CN211239730U - 闭环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闭环步进电机驱动器及自动化设备，其中自动化设备所使用的闭环步进电机驱动器采用主微处理器和协微处理器的双微处理器协同工作，协微处理器可负责电机信息的获取以及处理器发给主微处理器以供进行电机控制，从而可以降低主微处理器的性能要求，同时协微处理器只需要选择满足能进行位置信息的获取及处理的新能要求的芯片即可，既能提升设计的灵活性，降低高集成化带来的设计难度和成本，以及降低选用高性能单处理器芯片对成本；同时又能满足闭环步进电机驱动器的整体性能要求，另外还可更好的避免单处理器芯片性能瓶颈导致的处理延时和发热严重的情况发生，使得闭环步进电机驱动器的通用性以及可靠性更好。

Description

闭环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，尤其涉及一种闭环步进电机驱动器及自动化设备。

背景技术

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，在对电机驱动器进行设计时，一般对考虑方向都是如何高集成化以提升电机驱动器的集成度，减小其体积。在目前的电机驱动器领域，一般都仅设置一个处理器来完成配置、电机位置信息收集、对电机进行控制、以及各种监测、报警等，为了实现上述功能，不得不选用功能强大的处理器芯片，既增加了成本，又降低了灵活度，尤其是单处理器芯片接口有限的情况下，还增加了设计难度，进一步提成了成本。另外，单处理器芯片仍可能面临其性能瓶颈而导致处理延时和发热较为严重的情况，导致电机驱动器应用场景受限，可靠性降低。

实用新型内容

本实用新型提供了一种闭环步进电机驱动器及自动化设备，解决电机驱动器采用高性能的单处理器芯片，导致成本高、灵活性差、容易受单处理器性能瓶颈影响的问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种闭环步进电机驱动器，包括：壳体，设于所述壳体内的驱动控制板、设置于所述驱动控制板上并依次连接的编码器反馈电路、协微处理器和主微处理器，所述闭环步进电机驱动器还包括与所述编码器反馈电路连接的编码器接口；所述编码器反馈电路通过所述编码器接口获取闭环电机的电机信息，并发给所述协微处理器；所述协微处理器将接收到的电机信息进行解码得到电机位置信息和/或电机速度信息后，发给所述主微处理器；所述主微处理器根据所述电机位置信息和/或电机速度信息对电机进行控制。

可选地，所述主微处理器和所述协微处理器中的至少一个为ARM处理器、DSP处理器或FPGA处理器。

可选地，所述闭环步进电机驱动器包括与所述主微处理器连接的抱闸电路，以及与所述抱闸电路连接的抱闸接口，所述抱闸电路通过所述抱闸接口与电机中的抱闸器电连接。

可选地，所述闭环步进电机驱动器还包括绕组接口、功率驱动电路和过流保护电路，所述功率驱动电路包括驱动电路和逆变桥电路，所述驱动电路与所述主微处理器相连接，所述驱动电路通过所述逆变桥电路与所述绕组接口连接，所述过流保护电路分别与所述主微处理器和所述功率驱动电路连接。

可选地，所述驱动控制板上还设置有与所述主微处理器连接的通讯地址设定电路。

可选地，所述闭环步进电机驱动器还包括与所述主微处理器连接的显示单元，所述显示单元包括电源显示单元、报警显示单元和驱动器状态信息显示单元中的至少一种。

可选地，所述闭环步进电机驱动器还包括通讯协议物理层电路及通讯接口，所述通讯接口通过所述通讯协议物理层电路与所述主微处理器连接。

可选地，所述通讯接口包括以下中的至少一种：

支持EtherCAT协议的通讯接口、支持RTEX协议的通讯接口、支持CANopen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。

