CN210867550U - 步进电机驱动器及自动化设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种步进电机驱动器及自动化设备，将调试接口单元与其他接口单元分离分别设置在壳体的两侧，更便于驱动器和接口的安装使用，接口布局设置更为合理；另外，驱动控制板上设置有能兼容至少两种电压值的信号传输电路，以及控制信号传输电路在不同电压值之间切换的电压选择控制开关，以通过一路信号传输电路实现不同电压值的信号传输；也即可复用一路信号传输电路实现不同电压值的信号传输，相对现有设置两套以上相互独立的信号传输电路以实现不同电压值的信号传输方式，既能成倍的降低成本，又能提升步进电机驱动器的抗干扰性能。

Description

步进电机驱动器及自动化设备

技术领域

本实用新型涉及电机控制领域，尤其涉及一种步进电机驱动器及自动化设备。

背景技术

步进电机驱动器是一种广泛应用于工业控制和自动化生产中的产品，例如应用于3C自动化、单轴机械手、物流等多种自动化控制行业。随着应用场景以及多样化需求的增加，步进电机驱动器上接口的合理布局关系到步进电机驱动器以及接口安装和使用的便利性。

另外，随着应用场景的增加，在一些应用场景中，步进电机驱动器外接的指令信号的电压值有可能是5V，也可能是24V或者其他大小的电压值。为了使步进电机驱动器满足不同应用场景的需求，需要设置两套或多套独立的信号传输电路，一套电路用于输入5V的指令信号，另一套电路用于输入24V的指令信号，由于需要设置有两套或多套独立的信号传输电路，硬件成本较高，且步进电机驱动器易受干扰。

实用新型内容

本实用新型提供了一种步进电机驱动器及自动化设备，解决为电机驱动器提供合理的接口布局的同时，解决现有步进电机驱动器需要设置两套以上相互独立的信号传输电路而导致硬件成本高，且驱动器易受干扰的问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种步进电机驱动器，包括：底座，设于所述底座上的壳体、设于所述壳体内的驱动控制板、分别位于所述壳体两侧、且与所述驱动控制板连接的第一接口集合和第二接口集合，所述第一接口集合包括调试接口单元，所述第二接口集合包括整体呈单排设置的I/O接口单元、编码器接口单元、电机绕组接口单元和电源接口单元；

所述驱动控制板上设置有至少一路能兼容至少两种电压值的信号传输电路，以及控制所述信号传输电路在不同电压值之间切换的电压选择控制开关，以通过所述信号传输电路实现不同电压值的信号传输。

可选地，所述信号传输电路包括以下中的至少一种：

脉冲信号传输电路、方向信号传输电路。

可选地，一路所述信号传输电路包括一路阻值可变、且与所述电压选择控制开关连接的电阻匹配单元，以及一个电压选择控制开关，所述电阻匹配单元的一端与信号接口连接，另一端与所述电压选择控制开关连接，所述电压选择控制开关与步进电机驱动器的微处理器连接；

所述信号接口为脉冲信号接口或方向信号接口。

可选地，所述电压选择控制开关与所述第一接口集合位于所述壳体的同一侧。

可选地，所述I/O接口单元包括以下接口中的至少一种：

脉冲信号接口、方向信号接口、使能信号接口、报警接口、抱闸接口。

可选地，所述编码器接口单元包括至少两对差分信号输入接口。

可选地，所述I/O接口单元、编码器接口单元、电机绕组接口单元和电源接口单元在所述壳体的同一侧依次设置。

可选地，所述步进电机驱动器还包括与所述第二接口集合位于同一侧的显示单元，所述显示单元包括报警显示单元、电源显示单元和驱动器状态信息显示单元中的至少一种。

可选地，所述步进电机驱动器还包括与所述第一接口集合位于同一侧的控制开关集合，所述控制开关集合包括以下中的至少一种：

电机每圈脉冲个数(Pulse/Rev)控制组合开关、电机方向控制开关、调试模式控制开关、脉冲模式控制开关、指令滤波控制开关。

为了解决上述问题，本实用新型还提供了一种自动化设备，所述自动化设备包括如上所述的步进电机驱动器，以及与所述步进电机驱动器连接的电机，所述步进电机驱动器用于控制所述电机。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供一种步进电机驱动器及自动化设备，其中自动化设备所使用的电机驱动器包括底座，设述底座上的壳体、设于壳体内的驱动控制板、分别位于壳体两侧、且与驱动控制板连接的第一接口集合和第二接口集合，第一接口集合包括调试接口单元，第二接口集合包括整体呈单排设置的I/O接口单元、编码器接口单元、电机绕组接口单元和电源接口单元；也即将调试接口单元与其他接口单元分离分别设置在壳体的两侧，更便于驱动器和接口的安装使用，接口布局设置更为合理；

