一種基于arm平臺(tái)的模塊化步進(jìn)電機(jī)控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，具體是一種基于ARM平臺(tái)的模塊化步進(jìn)電機(jī)控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]經(jīng)過(guò)三次產(chǎn)業(yè)革命的發(fā)展，電機(jī)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)足具規(guī)模，其種類繁多且應(yīng)用廣泛，以各類電機(jī)及其孵化產(chǎn)品，如驅(qū)動(dòng)器、運(yùn)動(dòng)控制器等為支撐的產(chǎn)業(yè)鏈遍布于生產(chǎn)和生活中。其中感應(yīng)電機(jī)憑借其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，價(jià)格便宜等優(yōu)勢(shì)，在機(jī)械制造和自動(dòng)化生產(chǎn)線中普遍應(yīng)用。而步進(jìn)電機(jī)作為感應(yīng)電機(jī)的一種，已成為機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)其驅(qū)動(dòng)技術(shù)在運(yùn)行精度、速度及可靠性等方面也有了進(jìn)一步的要求。
[0003]近年來(lái)，伴隨著微電子技術(shù)大功率電力電子器件及驅(qū)動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步，步進(jìn)電機(jī)在直接數(shù)字頻率合成(DDS:Direct Digital Synthesizer)技術(shù)、自動(dòng)加減速運(yùn)行控制方案、細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)等方面的研宄也有了較大突破，各類專用驅(qū)動(dòng)器也紛紛在市場(chǎng)上出現(xiàn)。目前，日本和德國(guó)在這類產(chǎn)業(yè)中處于世界領(lǐng)先水平；國(guó)內(nèi)在經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)裝置在微機(jī)控制的中小型機(jī)床和其它自動(dòng)化裝置方面也取得了廣泛的應(yīng)用，但仍然存在效率不高，集成控制不便，基數(shù)增大時(shí)可擴(kuò)展性不強(qiáng)等缺點(diǎn)，尤其在低負(fù)載多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)裝置的精度和穩(wěn)定性仍比較落后。因而國(guó)內(nèi)每年仍會(huì)進(jìn)口大量國(guó)外產(chǎn)品，以滿足用戶的要求。
[0004]在開(kāi)環(huán)高分辨率的定位系統(tǒng)中，至今還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)更合適取代步進(jìn)電機(jī)的產(chǎn)品，特別是在一些功率相當(dāng)小的系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)更具有無(wú)可替代的主流地位。而其驅(qū)動(dòng)裝置也在朝著一體化、智能化、模塊化的方向發(fā)展，對(duì)其實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的流向和同上位的信息交換也有了較高的要求。本實(shí)用新型正是涉及一種可擴(kuò)展的單臺(tái)或多臺(tái)步進(jìn)電機(jī)控制裝置，在徐澤清、楊春光等人所設(shè)計(jì)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的基礎(chǔ)上，針對(duì)多軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的控制及工控設(shè)備上下位間的通訊，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)需求靈活配置，對(duì)于高精度步進(jìn)電機(jī)控制有重大意義。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于ARM平臺(tái)的模塊化步進(jìn)電機(jī)控制器，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問(wèn)題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0007]一種基于ARM平臺(tái)的模塊化步進(jìn)電機(jī)控制器，包括驅(qū)動(dòng)模塊、CAN總線通訊模塊、電源模塊、ARM主控系統(tǒng)和限位傳感器，所述驅(qū)動(dòng)模塊數(shù)量為η個(gè)，η的大小由實(shí)際被控系統(tǒng)所需步進(jìn)電機(jī)的數(shù)量確定，各驅(qū)動(dòng)模塊相互獨(dú)立，每個(gè)模塊可同時(shí)控制兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)，所述ARM主控系統(tǒng)分別連接CAN總線通訊模塊、電源模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、限位傳感器和警報(bào)蜂鳴器及指示燈，所述CAN總線通訊模塊還連接上位機(jī)，所述CAN總線通訊模塊內(nèi)部通過(guò)CAN總線接口電路Cl將上位機(jī)信號(hào)或ARM主控系統(tǒng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為CAN信號(hào)并中繼放大每一條CAN信號(hào)，通過(guò)CAN總線控制電路C2完成CAN協(xié)議的解析，通過(guò)CAN信號(hào)驅(qū)動(dòng)放大電路C3后輸出CAN信號(hào)，去往上位機(jī)或ARM主控系統(tǒng)，此外，預(yù)留有RS232/RS485接口電路，所述電源模塊由24V開(kāi)關(guān)電源作為總輸入，分別經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換電路U3和電壓轉(zhuǎn)換電路U4，電壓轉(zhuǎn)換電路U3通過(guò)保護(hù)電路F5為驅(qū)動(dòng)模塊分別提供DC12V和DC5V，電壓轉(zhuǎn)換電路U4通過(guò)基準(zhǔn)電壓參考電路U5為ARM主控系統(tǒng)提供高精度DC3V3，所述ARM主控系統(tǒng)包括MCU主控制器Ml、數(shù)據(jù)存貯電路U7、GP10接口電路Gpl、GP1接口電路Gp2、GP10接口電路Gp3、GP10接口電路Gp4和通訊接口電路Tl，MCU主控制器Ml內(nèi)部包括7X 16路快速I(mǎi)/O端口和4個(gè)16為定時(shí)器。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型使工業(yè)自動(dòng)化中，多軸步進(jìn)電機(jī)集成化控制變得容易，解決了一些復(fù)雜課題中，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)精度不夠，各執(zhí)行單元調(diào)度不方便等難題。