可选地，所述闭环步进电机驱动器还包括连接于所述通讯协议物理层电路和所述通讯接口之间的抗干扰电路。

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闭环步进电机驱动器，以及与所述闭环步进电机驱动器连接的电机，所述闭环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闭环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设置于驱动控制板上并依次连接的编码器反馈电路、协微处理器和主微处理器，编码器反馈电路通过编码器接口与闭环步进电机驱动器壳体外的编码器连接，并通过编码器接口采集闭环电机的的电机信息，发给协微处理器；协微处理器将接收到的电机信息进行解码处理得到电机位置信息和/或电机速度信息后，发给主微处理器，主微处理器根据电机位置信息和/或电机速度信息对电机进行控制；可见，本实用新型中的闭环步进电机驱动器采用主微处理器和协微处理器的双微处理器协同工作，协微处理器可负责电机信息的获取以及处理器发给主微处理器以供进行电机控制，从而可以降低主微处理器的性能要求，同时协微处理器只需要选择满足能进行位置信息的获取及处理的新能要求的芯片即可，既能提升设计的灵活性，降低高集成化带来的设计难度和成本，以及降低选用高性能单处理器芯片对成本；同时又能满足闭环步进电机驱动器的整体性能要求，另外还可更好的避免单处理器芯片性能瓶颈导致的处理延时和发热严重的情况发生，使得闭环步进电机驱动器的通用性以及可靠性更好。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的闭环步进电机驱动器系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的抱闸电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的抗干扰电路结构示意图；

图4为本实用新型实施例二提供的高速差分输入信号处理电路示意图；

图5为本实用新型实施例二提供的低速信号输入处理电路图；

图6为本实用新型实施例二提供的低速差分输出信号处理电路图；

图7为本实用新型实施例二提供的低速单端输出信号处理电路图；

图8-1为本实用新型实施例三中的闭环步进电机驱动器立体示意图一；

图8-2为本实用新型实施例三中的闭环步进电机驱动器立体示意图二；

图8-3为本实用新型实施例三中的闭环步进电机驱动器主视图；

图8-4为本实用新型实施例三中的闭环步进电机驱动器后视图；

图8-5为本实用新型实施例三中的闭环步进电机驱动器左视图；

图8-6为本实用新型实施例三中的闭环步进电机驱动器右视图；

图8-7为本实用新型实施例三中的闭环步进电机驱动器俯视图；

图8-8为本实用新型实施例三中的闭环步进电机驱动器仰视图。

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

请参考图1，本实用新型提供了一种闭环步进电机驱动器，其包括壳体，设于壳体内的驱动控制板、设置于所述驱动控制板上内嵌有通讯协议的主微处理器1、与主微处理器1相互连接的接口集合3及通讯接口电路2；主微处理器1还连接有功率驱动电路4、通讯地址设定电路11及抱闸电路5，抱闸电路5与接口集合3相连接；闭环步进电机驱动器还包括协微处理器12，与协微处理器12连接的编码器反馈电路14，其中，接口集合3中包括编码器接口，该编码器接口用于与闭环电机启动器的壳体外的电机相连，编码器反馈电路14通过编码器接口获取编码器所采集的电机信息，并发给协微处理器12；协微处理器12将接收到的电机信息进行解码处理得到电机位置信息和/或电机速度信息后，发给主微处理器1，主微处理1器根据接收到的电机位置信息和/或电机速度信息对电机进行相应的控制。由于闭环步进电机驱动器采用主微处理器1和协微处理器12的双微处理器协同工作机制，既能降低主微处理器的性能要求，同时协微处理器只需要选择满足能进行位置信息的获取及处理的新能要求的芯片即可，因此可提升设计的灵活性，降低高集成化带来的设计难度和成本，以及降低选用高性能单处理器芯片对成本；同时又能满足闭环步进电机驱动器的整体性能要求，另外还可更好的避免单处理器芯片性能瓶颈导致的处理延时和发热严重的情况发生，使得闭环步进电机驱动器的通用性以及可靠性更好。

可选地，本实施例中的闭环步进电机驱动器可以为闭环步进电机驱动器，也可以为闭环伺服电机驱动器，具体可根据需求灵活选择设定该闭环步进电机驱动器的类型。本实施例中，编码器反馈电路14具体可通过编码器接口获取电机的编码器信号，从而将电机信息实时反馈给协微处理器12，协微处理器12则对接收到的电机信息进行解码等处理得到电机位置信息和/或电机速度信息后实时发给主微处理器1，以供主微处理器1对电机进行及时的动作修正。