另外，驱动控制板上设置有能兼容至少两种电压值的信号传输电路，以及控制信号传输电路在不同电压值之间切换的电压选择控制开关，以通过一路信号传输电路实现不同电压值的信号传输；也即可复用一路信号传输电路实现不同电压值的信号传输，相对现有设置两套以上相互独立的信号传输电路以实现不同电压值的信号传输方式，既能成倍的降低成本，又能提升步进电机驱动器的抗干扰性能。

附图说明

图1-1为本实用新型实施例一中的步进电机驱动器立体示意图一；

图1-2为本实用新型实施例一中的步进电机驱动器立体示意图二；

图1-3为本实用新型实施例一中的步进电机驱动器主视图；

图1-4为本实用新型实施例一中的步进电机驱动器后视图；

图1-5为本实用新型实施例一中的步进电机驱动器左视图；

图1-6为本实用新型实施例一中的步进电机驱动器右视图；

图1-7为本实用新型实施例一中的步进电机驱动器俯视图；

图1-8为本实用新型实施例一中的步进电机驱动器仰视图；

图2为本实用新型实施例一提供的一路信号传输电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的两路信号传输电路结构示意图；

图4为本实用新型实施例一提供的兼容电路结构示意图。

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，所描述的实施例只是本实用新型中一部分实施例，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做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。

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例一

本实用新型提供了一种步进电机驱动器，其包括壳体，步进电机驱动器及自动化设备，其中自动化设备所使用的电机驱动器包括底座，设述底座上的壳体、设于壳体内的驱动控制板、分别位于壳体两侧、且与驱动控制板连接的第一接口集合和第二接口集合，第一接口集合包括调试接口单元，第二接口集合包括但不限于整体呈单排设置的I/O接口单元、编码器接口单元、电机绕组接口单元和电源接口单元；也即将调试接口单元与其他接口单元分离分别设置在壳体的两侧，更便于驱动器和接口的安装使用，接口布局设置更为合理。

在本实施例中的一些示例中，第二接口集合中的I/O接口单元可包括但不限于以下接口中的至少一种：脉冲信号接口、方向信号接口、使能信号接口、报警接口，其中：

脉冲信号接口可供输入相应的脉冲信号，且可选的，在一些示例中可支持输入不同电压值的脉冲信号；

方向信号接口可供输入控制电机方向的方向信号，且可选的，在一些示例中可支持输入不同电压值的方向信号；

使能信号接口可供输入相应使能和非使能控制信号，且可选的，在一些示例中可支持输入不同电压值的使能信号；

报警接口与报警电路连接，报警电路可通过光耦单元与微处理器连接，以供输出相应的报警信号。

在本实施例的一些实例中，编码器接口单元包括至少两对差分信号输入接口，也即通过差分对的方式进行编码器信号的传输，从而可提升抗干扰能力，保证信号质量的稳定传输。

在本实施例中的一些示例中，I/O接口单元、编码器接口单元、电机绕组接口单元和电源接口单元在壳体的同一侧依次设置，便于各接口单元的安装和使用。

第一接口集合包括的调试接口单元可为各种能进行调试参数传输的通讯接口，例如可为但不限于支持EtherCAT协议的通讯接口、支持RTEX协议的通讯接口、支持CAN open协议的通讯接口、支持RS485协议的通讯接口、支持RS232协议的通讯接口，USB接口。

可选地，在本实施例的一些示例中，步进电机驱动器还包括与第二接口集合位于同一侧的显示单元，该显示单元可包括但不限于报警显示单元、电源显示单元和驱动器状态信息显示单元中的至少一种。

可选地，在本实施例的一些示例中，步进电机驱动器还包括与第一接口集合位于同一侧的控制开关集合，控制开关集合包括以下中的至少一种：

电机每圈脉冲个数(Pulse/Rev)控制组合开关、电机方向控制开关、调试模式控制开关、脉冲模式控制开关、指令滤波控制开关，其中；具体可根据需求灵活设定选择。例如，一种示例中，控制开关集合包括8位的拨码开关，分别为SW1至SW8，其中，SW1至SW4联合实现电机脉冲频率的控制，SW5实现电机转向的控制，SW6实现电机驱动器调试模式的控制，SW7实现电机驱动器脉冲模式的控制，SW8用于控制电机运行平滑，增加缓冲时间。

为了便于理解，本实施例下面结合图1-1至图1-8所示的步进电机驱动器为示例做进一步说明。

请参见图1-1至图1-8所示，该步进电机驱动器包括底座2和设置于底座2上的壳体1，还包括第一接口集合和第二接口集合3，其中第一接口集合包括调试接口4，该调试接口4为USB调试接口。第二接口集合包括在壳体1的同一侧整体呈单排依次分布设置的I/O接口单元34、编码器接口单元33、电机绕组接口单元32和电源接口单元31。其中，I/O接口单元34包括依次设置的脉冲信号接口、方向信号接口、使能信号接口、报警接口，编码器接口单元33包括两对差分对输入接口。

