專利名稱：一體化兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種一體化的兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動方法，屬于步進(jìn)電機(jī)控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在工業(yè)上的應(yīng)用，如自動剝線機(jī)、 工業(yè)機(jī)器人、雕刻機(jī)、植毛機(jī)工作臺等涉及到精確定位的場合。常用的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)主要分為兩大部分驅(qū)動模塊和控制器模塊。驅(qū)動模塊的主要作用是功率放大，控制器模塊則用于產(chǎn)生電機(jī)轉(zhuǎn)動的控制信號，控制器一般由系統(tǒng)的主控核心來充當(dāng)，其產(chǎn)生的控制信號要包括脈沖頻率、轉(zhuǎn)動方向、步數(shù)等。在復(fù)雜數(shù)控系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)數(shù)量比較多時，上述控制方法將會大量占用主控核心的資源，影響控制系統(tǒng)的實時性及靈活性。另外，復(fù)雜系統(tǒng)中會有電機(jī)與控制器距離較遠(yuǎn)的情況，這樣一來，上述控制系統(tǒng)中電機(jī)控制信號線的抗干擾設(shè)計變得復(fù)雜了，系統(tǒng)的可靠性難以得到保證。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供了一種一體化兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，有效地減少系統(tǒng)中主控核心的負(fù)擔(dān)，提高系統(tǒng)的實時性、可靠性，可以使系統(tǒng)設(shè)計變得更加靈活、方便。本實用新型的一體化兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，所采用的技術(shù)方案是將微處理器、溫度傳感器、光耦隔離模塊、采樣電阻、D/A轉(zhuǎn)換模塊、基準(zhǔn)電壓源、CAN收發(fā)器和驅(qū)動芯片一起設(shè)置在一個部件上，微處理器分別電連接溫度傳感器、光耦隔離模塊、采樣電阻、D/A轉(zhuǎn)換模塊、基準(zhǔn)電壓源、CAN收發(fā)器，光耦隔離模塊與兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片相連，溫度傳感器與驅(qū)動芯片連接，D/A轉(zhuǎn)換器連接驅(qū)動芯片。為了縮小體積，最好將微處理器、溫度傳感器、光耦隔離模塊、采樣電阻、D/A轉(zhuǎn)換模塊、基準(zhǔn)電壓源、CAN收發(fā)器和驅(qū)動芯片一起設(shè)置在兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器電路板上。本實用新型中，微處理器芯片優(yōu)選用STM32F103C6，CAN收發(fā)器芯片優(yōu)選用L9616， 電機(jī)驅(qū)動芯片優(yōu)選用SLA7033M。微處理器主要實現(xiàn)的功能有⑴產(chǎn)生兩相步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動需要的環(huán)形脈沖；⑵電機(jī)轉(zhuǎn)動方向控制；C3)電機(jī)轉(zhuǎn)動的步數(shù)控制；(4)與外部主控核心的通信；( 檢測驅(qū)動功率管的溫度、電壓、電流；(6)控制驅(qū)動電流。光耦隔離模塊完成數(shù)字信號與功率電路的隔離功能。D/A轉(zhuǎn)換器根據(jù)微處理器給出的數(shù)字量，在基準(zhǔn)電壓源的配合下輸出一個參考電壓，此參考電壓決定了驅(qū)動電流的大小。采樣電阻用于對驅(qū)動電流進(jìn)行采樣，采樣電阻兩端電壓作為功率驅(qū)動芯片的反饋輸入，此反饋電壓與參考電壓進(jìn)行比較，當(dāng)反饋電壓小于或小于參考電壓時，功率驅(qū)動芯片對內(nèi)部斬波器進(jìn)行調(diào)整，使驅(qū)動電流穩(wěn)定在設(shè)定值。溫度傳感器可以把驅(qū)動芯片的溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，直接傳至微處理器。CAN總線收發(fā)器芯片用于微處理器與CAN總線的接口電平轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)CAN總線通信。工作時，系統(tǒng)主控核心只需要通過CAN總線向本驅(qū)動器發(fā)送控制命令，驅(qū)動器即可工作，控制命令內(nèi)容包含(1)轉(zhuǎn)動方向；( 轉(zhuǎn)動步數(shù)；C3)脈沖頻率，即電機(jī)轉(zhuǎn)動速度；(4)全拍/半拍模式選擇；(5)驅(qū)動電流；(6)狀態(tài)查詢。驅(qū)動器也可以通過CAN總線將運行狀態(tài)發(fā)送到主控核心，當(dāng)驅(qū)動器溫度過高、驅(qū)動電源過壓時，驅(qū)動器自動保護(hù)，停止工作， 并向系統(tǒng)主控核心發(fā)送故障信號。