应当理解的是，本实施例中，主微处理器1和协微处理器12可以根据需求选择性能对等的芯片，或者主微处理器1的性能高于协微处理器12性能的芯片，或者根据需求选择类型相同的芯片，也可根据需求选择类型不同的芯片，具体都可根据实际需求灵活选择设置。在一些应用场景中，可选择主微处理器1和协微处理器12的芯片成本之和小于单处理器芯片设计的电机驱动器中的单处理器芯片的成本。由于相对单处理器芯片增设了一个协微处理器12，且该协微处理器12可分担主微处理器1的一部分工作(应当理解的是可包括但并不限于上述位置信息的获取处理，也可根据需求灵活的调整其他需要协微处理器12分担的相关工作)，因此相对单处理器芯片而言，所提供的资源更为丰富，设计也更为灵活，且同时还可做到成本更低，可靠性及通用性更好。

可选地，在本实施例中，主微处理器和协微处理器中的至少一个可为但不限于ARM(Advanced RISC Machine)处理器、DSP(Digital Signal Processing)处理器或FPGA(Field－Programmable Gate Array)处理器。例如，一些示例中，主微处理器和协微处理器可都为ARM处理器，也即本示例中闭环步进电机驱动器采用双ARM处理器；在另一些示例中，主微处理器和协微处理器也可选择为类型不同的处理器，例如其中一个为以上示例的三种类型中的其中一种，另一个为以上示例的三种类型中的另一种等。

请参见图1所示，本实施例中的闭环步进电机驱动器还可根据应用场景需求设置与主微处理器1连接的抱闸电路5，接口集合3中则还可包括抱闸接口，抱闸电路5通过抱闸接口与电机中的抱闸器电连接。可选地，本实施例中的抱闸电路的连接方式可包括但不限于以下三种中的任意之一：

抱闸电路一端与主微处理器连接，另一端通过抱闸接口直接与抱闸器连接，且抱闸电路与闭环步进电机驱动器外部的电源连接；

抱闸电路一端与主微处理器连接，另一端依次通过上拉电阻、继电器电路、抱闸接口与抱闸器连接，且抱闸电路与闭环步进电机驱动器外部的电源连接；

抱闸电路一端与主微处理器连接，另一端通过抱闸接口直接与抱闸器连接，且抱闸电路与设置于闭环步进电机驱动器内的电源连接。

可选地，接口集合还可包括I/O接口单元，包括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。

请参考图2所示，抱闸电路5包括抱闸驱动电路51和抱闸器54。其中，抱闸驱动电路51包括隔离单元52和放大电路53，主微处理器1通过隔离单元52连接放大电路53，放大电路53用于将隔离单元52输出的电流信号放大输出至抱闸器54。通过抱闸驱动电路51直接驱动抱闸器54，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52及放大电路53与主微处理器1设于同一电路基板上。因此，闭环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52包括光电耦合器56及第一电阻R1，光电耦合器56的发光二极管的阳极与第一电阻R1的第一端电连接，光电耦合器56的发光二极管的阴极与主微处理器1电连接，第一电阻R1的第二端用于与供电电源Vcc1电连接。光电耦合器56的光敏三极管的集电极及发射极均与放大电路53电连接。由于光电耦合器56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5的响应速度及抗干扰能力。此外，光电耦合器56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56的光敏三极管替换成光敏二极管。因此，隔离单元52的结构在此不做具体限定，只要能够在主微处理器1的控制下，实现对放大电路53的控制即可。

放大电路53包括信号放大三极管Q0及第二电阻R2，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54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54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53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53的结构在此不做具体限定。

抱闸电路5还包括保护单元55，保护单元55一端连接放大电路53，另一端连接抱闸器54的电源输入端。由于抱闸器54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55，因而可提高抱闸电路5的抗干扰能力。在本实施例中，保护单元55为二极管，二极管设于电路基板14’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54的电源输入端电连接。在一种实施例中，保护单元55包括：二极管或电阻、电容组成的网络，因此，保护单元55的结构再此不做具体限定。本实用新型的保护单元55具有结构简单，可靠性高的优点。