请参见图1-1至图1-3所示，该步进电机驱动器还包括与第二接口集合3设置于壳体同一侧的显示单元50，其中显示单元50可包括但不限于LED指示灯、数码管、液晶显示屏中的一种或几种。以便于步进电机驱动器的参数设置及相关状态及参数的显示。因此，步进电机驱动器具有操作简便的优点。例如，显示单元50可包括但不限于电源显示单元、报警显示单元和驱动器状态信息显示单元中的至少一种，以便于供电情况的直观查看，以及在工作异常时的警示显示。

请参见图1-7所示，该步进电机驱动器还包括与第一接口集合设置于壳体同一侧的控制开关集合7，其包括8位的拨码开关或旋转开关，分别为SW1至SW8，其中，SW1至SW4联合实现电机脉冲频率的控制，SW5实现电机转向的控制，SW6实现电机驱动器调试模式的控制，SW7实现电机驱动器脉冲模式的控制，SW8实现脉冲信号上升沿/下降沿的控制。

在本实施例中，步进电机驱动器的驱动控制板上设置有至少一路能兼容至少两种电压值的信号传输电路，以及控制信号传输电路在不同电压值之间切换的电压选择控制开关，以通过信号传输电路实现不同电压值的信号传输。例如，请参见图1-7所示，步进电机驱动器的电压选择控制开关6可设置于第一接口集合所在的一侧，用于通过拨动到不同的位置以控制信号传输电路在不同电压值之间。应当理解的是，电压选择控制开关6可以采用拨码开关实现，也可采用单刀双掷开关或其他类型的开关实现。应当理解的是，本实施例中一路控制信号传输电路可兼容的电压值个数，以及需要兼容的电压值的具体取值可以根据需求灵活设定。例如，一种应用场景中，传输的信号的电压值有5V和24V两种规格时，则信号传输电路可设置为至少兼容5V和24V两种规格的信号传输。

应当理解的是，在本实施例中，信号传输电路根据实际需求可包括但不限于以下中的至少一种：

脉冲信号传输电路、方向信号传输电路。也即本实施例中的脉冲信号和方向信号中的至少一种可以采用两个或两个以上的电压值进行传输，以满足不同应用场景的需求，从而提升步进电机驱动器的通用性。

应当理解的是，本实施例中的信号传输电路和电压选择控制开关的具体实现方式也可以灵活设定，只要能实现上述功能即可。例如，一种示例中，一路信号传输电路包括阻值可变、且与电压选择控制开关连接的电阻匹配单元，电压选择控制开关控制电阻匹配单元输出不同的电阻值。电阻匹配单元的一端与信号接口连接，另一端与电压选择控制开关连接，电压选择控制开关与步进电机驱动器的微处理器连接。

例如，请参见图2所示，电阻匹配单元包括由R1和R2组成的两条电阻匹配电路，电压选择控制开关S可根据需求选择接通R1或R2以控制电阻匹配单元输出不同的电阻值，从而实现信号传输电路输出不同的电压值，实现不同电压值信号的传输。例如，即Du1和Du2端口将要被输入一种指令信号为第一电压值时，经过用户的手动切换，电压选择控制开关S可以切换到匹配第一电压值对应的电阻值R1；当Du1和Du2端口将要被输入一种指令信号为第二电压值时，第一电压值和第二电压值不同，电压选择控制开关S经过用户的手动切换，电压选择控制开关S可以切换到匹配第二电压值对应的电阻值R2。应当理解的是，电阻值R1和电阻值R2的具体取值可以预先设置好，且电阻值R1和电阻值R2的具体取值也可支持动态变化。

在本实施例的一些示例中，为了进一步提升安全性，信号传输电路可通过光耦单元oc1连接到步进电机驱动器的微处理器。另外，在本发明的其他实施例中，信号传输电路还可以根据被输入的指令信号的不同电压值自动切换到匹配的电阻值，也即不需要用户手动进行切换。

为了便于理解，本实施例下面结合一种具体的应用场景为示例进行说明。

在本应用场景中，由于步进电机驱动器包括能兼容至少两种电压值的信号传输电路，可用于根据指令信号的不同电压值进行不同电阻值的匹配切换。从而，能兼容至少两种电压值的信号传输电路在与外部的控制系统连接时，可以兼容不同厂家的控制系统，例如，一个厂家的控制系统输出的指令信号为5V电压大小，另外一个厂家的控制系统输出的指令信号为24V电压大小，此时通过本实施例的能兼容至少两种电压值的信号传输电路，可以兼容这两个厂家提供的控制系统，从而扩大步进电机驱动器的应用范围而且，当需要从一种电压值的指令信号切换成另外一种电压值的指令信号时，信号传输电路进行匹配切换的操作也非常简单。