所述一體化兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器擁有唯一的設(shè)備ID，可作為從設(shè)備接入控制系統(tǒng)中。系統(tǒng)主控核心通過CAN總線可以方便地控制多個所述驅(qū)動器，控制方法簡便，擴(kuò)展性好，模塊化設(shè)計方法極大地簡化系統(tǒng)軟硬件設(shè)計。本實用新型很容易完成復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)的控制，由于使用CAN總線通信，大大提高系統(tǒng)的抗干擾能力，可以滿足工業(yè)上的應(yīng)用要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。

圖1是本實用新型一體化兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)框圖；圖2本實用新型主程序流程圖。
具體實施方式
下面通過具體的實施例并結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。參見圖1，微處理器、溫度傳感器、光耦隔離模塊、采樣電阻、D/A轉(zhuǎn)換模塊、基準(zhǔn)電壓源、CAN收發(fā)器和驅(qū)動芯片一起設(shè)置在兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器電路板上，微處理器分別電連接溫度傳感器、光耦隔離模塊、采樣電阻、D/A轉(zhuǎn)換模塊、基準(zhǔn)電壓源、CAN收發(fā)器，光耦隔離模塊與兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片相連，溫度傳感器與驅(qū)動芯片連接，D/A轉(zhuǎn)換器連接驅(qū)動芯片。這里，微處理器芯片選用STM32F103C6，CAN收發(fā)器芯片選用L9616，電機(jī)驅(qū)動芯片選用 SLA7033M。CAN收發(fā)器接收主控核心發(fā)送過來的幀數(shù)據(jù)包后，再把數(shù)據(jù)包發(fā)送給微處理器。微處理器是一體化步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的核心，負(fù)責(zé)對CAN收發(fā)器傳送過來的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析， 同時做出相應(yīng)的操作，生成對應(yīng)的驅(qū)動信號和轉(zhuǎn)動方向；另一面微處理器控制D/A轉(zhuǎn)換器， 經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換輸出的電壓送給電機(jī)驅(qū)動芯片，使電機(jī)驅(qū)動芯片輸出電流恒定，同時在電機(jī)驅(qū)動芯片的輸出端加入采樣電阻，微處理器實時監(jiān)控電機(jī)驅(qū)動芯片的輸出電流，當(dāng)輸出電流大于閾值時，關(guān)閉驅(qū)動信號，保護(hù)電機(jī)驅(qū)動芯片；另外微處理器還對加在芯片電機(jī)驅(qū)動芯片上面的散熱器進(jìn)行溫度實時監(jiān)控，當(dāng)散熱片上的溫度超過預(yù)設(shè)值時關(guān)閉驅(qū)動信號，起保護(hù)電機(jī)驅(qū)動芯片的作用。微處理器對電機(jī)驅(qū)動芯片的輸出電流進(jìn)行采樣以及對溫度的實時監(jiān)控，有效的保護(hù)了電機(jī)驅(qū)動芯片，使電機(jī)驅(qū)動芯片的工作壽命更加長，工作更加穩(wěn)定。由于微處理器輸出的信號屬于弱信號，而電機(jī)驅(qū)動芯片輸出的信號是大電壓大電流信號，為了確保微處理器正常穩(wěn)定地工作，采用光耦隔離，使控制信號與驅(qū)動信號分離，同時控制和驅(qū)動兩部分的電路采用獨立的電源供電，它們之間互不干擾，信號的傳輸通過光耦傳輸。VREF為經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后的基準(zhǔn)電壓輸入端，通過調(diào)整D/A的輸出基準(zhǔn)電壓，則可調(diào)整驅(qū)動器的輸出電流的大小，使輸出電流不能超過最大值，以保護(hù)驅(qū)動芯片SLA7033M。見圖2主程序流程圖。程序開始時先初始化各個輸出端口以及各個相關(guān)的外設(shè)模塊。程序以模塊化進(jìn)行設(shè)計，主程序只需循環(huán)檢測相應(yīng)的狀態(tài)，當(dāng)對應(yīng)的狀態(tài)滿足要求時執(zhí)行相應(yīng)的操作，使得程序簡潔以及實時性更加強。當(dāng)程序出現(xiàn)異常情況時，異常處理程序檢查相應(yīng)的異常情況，判斷是那些情況出現(xiàn)異常，記錄相應(yīng)的情況，同時可以把異常情況打包成數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線，方便主控核心進(jìn)行異常情況的分析以及處理。