当通电时主微处理器1输出低电平信号以驱动隔离单元52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52驱动放大电路53工作，即信号放大三极管Q0导通，抱闸器54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，主微处理器1输出高电平信号，发光二极管熄灭，隔离单元52关闭，信号放大三极管Q0截止，抱闸器54T的内部线圈没有电流经过，抱闸器54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5还包括开关单元(图中未示出)，开关单元与放大电路53串联。在本实施例中，开关单元为晶体管开关，晶体管开关与主微处理器1电连接，当主微处理器1驱动隔离单元52开启时，主微处理器1同时驱动开关单元开启，当主微处理器1控制隔离单元52关闭时，主微处理器1同时控制开关单元关闭，从而可增加抱闸电路5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，闭环步进电机驱动器的接口集合3中还可包括绕组接口，闭环步进电机驱动器还可包括功率驱动电路4和过流保护电路16，功率驱动电路4包括驱动电路41和逆变桥电路42，驱动电路41与主微处理器1相连接，驱动电路41通过逆变桥电路42与绕组接口连接，过流保护电路16分别与主微处理器16和功率驱动电路4连接，因而可较好地保护功率驱动电路4，以避免过流而烧毁的问题。因此，闭环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，请参见图1所示，接口集合3还可包括通讯接口29，通讯接口电路2可包括通讯协议物理层电路21，通讯接口29通过通讯协议物理层电路21与主微处理器1连接。应当理解的是，在本示例中，通讯接口29可以包括但不限于以下类型接口中的至少一种：

支持EtherCAT协议的通讯接口、支持RTEX协议的通讯接口、支持CANopen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，为了提升通讯接口电路2的抗干扰能力，保证信号的高质量传输，通讯接口电路2请参见图1所示，通讯接口电路2还可包括抗干扰电路22，抗干扰电路22通过物理层通讯电路21与主微处理器1电连接。从而使得闭环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，请参考图3所示，抗干扰电路22包括第一共模电感23及第一瞬态抑制二极管24，第一瞬态抑制二极管24的第一端与第一共模电感23的第一端相连，第一瞬态抑制二极管24的第二端与信息输入插座22a相连，信息输入插座22a为通讯信号的输入接口。具体地，信息输入插座22a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24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24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23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，闭环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22连接有第一变压器25，第一变压器25的第一端与第一共模电感23电连接，第一变压器25用于将第一共模电感23传过来的信号传送至主微处理器1。

可选地，抗干扰电路22还包括第二瞬态抑制二极管26及第二共模电感27，第一变压器25的第二端与第二瞬态抑制二极管26的第一端电连接，第二瞬态抑制二极管26的第二端与第二共模电感27的第一端电连接，第二共模电感27的第二端通过第一端口物理层28与主微处理器1电连接。因此，闭环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22还包括第三共模电感23a及第三瞬态抑制二极管24a，第三瞬态抑制二极管24a的第一端与第三共模电感23a的第一端相连，第三瞬态抑制二极管24a的第二端与信息输出插座22b相连，信息输出插座22b为通讯信号的输出接口。具体地，信息输出插座22b为RJ45。第三瞬态抑制二极管24a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24a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23a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，闭环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22连接有第二变压器25a，第二变压器25a的第一端与第三共模电感23a电连接，第二变压器25a用于将第三共模电感23a传过来的信号传送至主微处理器1。

可选地。抗干扰电路22还包括第四瞬态抑制二极管26a及第四共模电感27a，第二变压器25a的第二端与第四瞬态抑制二极管26a的第一端电连接，第四瞬态抑制二极管26a的第二端与第四共模电感27a的第一端电连接，第四共模电感27a的第二端通过第二端口物理层28a与主微处理器1电连接。因此，闭环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，请参见图1所示，闭环步进电机驱动器还可包括通讯地址设定电路11，其中通讯地址设定电路11与主微处理器1相连接，用于对闭环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11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。

可选地，在本实施例的一些实例中，请参见图1所示，闭环步进电机驱动器还可包括显示单元17，显示单元17与主微处理器1电连接；其中，显示单元17包括LED指示灯、数码管、液晶显示屏中的一种或几种。以便于闭环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，闭环步进电机驱动器具有操作简便的优点。例如，显示单元17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。