请参见图2所示，在本实施例中，信号传输电路包括第一接口Du1、第二接口Du2和电阻匹配单元。在本实施例中，第一接口Du1可用于接入不同电压值的指令信号，不同电压的指令信号可以为两种不同电压值的指令信号、三种不同电压值的指令信号、四种不同电压值的指令信号或者更多种不同电压值的指令信号。指令信号可以为脉冲信号和方向信号的其中一种或两种。

在本实施例中，第一接口Du1用于接入两种不同电压值的脉冲信号，两种脉冲信号的电压值分别为5V和24V，脉冲信号最终会转变为电机的角位移。在本实施例中，第一接口Du1是步进电机驱动器用于外接其他的控制系统，控制系统发送脉冲信号给第一接口Du1，由于不同厂家的控制系统输出的脉冲信号的电压值不同，而本实施例的第一接口Du1可以用来接入不同电压值大小的脉冲信号，从而本发明的第一信号传输电路可以兼容不同厂家的控制系统。例如一个厂家的控制系统输出的脉冲信号的电压值是5V，另外一个厂家的控制系统输出的脉冲信号的电压值是24V，此时通过本发明的第一信号传输电路，可以兼容这两个厂家提供的控制系统。

在本实施例中，电阻匹配单元分别与第一接口Du1和第一光耦合器OC1的输入侧的第一端电连接，电阻匹配单元根据第一接口Du1接入指令信号的不同电压值手动或者自动切换匹配为不同的电阻值，例如当第一接口Du1接入的脉冲信号的电压值是5V时，此时电阻匹配单元切换成电阻值比较小，当第一接口Du1接入的脉冲信号的电压值是24V时，为了防止与第一信号传输电路电连接的第一光耦合器OC1损坏，此时电阻匹配单元切换成电阻值比较大。在本实施例中，电阻匹配单元通过机械开关S手动调整为不同的电阻值。

在本实施例中，第二接口Du2与第一光耦合器OC1输入侧的第二端电连接。在本实施例中，电阻匹配单元可形成两个电阻值，两个电阻值分别对应第一接口Du1接入的脉冲信号的两种不同电压值。另外，在本发明的其他实施例中，电阻匹配单元可形成多个电阻值，多个电阻值分别对应第一接口Du1接入的脉冲信号的多种不同电压值。

请继续参见图2，在本实施例中，电阻匹配单元包括一个切换开关S和两个分别与切换开关S对应连接的第一电阻R1、第二电阻R2，第一电阻R1、第二电阻R2的电阻值不同，在本实施例中第一电阻R1的电阻值小于第二电阻R2的电阻值，第一电阻R1对应第一接口Du1接入的脉冲信号的电压值为5V，第二电阻R2对应第一接口Du1接入的脉冲信号的电压值为24V。另外，在本发明的其他实施例中，电阻匹配单元还可以包括多个切换开关S和更多个分别与切换开关S对应连接的电阻。在本实施例中，当切换开关S切换到不同的位置时，切换开关S与相应位置的电阻电连接，电阻匹配单元输出不同的电阻值，例如，当第一接口Du1将要接入的脉冲信号的电压值为5V时，此时用户可以拨动切换开关S使切换开关S与第一电阻R1电连接，此时电阻匹配单元的电阻值为第一电阻R1的电阻值，当第一接口Du1将要接入的脉冲信号的电压值为24V时，此时用户可以拨动切换开关S使切换开关S与第二电阻R2电连接，此时电阻匹配单元的电阻值为第二电阻R2的电阻值。在本实施例中，切换开关S为单刀双掷切换开关。当然，在本发明的其他实施例中，当电阻匹配单元具有更多个不同电阻值的电阻时，此时切换开关S为单刀多掷切换开关。

请继续参见图2，在本实施例中，信号传输电路还包括第一电容C1，第一电容C1两端分别与第一光耦合器OC1输入侧第一端和第二端电连接，也即第一电容C1与第一光耦合器OC1并联连接。由于增加了第一电容C1，从而电阻匹配单元、第一电容C1能够形成RC滤波电路，可以提高第一信号传输电路的抗干扰性能。可选地，在本实施例中，信号传输电路还包括第一二极管D1，第一二极管D1两端分别与第一光耦合器OC1输入侧的第一端和第二端电连接。其中，第一二极管D1的正极与第一光耦合器OC1输入侧的第二端电连接，第一二极管D1的负极与第一光耦合器OC1输入侧的第一端电连接。从而，当脉冲信号接反了时，例如电压值为5V或者24V的脉冲信号接到第二接口Du2时，此时第一二极管D1直接导通，由于第一光耦合器OC1是与第一二极管D1并联的，从而施加到第一光耦合器OC1上的电压很小，从而第一光耦合器OC1不会损坏，从而当脉冲信号接反时通过接入的第一二极管D1有利于保护第一光耦合器OC1。

