所述的测温模块由三级运算放大器组成。
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|---|---|---|---|---|
| CN114911291A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-08-16 | 深圳云存科技有限公司 | 一种硬盘空气预热器智能嵌入式控制系统 |
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| CN114911291B (zh) * | 2022-05-07 | 2023-12-19 | 深圳市联众长信科技有限公司 | 一种硬盘空气预热器智能嵌入式控制系统 |
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