实施例二

在本实施的中，闭环步进电机驱动器可采用差分信号传输方式进行信号的传输，请参考图4至图7所示，闭环步进电机驱动器还包括高速差分输入信号处理电路31”、低速信号输入处理电路32”、低速差分输出信号处理电路33”、低速单端输出信号处理电路34”。在本实施例中，高速差分输入信号处理电路31”包括第一限流单元311”、防反接单元312”、第一滤波单元313”、第一高速信号隔离单元314”及第二滤波单元315”，第一限流单元311”与防反接单元312”及第一滤波单元313”电连接，第一高速信号隔离单元314”与第一滤波单元313”及第二滤波单元315”电连接。在本实施例中，第一限流单元311”的数量为两个，每个第一限流单元311”包括相互并联的第三电阻R3及第四电阻R4，第三电阻R3的第一端及第四电阻R4的第一端均与I/O接口单元33电连接，第三电阻R3的第二端及第四电阻R4的第二端均与第一高速信号隔离单元314”。

防反接单元312”包括第一二极管D1，第一二极管D1的阳极与I/O接口单元33电连接，第一二极管D1的阴极与第四电阻R4相连。第一滤波单元313”包括第一电容C1，第一电容C1与第一二极管D1并联。第二滤波单元315”包括第二电容C2、第五电阻R5及第六电阻R4，第五电阻R5的第一端与第一高速信号隔离单元314”电连接，第五电阻R5的第二端与微处理器电连接，第六电阻R4的第一端与第五电阻R5的第一端相连，第二电容C2的第一端与第五电阻R5的第二端相连，第二电容C2的第二端接地。本实用新型的高速差分输入信号处理电路31”具有结构简单及信号传输稳定可靠的优点。

低速信号输入处理电路32”包括第二限流单元321”、第三滤波单元322”、第二隔离单元323”及第四滤波单元324”，第二限流单元321”与I/O接口单元33及第二隔离单元323”电连接，第三滤波单元322”与第二限流单元321”电连接，第四滤波单元324”与第二隔离单元323”及微处理器电连接。在本实施例中，第二限流单元321”包括第七电阻R7，第七电阻R7的第一端与I/O接口单元33电连接，第七电阻R7的第二端与第二隔离单元323”电连接。第三滤波单元322”包括第三电容C3，第三电容C3的第一端与I/O接口单元33电连接，第三电容C3的第二端与第七电阻R7的第二端电连接。第四滤波单元324”包括第四电容C4，第四电容C4的第一端与第二隔离单元323”及微处理器电连接，第四电容C4的第二端接地。在本实施例中，第二限流单元321”、第三滤波单元322”、第二隔离单元323”及第四滤波单元324”的数量为若干个，可以理解的是，第二限流单元321”、第三滤波单元322”、第二隔离单元323”及第四滤波单元324”的数量可根据需要进行设置，在此不做具体限定。本实用新型的低速信号输入处理电路32”具有结构简单的优点。

低速差分输出信号处理电路33”包括第三限流单元331”、第三隔离单元332”及第一信号放大单元333”，第三限流单元331”与第三隔离单元332”电连接，第一信号放大单元333”与第三隔离单元332”电连接。在本实施例中，第三限流单元331”包括第八电阻R8，第八电阻R8的第一端接第一电源，第八电阻R8的第二端与第三隔离单元332”电连接。第一信号放大单元333”包括第一三极管Q1、第二二极管D2及第九电阻R9，第一三极管Q1的基极与第三隔离单元332”电连接，第一三极管Q1的发射极与I/O接口单元33电连接，第一三极管Q1的集电极与第三隔离单元332”及I/O接口单元33电连接。第二二极管D2的阳极与第一三极管Q1的发射极电连接，第二二极管D2的阴极与第一三极管Q1的集电极电连接。第九电阻R9的第一端与第一三极管Q1的基极相连，第九电阻R9的第二端与第一三极管Q1的发射极电连接。其信号传输稳定可靠。

低速单端输出信号处理电路34”包括第四限流单元341”、第四隔离单元342”及第二信号放大单元343”，第四限流单元341”与第四隔离单元342”电连接，第二信号放大单元343”与第四隔离单元342”电连接。在本实施例中，第四限流单元341”包括第十电阻R310，第十电阻R310的第一端接第一电源，第十电阻R310的第二端与第四隔离单元342”电连接。第二信号放大单元343”包括第二三极管Q2、第三二极管D3及第十一电阻R31，第二三极管Q2的基极与第四隔离单元342”电连接，第二三极管Q2的发射极与I/O接口单元33电连接，第二三极管Q2的集电极与第四隔离单元342”及I/O接口单元33电连接。第三二极管D3的阳极与第二三极管Q2的发射极电连接，第三二极管D3的阴极与第二三极管Q2的集电极电连接。第十一电阻R31的第一端与第二三极管Q2的基极相连，第十一电阻R31的第二端与第二三极管Q2的发射极电连接。在本实施例中，第四限流单元341”、第四隔离单元342”及第二信号放大单元343”的数量为若干个。可以理解的是，第四限流单元341”、第四隔离单元342”及第二信号放大单元343”的数量可根据需要进行设置，在此不做具体限定。