在本实施例的一种应用场景中，请参见图3，在本实施例中，步进电机驱动器上包括两个信号传输电路，光耦单元包括两个第一光耦合器OC1，两个第一光耦合器OC1的输入侧分别与两个信号传输电路电连接，两个第一光耦合器OC1的输出侧分别与微处理器电连接。在本实施例中，两个信号传输电路的其中一个信号传输电路(图3中上面一个信号切换电路)用于接入不同电压值的脉冲信号，另一个信号传输电路(图3中下面一个信号切换电路)用于接入不同电压的方向信号。且可通过兼容电路接入不同电压的使能信号

一般说来，同一个厂家的控制系统的输出的指令信号的电压值一般是相同的，例如指令信号的电压值要么是5V，要么是24V，或者其他大小的电压值，不会出现输出给一个接口为5V电压值的指令信号，输出给另外一个接口24V电压值的指令信号，但控制系统输出给不同接口的指令信号的种类可以不同。为了操作的简便性，在本实施例中，两个信号传输电路中的切换开关S联动动作，在这里，联动动作是指当其中一个切换开关S切换到连接5V电压值对应的第一电阻R1时，另一个切换开关S也切换到连接5V电压值对应的第一电阻R1，当其中一个切换开关S切换到连接24V电压值对应的第二电阻R2时，另一个切换开关S也切换到连接24V电压值对应的第二电阻R2。通过这样设置，可以减少用户的操作次数，方便了用户的使用。在本实施例中，两个联动动作的切换开关S为一个双刀双掷切换开关S或两个单刀双掷切换开关S组合。另外，在本发明的其他实施例中，当信号传输电路中的阻抗匹配单元具有更多个电阻时，此时，两个联动动作的切换开关S为一个双刀多掷切换开关S或两个单刀多掷切换开关S组合。

另外，为了便于理解，本实施例下面还提供一种兼容电路的实现方式为示例进行说明。请参见图4，兼容电路包括第三接口Du3、第一三极管VT1、第三电阻R3、第二二极管D2、第四电阻R4、第四接口Du4和稳压管ZD。在本实施例中，第三接口Du3可用于接入不同电压值的指令信号，不同电压值的指令信号可以为两种不同电压值的指令信号、三种不同电压值的指令信号、四种不同电压值的指令信号或者更多种不同电压值的指令信号。指令信号为使能信号。

在本实施例中，第三接口Du3用于接入两种不同电压值的使能信号，两种使能信号的电压值分别为5V、24V，此两种电压值的使能信号为用户常用的使能信号。在本实施例中，第三接口Du3是步进电机驱动器用于外接其他的控制系统，控制系统发送使能信号给第三接口Du3，由于不同厂家的控制系统输出的使能信号的电压值不同，而本实施例的第三接口Du3可以用来接入不同电压值大小的使能信号，从而本实施例的兼容电路可以兼容不同厂家的控制系统。例如一个厂家的控制系统输出的使能信号的电压值是5V，另外一个厂家的控制系统输出的使能信号的电压值是24V，此时通过本发明的兼容电路，可以兼容这两个厂家提供的控制系统，从而扩大了本发明的步进电机驱动器的应用范围。