無異常情況則檢查是否有數(shù)據(jù)包的標(biāo)志位，假如有數(shù)據(jù)包，則數(shù)據(jù)包處理程序?qū)?shù)據(jù)包進(jìn)行分析，并進(jìn)行相應(yīng)的操作。數(shù)據(jù)包處理程序具有識別是發(fā)送數(shù)據(jù)包還是接收到的數(shù)據(jù)包，如果是發(fā)送數(shù)據(jù)包， 則把相應(yīng)的數(shù)據(jù)包經(jīng)過處理生成標(biāo)準(zhǔn)報文幀格式，隨后經(jīng)過CAN收發(fā)器發(fā)送幀數(shù)據(jù)給主控核心；如果接收到的數(shù)據(jù)包則要對該數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，按照標(biāo)準(zhǔn)報文幀格式進(jìn)行提取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，以及對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，假如收到的數(shù)據(jù)里的ID和該設(shè)備號ID—致，表明是該設(shè)備的數(shù)據(jù)，即對該設(shè)備進(jìn)行操作；如果收到的數(shù)據(jù)里的ID和該設(shè)備號ID不一致，表明不是該設(shè)備的數(shù)據(jù)，則對收到的數(shù)據(jù)不處理，同時推出數(shù)據(jù)包處理程序。主程序假如沒有數(shù)據(jù)包處理或者數(shù)據(jù)包處理程序完成則檢查溫度是否超過預(yù)設(shè)值，假如已經(jīng)超過預(yù)設(shè)的值， 則執(zhí)行超溫處理程序；假如沒有超溫則往下執(zhí)行。當(dāng)沒有超溫或者超溫處理程序完成后查詢電流是否超過預(yù)設(shè)值，假如已經(jīng)超過了輸出電流的預(yù)設(shè)值則執(zhí)行調(diào)整輸出電流程序，對輸出電流輸出調(diào)整，即對D/A的輸出值進(jìn)行調(diào)整，使輸出電流減少；假如沒有超過輸出電流的預(yù)設(shè)值則返回檢查異常情況，程序進(jìn)行循環(huán)檢測。
權(quán)利要求1.一體化兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，包括驅(qū)動部分和控制部分，其特征是，將微處理器、溫度傳感器、光耦隔離模塊、采樣電阻、D/A轉(zhuǎn)換模塊、基準(zhǔn)電壓源、CAN收發(fā)器和驅(qū)動芯片一起設(shè)置在一個部件上，微處理器分別電連接溫度傳感器、光耦隔離模塊、采樣電阻、D/A轉(zhuǎn)換模塊、基準(zhǔn)電壓源、CAN收發(fā)器，光耦隔離模塊與兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片相連，溫度傳感器與驅(qū)動芯片連接，D/A轉(zhuǎn)換器連接驅(qū)動芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，其特征是，微處理器、溫度傳感器、光耦隔離模塊、采樣電阻、D/A轉(zhuǎn)換模塊、基準(zhǔn)電壓源、CAN收發(fā)器和驅(qū)動芯片一起設(shè)置在兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器電路板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一體化兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，其特征是，微處理器芯片選用STM32F103C6，CAN收發(fā)器芯片選用L9616，電機(jī)驅(qū)動芯片選用SLA7033M。
專利摘要本實用新型的一體化兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，將微處理器、溫度傳感器、光耦隔離模塊、采樣電阻、D/A轉(zhuǎn)換模塊、基準(zhǔn)電壓源、CAN收發(fā)器和驅(qū)動芯片一起設(shè)置在一個部件上，微處理器分別電連接溫度傳感器、光耦隔離模塊、采樣電阻、D/A轉(zhuǎn)換模塊、基準(zhǔn)電壓源、CAN收發(fā)器，光耦隔離模塊與兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片相連，溫度傳感器與驅(qū)動芯片連接，D/A轉(zhuǎn)換器連接驅(qū)動芯片。本實用新型很容易完成復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)的控制，有效地減少系統(tǒng)中主控核心的負(fù)擔(dān)，大大提高系統(tǒng)的抗干擾能力，提高系統(tǒng)的實時性、可靠性，可以滿足工業(yè)上的應(yīng)用要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號H02P8/12GK202068371SQ20112012027
公開日2011年12月7日 申請日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者廖志賢, 梁承福, 羅曉曙, 閉金杰 申請人:桂林宏博電子信息科技有限公司