实施例三

在目前的电机驱动器上，需要设置电机绕组接口、各种I/O接口、通讯接口和电源接口等，且目前的电机驱动器上设置上述接口时，通常都是分布在电机驱动器壳体的多个侧面上设置的，这种分布式设置方式导致在电机驱动器在安装过程中，为电机驱动器设置有接口的各个侧面预留接口操作空间，不便于电机驱动器的安装以及接口的使用。对此，本实施例提供的闭环步进电机驱动器包括集中设置于壳体的同一侧、且与驱动控制板连接的接口集合，该接口集合包括通讯接口单元、I/O接口单元、电机绕组接口单元、电源接口单元、编码器接口单元。由于该接口集合中的接口集中设置在电机驱动器的同一侧，在闭环步进电机驱动器安装时只需要重点针对这一侧预留接口使用空间即可，提升了闭环步进电机驱动器安装的便利性，同时由于接口设置在同一侧，也便于接口接线和插接，因此也提升了接口使用的便利性。

为了便于理解，本实施例下面结合图8-1至图8-8所示的闭环步进电机驱动器为示例进行说明。

请参见图图8-1至图8-8所示，该闭环步进电机驱动器包括底座13，设于底座上的壳体10、设于壳体10内的驱动控制板(图中未示出)、集中设置于壳体10的同一侧、且与驱动控制板连接的接口集合3，其中，接口集合3包括通讯接口单元35、I/O接口单元34、编码器接口单元33、电机绕组接口单32元和电源接口单元31，当然，根据需求也可增加或减少相应的接口单元。在本示例中，通讯接口单元35、I/O接口单元34、编码器接口单元33、电机绕组接口单32元和电源接口单元31在壳体10的同一侧依次设置，其中：

通讯接口单元35可包括但不限于以下接口中的至少一种：

支持EtherCAT协议的通讯接口、支持RTEX协议的通讯接口、支持CANopen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。应当理解的是，本实施例中通讯接口单元可用于各种调试信息传输、也可用于各种控制信息、通信信息的传输等。且具体采用哪些协议类型的通讯接口则可根据具体需求灵活设定。

I/O接口单元34包括但不限于以下接口中的至少一种：抱闸接口、脉冲信号接口、方向信号接口、使能信号接口、报警接口，其中：

抱闸接口分别与电机中的抱闸器和电机驱动器中的抱闸电路连接，在一种示例中，抱闸电路可通过光耦单元与电机驱动器的微处理器连接；其中，抱闸电路包括有三极管和电阻；三极管的基极与光耦单元输出侧的第一端电连接，其集电极与光耦单元输出侧的第二端电连接，并共同与抱闸接口电连接，其发射极接公共接口；对于电阻其电连接在三极管Q2的基极与发射极之间。

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。

使能信号接口可供输入相应使能和非使能控制信号。

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。

可选地，在本实施例的一些实例中，请参见图8-1所示，闭环步进电机驱动器还可包括显示单元17，显示单元17与微处理器电连接；其中，显示单元17包括LED指示灯、数码管、液晶显示屏中的一种或几种。以便于闭环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，闭环步进电机驱动器具有操作简便的优点。例如，显示单元17可包括但不限于电源显示单元和报警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。在本示例中，显示单元17与接口集合3位于壳体10的同一侧，这样在安装预留查看空间时则仅需针对这一侧进行预留，可进一步提升电机驱动器安装和使用对便利性以及合理性。

可选地，在本实施例中，电机驱动器还包括与接口集合位于壳体不同侧设置的控制开关集合14，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，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14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。