在本实施例中，第一三极管VT1的集电极与第三接口Du3电连接，第三电阻R3的第一端与第三接口Du3电连接，第三电阻R3的第二端分别与第二二极管D2的正极、稳压管ZD的负极电连接，第二二极管D2的负极与第一三极管VT1的基极电连接，第一三极管VT1的发射级与第四电阻R4的第一端电连接，第四电阻R4的第二端与光耦合器输入侧的第一端电连接，光耦合器输入侧的第二端与稳压管ZD的正极电连接，且光耦合器输入侧的第二端与稳压管ZD的正极共同电连接到第四接口Du4。在本实施例中，稳压管ZD用于使稳压管ZD两端的电压比较稳定，例如使稳压管ZD两端的电压维持在5V左右，举例说来，当第三接口Du3输入的使能信号的电压值为5V时，此时稳压管ZD两侧的电压维持在略低于5V，当第三接口Du3输入的使能信号的电压值为24V时，此时稳压管ZD两侧的电压维持在5V左右。从而稳压管ZD两侧的电压维持比较稳定，从而第一三极管VT1的基极与第二光耦合器OC2输入侧第二端之间的电压比较稳定，进而第一三极管VT1的发射级与第二光耦合器OC2输入侧第二端之间的电压比较稳定，通过调节第四电阻R4的大小，可以确定流过第二光耦合器OC2输入侧第一端和第二端之间的电流比较稳定，即使第三接口Du3接入不同大小电压的信号，流过第二光耦合器OC2输入侧的电流整体比较稳定。从而，通过稳压管ZD的设置，且本发明的第二光耦合器OC2输入侧的第一端、第二端位于稳压管ZD的两端，从而本发明的兼容电路是恒压电路，经过稳压管ZD对第三接口Du3输入的指令信号的电压值进行降压，从而可以降低第三接口Du3处指令信号的电压值的波动，可以使稳压管ZD两侧的电压比较稳定，有利于提升兼容电路的抗干扰能力；本发明的兼容电路可以接入不同电压值的指令信号。且，在本实施例中，由于第一三极管VT1的基极与第二二极管D2电连接，从而可以提升第一三极管VT1的阈值电压，从而稳压管ZD两端的电压受到干扰而引起小的波动时，第二二极管D2也可以抵消掉这些波动，从而本实施例的兼容电路抗干扰能力进一步增强。在本实施例中，第三电阻R3用于分压作用，从而使稳压管ZD两端的电压比较稳定。

应当理解的是，本实施例中，在本实施例中，微处理器可为但不限于ARM(AdvancedRISC Machine)处理器、DSP(Digital Signal Processing)处理器或FPGA(Field－Programmable Gate Array)处理器。且可选地，在本实施例中，微处理器还可用于对电机转速进行平滑过度控制，避免电机转速突变，从而达到防抖效果。

在本实施例中，步进电机驱动器还可根据应用场景需求设置与微处理器连接的抱闸电路，第二接口集合中则还可包括抱闸接口，抱闸电路通过抱闸接口与电机中的抱闸器电连接。可选地，第二接口集合的I/O接口单元包括抱闸接口，其中抱闸接口包括第一输出接口、第二输出接口以及第三输出接口；第一输出接口用于连接抱闸器的第一端，以连接至抱闸器的电源输入端，第二输出接口用于连接抱闸器的第二端，第三输出接口用于连接抱闸器的电源接地端。通过设置第一输出接口、第二输出接口以及第三输出接口，因而较便于与抱闸器连接，从而便于使用。

在本实施例的一种示例中，抱闸电路包括抱闸驱动电路和抱闸器。其中，抱闸驱动电路包括隔离单元和放大电路，微处理器通过隔离单元连接放大电路，放大电路用于将隔离单元输出的电流信号放大输出至抱闸器。通过抱闸驱动电路直接驱动抱闸器，省去了传统的中继继电器，减少了用户接线的人工成本及继电器的成本；

可选地，隔离单元及放大电路与微处理器设于同一电路基板上。因此，步进电机驱动器具有功能结构简单紧凑，使用方便，成本低，抗干扰能力强的优点。在本实施例中，隔离单元包括光电耦合器及第一电阻，光电耦合器的发光二极管的阳极与第一电阻的第一端电连接，光电耦合器的发光二极管的阴极与微处理器电连接，第一电阻的第二端用于与供电电源Vcc1电连接。光电耦合器的光敏三极管的集电极及发射极均与放大电路电连接。由于光电耦合器具有响应速度快、占空比可任意调及抗干扰能力强的优点，因而可提高本实用新型抱闸电路的响应速度及抗干扰能力。此外，光电耦合器属电流型器件，对电压性噪声能有效地抑制。在一种实施例中，可将光电耦合器的光敏三极管替换成光敏二极管。因此，隔离单元的结构在此不做具体限定，只要能够在微处理器的控制下，实现对放大电路的控制即可。放大电路包括信号放大三极管Q0及第二电阻，信号放大三极管Q0的基极与光敏三极管的发射极电连接，信号放大三极管Q0的集电极与光敏三极管的集电极电连接，信号放大三极管Q0的集电极与第二输出接口电连接，信号放大三极管Q0的集电极通过保护单元55连接至第一输出接口，第一输出接口与外部电源Vcc2电连接。信号放大三极管Q0的发射极接地。信号放大三极管Q0的集电极还用于与抱闸器的内部线圈电连接。在本实施例中，放大电路53还可以作为控制电流信号输出至抱闸器的开关电路。第二电阻R2的第一端与信号放大三极管Q0的基极电连接，第二电阻R2的第二端与信号放大三极管Q0的发射极电连接。信号放大三极管Q0的发射极通过第三输出接口连接至外部电源Vcc2的负极。本实用新型的放大电路53具有结构简单及可靠性高的优点。在一种实施例中，放大电路包括：三极管、MOSFET晶体管或者绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)，即可以将信号放大三极管Q0替换成MOSFET晶体管或者IGBT。因此，放大电路的结构在此不做具体限定。

抱闸电路还包括保护单元，保护单元一端连接放大电路，另一端连接抱闸器的电源输入端。由于抱闸器的内部线圈为感性器件，感性器件在开关时有较大的dv/dt(电压上升速率)，会干扰到驱动器接收的指令甚至整个系统的正常运行。因此，通过设置保护单元，因而可提高抱闸电路的抗干扰能力。在本实施例中，保护单元为二极管，二极管设于电路基板上，二极管的阳极与信号放大三极管Q0的集电极相连，二极管的阴极用于与连接抱闸器的电源输入端电连接。在一种实施例中，保护单元包括：二极管或电阻、电容组成的网络，因此，保护单元的结构再此不做具体限定。

本实用新型的保护单元具有结构简单，可靠性高的优点。当通电时微处理器输出低电平信号以驱动隔离单元开启，隔离单元52的发光二极管发光，光敏三极管通道，以使隔离单元驱动放大电路工作，即信号放大三极管Q0导通，抱闸器的内部线圈有电流通过，线圈电流产生的磁场使电机轴处于自由状态。当电源切断时，微处理器输出高电平信号，发光二极管熄灭，隔离单元关闭，信号放大三极管截止，抱闸器的内部线圈没有电流经过，抱闸器处于常闭状态，电机轴处于锁死状态。在一些示例中，抱闸电路还包括开关单元(图中未示出)，开关单元与放大电路串联。在本实施例中，开关单元为晶体管开关，晶体管开关与微处理器电连接，当微处理器驱动隔离单元开启时，微处理器同时驱动开关单元开启，当微处理器控制隔离单元关闭时，微处理器同时控制开关单元关闭，从而可增加抱闸电路的可靠性。其中，晶体管开关可以包括可控硅或者场效应管等，当然，也可以为其它类型的开关，其结构在此不做具体限定。

可见，本实施例中所提供的抱闸电路至少具备以下优点：省去中继继电器，“控制电路+抱闸器”即可，结构简单，成本低；用户接线减少，降低维护工作难度；控制电路集成续流二极管，大大降低了感性器件开关带来的干扰；降低成本；对抱闸器加入PWM控制，大大降低抱闸器工作时的电流，从而降低其发热，高效环保。

在本实施例的一些示例中，步进电机驱动器的第二接口集合中还可包括绕组接口，步进电机驱动器还可包括驱动控制电路和过流保护电路，驱动控制电路包括驱动电路和逆变桥电路，驱动电路与微处理器相连接，驱动电路通过逆变桥电路与绕组接口连接，过流保护电路分别与微处理器和驱动控制电路连接，因而可较好地保护驱动控制电路，以避免过流而烧毁的问题。因此，步进电机驱动器具有运行稳定，使用寿命长的优点。

在本实施例的一些示例中，第二接口集合还可包括通讯接口，通讯接口电路可包括通讯协议物理层电路，通讯接口通过通讯协议物理层电路与微处理器连接。可选地，为了提升通讯接口电路的抗干扰能力，保证信号的高质量传输，通讯接口电路还可包括抗干扰电路，抗干扰电路通过物理层通讯电路与微处理器电连接。从而使得步进电机驱动器具有抗干扰能力强，调试方便的优点。在一种示例中，抗干扰电路包括第一共模电感及第一瞬态抑制二极管，第一瞬态抑制二极管的第一端与第一共模电感的第一端相连，第一瞬态抑制二极管的第二端与信息输入插座相连，信息输入插座为通讯信号的输入接口。具体地，信息输入插座为RJ45；RJ45是布线系统中信息插座(即通讯引出端)连接器的一种。第一瞬态抑制二极管具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力。当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，第一瞬态抑制二极管能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。第一共模电感用于过滤共模的电磁干扰信号，同时起EMI滤波的作用，用于抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射。因此，步进电机驱动器具有抗干扰能力强的优点。可选地，抗干扰电路连接有第一变压器25，第一变压器的第一端与第一共模电感电连接，第一变压器用于将第一共模电感传过来的信号传送至微处理器。可选地，抗干扰电路还包括第二瞬态抑制二极管及第二共模电感，第一变压器的第二端与第二瞬态抑制二极管的第一端电连接，第二瞬态抑制二极管的第二端与第二共模电感的第一端电连接，第二共模电感的第二端通过第一端口物理层与微处理器电连接。因此，步进电机驱动器具有抗干扰能力强的优点。可选地，抗干扰电路还包括第三共模电感及第三瞬态抑制二极管，第三瞬态抑制二极管的第一端与第三共模电感的第一端相连，第三瞬态抑制二极管的第二端与信息输出插座相连，信息输出插座为通讯信号的输出接口。具体地，信息输出插座为RJ45。第三瞬态抑制二极管具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力。当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，第三瞬态抑制二极管能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。第三共模电感用于过滤共模的电磁干扰信号，同时起EMI滤波的作用，用于抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射。因此，步进电机驱动器具有抗干扰能力强的优点。可选地，抗干扰电路连接有第二变压器，第二变压器的第一端与第三共模电感23a电连接，第二变压器用于将第三共模电感传过来的信号传送至微处理器。