请参见图8-7和图8-1所示，本示例中，控制开关集合14与接口集合3分别位于壳体的相邻侧，以便于为开关集合14预留足够的操作空间。

可选地，请参见图8-6所示，在本实施例中，壳体10的两相对侧分别设置有第一装配引导槽c及第二装配引导槽d，便于用户安装固定步进电机驱动器至指定位置，受外部环境光线的影响小，便于用户安装时盲操作，安装效率高，大大提升了用户体验。第一装配引导槽c和第二装配引导槽d的横截面积自靠近底座13的方向上逐渐增大。这样设计，便于引导螺钉顺着第一装配引导槽c和第二装配引导槽d移动并迅速与各自对应的安装卡口相固定，以及方便安装时盲操作。不需要在光线很差的机柜内用视线艰难寻找安装孔位或者借助于外部光源。此外，本发明的第一装配引导槽c和第二装配引导槽d分别置于靠近壳体10的两侧壁交界处，有效利用步进电机驱动器的结构空间，不增加步进电机驱动器安装尺寸，有效节约客户机柜空间，便于实现设备小型化。可以理解的是，第一装配引导槽c可以为圆弧形凹槽结构或圆柱形凹槽结构或棱柱形凹槽结构等。同理，第二装配引导槽d也可以为圆弧形凹槽结构或圆柱形凹槽结构或棱柱形凹槽结构等。因此，第一装配引导槽c及第二装配引导槽d的结构在此不做具体限定。

实施例四

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闭环步进电机驱动器，以及与闭环步进电机驱动器连接的电机，闭环步进电机驱动器用于控制电机。由于本实施例的闭环步进电机驱动器与上述各实施例的闭环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)

1.一种闭环步进电机驱动器，其特征在于，包括：壳体，设于所述壳体内的驱动控制板、设置于所述驱动控制板上并依次连接的编码器反馈电路、协微处理器和主微处理器，所述闭环步进电机驱动器还包括与所述编码器反馈电路连接的编码器接口，所述编码器反馈电路通过所述编码器接口获取闭环电机的电机信息，并发给所述协微处理器；所述协微处理器将接收到的电机信息进行解码得到电机位置信息和/或电机速度信息后，发给所述主微处理器；所述主微处理器根据所述电机位置信息和/或电机速度信息对电机进行控制。

2.如权利要求1所述的闭环步进电机驱动器，其特征在于，所述主微处理器和所述协微处理器中的至少一个为ARM处理器、DSP处理器或FPGA处理器。

3.如权利要求1所述的闭环步进电机驱动器，其特征在于，所述闭环步进电机驱动器包括与所述主微处理器连接的抱闸电路，以及与所述抱闸电路连接的抱闸接口，所述抱闸电路通过所述抱闸接口与电机中的抱闸器电连接。

4.如权利要求1-3任一项所述的闭环步进电机驱动器，其特征在于，所述闭环步进电机驱动器还包括绕组接口、功率驱动电路和过流保护电路；所述功率驱动电路包括驱动电路和逆变桥电路，所述驱动电路与所述主微处理器相连接，所述驱动电路通过所述逆变桥电路与所述绕组接口连接，所述过流保护电路分别与所述主微处理器和所述功率驱动电路连接。

5.如权利要求1-3任一项所述的闭环步进电机驱动器，其特征在于，所述驱动控制板上还设置有与所述主微处理器连接的通讯地址设定电路。

6.如权利要求1-3任一项所述的闭环步进电机驱动器，其特征在于，所述闭环步进电机驱动器还包括与所述主微处理器连接的显示单元，所述显示单元包括电源显示单元、报警显示单元和驱动器状态信息显示单元中的至少一种。

7.如权利要求1-3任一项所述的闭环步进电机驱动器，其特征在于，所述闭环步进电机驱动器还包括通讯协议物理层电路及通讯接口，所述通讯接口通过所述通讯协议物理层电路与所述主微处理器连接。

8.如权利要求7所述的闭环步进电机驱动器，其特征在于，所述通讯接口包括以下中的至少一种：

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。

9.如权利要求7所述的闭环步进电机驱动器，其特征在于，所述闭环步进电机驱动器还包括连接于所述通讯协议物理层电路和所述通讯接口之间的抗干扰电路。

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任一项所述的闭环步进电机驱动器，以及与所述闭环步进电机驱动器连接的电机，所述闭环步进电机驱动器用于控制所述电机。

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