可选地。抗干扰电路还包括第四瞬态抑制二极管及第四共模电感，第二变压器的第二端与第四瞬态抑制二极管的第一端电连接，第四瞬态抑制二极管的第二端与第四共模电感的第一端电连接，第四共模电感的第二端通过第二端口物理层与微处理器电连接。因此，步进电机驱动器具有抗干扰能力强的优点。

可选地，在本实施例的一些实例中，步进电机驱动器还可包括通讯地址设定电路，其中通讯地址设定电路与微处理器相连接，用于对步进电机驱动器的参数进行设置，从而较便于用户使用。可选地，通讯地址设定电路可为但不限于拨码开关单元，拨码开关单元可为旋转拨码开关或者平滑式拨码开关单元。可以理解的是，旋转拨码开关的数量可根据需要进行设置，在此不做具体限定。

实施例二

本实用新型还提供了一种自动化设备，包括：上述各实施例所示的步进电机驱动器，以及与步进电机驱动器连接的电机，步进电机驱动器用于控制电机。由于本实施例的步进电机驱动器与上述各实施例的步进电机驱动器的结构相同，因此，也具备相同的技术效果。

以上举较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了详细说明，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，此外本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的对象。综上，本说明书内容仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种步进电机驱动器，其特征在于，包括：底座，设于所述底座上的壳体、设于所述壳体内的驱动控制板、分别位于所述壳体两侧、且与所述驱动控制板连接的第一接口集合和第二接口集合，所述第一接口集合包括调试接口单元，所述第二接口集合包括整体呈单排设置的I/O接口单元、编码器接口单元、电机绕组接口单元和电源接口单元；

所述驱动控制板上设置有至少一路能兼容至少两种电压值的信号传输电路，以及控制所述信号传输电路在不同电压值之间切换的电压选择控制开关，以通过所述信号传输电路实现不同电压值的信号传输。

2.如权利要求1所述的步进电机驱动器，其特征在于，所述信号传输电路包括以下中的至少一种：

脉冲信号传输电路、方向信号传输电路。

3.如权利要求2所述的步进电机驱动器，其特征在于，一路所述信号传输电路包括一路阻值可变、且与所述电压选择控制开关连接的电阻匹配单元，以及一个电压选择控制开关，所述电阻匹配单元的一端与信号接口连接，另一端与所述电压选择控制开关连接，所述电压选择控制开关与步进电机驱动器的微处理器连接；

所述信号接口为脉冲信号接口或方向信号接口。

4.如权利要求1-3任一项所述的步进电机驱动器，其特征在于，所述电压选择控制开关与所述第一接口集合位于所述壳体的同一侧。

5.如权利要求1-3任一项所述的步进电机驱动器，其特征在于，所述I/O接口单元包括以下接口中的至少一种：

脉冲信号接口、方向信号接口、使能信号接口、报警接口、抱闸接口。

6.如权利要求1-3任一项所述的步进电机驱动器，其特征在于，所述编码器接口单元包括至少两对差分信号输入接口。

7.如权利要求1-3任一项所述的步进电机驱动器，其特征在于，所述I/O接口单元、编码器接口单元、电机绕组接口单元和电源接口单元在所述壳体的同一侧依次设置。

8.如权利要求1-3任一项所述的步进电机驱动器，其特征在于，所述步进电机驱动器还包括与所述第二接口集合位于同一侧的显示单元，所述显示单元包括报警显示单元、电源显示单元和驱动器状态信息显示单元中的至少一种。

9.如权利要求1-3任一项所述的步进电机驱动器，其特征在于，所述步进电机驱动器还包括与所述第一接口集合位于同一侧的控制开关集合，所述控制开关集合包括以下中的至少一种：

电机每圈脉冲个数控制组合开关、电机方向控制开关、调试模式控制开关、脉冲模式控制开关、指令滤波控制开关。

10.一种自动化设备，其特征在于，所述自动化设备包括如权利要求1-9任一项所述的步进电机驱动器，以及与所述步进电机驱动器连接的电机，所述步进电机驱动器用于控制所述电机。

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