本實(shí)用新型公開(kāi)的裝置使用模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)步進(jìn)電機(jī)數(shù)量的多少，驅(qū)動(dòng)模塊可自由組合，只需通過(guò)軟件配置，無(wú)需再增加其他額外硬件設(shè)備，簡(jiǎn)單、方便，節(jié)約了成本，增加了系統(tǒng)可靠性，該實(shí)用新型的出現(xiàn)，提高了自動(dòng)化生產(chǎn)效率，為步進(jìn)電機(jī)及控制器在一體化，輕便化，智能化的發(fā)展中提供了一條行之有效的途徑。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為基于ARM平臺(tái)的模塊化步進(jìn)電機(jī)控制器的電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0010]圖2為基于ARM平臺(tái)的模塊化步進(jìn)電機(jī)控制器中驅(qū)動(dòng)模塊的電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0011]圖3為基于ARM平臺(tái)的模塊化步進(jìn)電機(jī)控制器中通訊模塊的電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]圖4為基于ARM平臺(tái)的模塊化步進(jìn)電機(jī)控制器中電源模塊的電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖5為基于ARM平臺(tái)的模塊化步進(jìn)電機(jī)控制器中ARM主控系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0015]請(qǐng)參閱圖1?5，本實(shí)用新型實(shí)施例中，一種基于ARM平臺(tái)的模塊化步進(jìn)電機(jī)控制器，包括驅(qū)動(dòng)模塊、CAN總線通訊模塊、電源模塊、ARM主控系統(tǒng)和限位傳感器，所述驅(qū)動(dòng)模塊數(shù)量為η個(gè)，η的大小由實(shí)際被控系統(tǒng)所需步進(jìn)電機(jī)的數(shù)量確定，各驅(qū)動(dòng)模塊相互獨(dú)立，每個(gè)模塊可同時(shí)控制兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)，ARM主控系統(tǒng)分別連接CAN總線通訊模塊、電源模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、限位傳感器和警報(bào)蜂鳴器及指示燈，CAN總線通訊模塊還連接上位機(jī)，CAN總線通訊模塊內(nèi)部通過(guò)CAN總線接口電路Cl將上位機(jī)信號(hào)或ARM主控系統(tǒng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為CAN信號(hào)并中繼放大每一條CAN信號(hào)，通過(guò)CAN總線控制電路C2完成CAN協(xié)議的解析，通過(guò)CAN信號(hào)驅(qū)動(dòng)放大電路C3后輸出CAN信號(hào)，去往上位機(jī)或ARM主控系統(tǒng)，此外，預(yù)留有RS232/RS485接口電路，電源模塊由24V開(kāi)關(guān)電源作為總輸入，分別經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換電路U3和電壓轉(zhuǎn)換電路U4，電壓轉(zhuǎn)換電路U3通過(guò)保護(hù)電路F5為驅(qū)動(dòng)模塊分別提供DC12V和DC5V，電壓轉(zhuǎn)換電路U4通過(guò)基準(zhǔn)電壓參考電路U5為ARM主控系統(tǒng)提供高精度DC3V3，ARM主控系統(tǒng)包括MCU主控制器Μ1、數(shù)據(jù)存貯電路U7、GP1接口電路Gpl、GP1接口電路Gp2、GP10接口電路6?3、6?10接口電路6?4和通訊接口電路11，]\?^主控制器肌內(nèi)部包括7X16路快速I(mǎi)/O端口和4個(gè)16為定時(shí)器。
[0016]本實(shí)用新型的工作原理是:整個(gè)系統(tǒng)有如下三種運(yùn)行方式:第一，MCU主控制器Ml發(fā)送自動(dòng)運(yùn)行指令，讀取MCU中貯存的完整運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，各執(zhí)行單元發(fā)送數(shù)據(jù)，整個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的路徑規(guī)劃和動(dòng)作流程；第二 ；上位機(jī)Host通過(guò)CAN總線通訊模塊向MCU主控制器Ml發(fā)送指令，利用配置給各執(zhí)行單元的軟件地址，單獨(dú)向驅(qū)動(dòng)模塊或外圍設(shè)備發(fā)送指令，通過(guò)調(diào)用MCU中貯存的下位運(yùn)動(dòng)子程序，完成各執(zhí)行單元的單步調(diào)試動(dòng)作；第三，上位機(jī)Host或MCU主控制器發(fā)送回零指令，各執(zhí)行單元回到最初運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，MCU各I/O口初始化。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，隨時(shí)MCU隨時(shí)采集外圍傳感器信號(hào)，及各模塊運(yùn)行狀態(tài)，存儲(chǔ)在MCU中并向上位機(jī)反饋，電源模塊向各模塊提供所需電源電壓。
[0017]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0018]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于ARM平臺(tái)的模塊化步進(jìn)電機(jī)控制器，包括驅(qū)動(dòng)模塊、CAN總線通訊模塊、電源模塊、ARM主控系統(tǒng)和限位傳感器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)模塊數(shù)量為η個(gè)，η的大小由實(shí)際被控系統(tǒng)所需步進(jìn)電機(jī)的數(shù)量確定，各驅(qū)動(dòng)模塊相互獨(dú)立，每個(gè)模塊可同時(shí)控制兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)，所述ARM主控系統(tǒng)分別連接CAN總線通訊模塊、電源模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、限位傳感器和警報(bào)蜂鳴器及指示燈，所述CAN總線通訊模塊還連接上位機(jī)，所述CAN總線通訊模塊內(nèi)部通過(guò)CAN總線接口電路Cl將上位機(jī)信號(hào)或ARM主控系統(tǒng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為CAN信號(hào)并中繼放大每一條CAN信號(hào)，通過(guò)CAN總線控制電路C2完成CAN協(xié)議的解析，通過(guò)CAN信號(hào)驅(qū)動(dòng)放大電路C3后輸出CAN信號(hào)，去往上位機(jī)或ARM主控系統(tǒng)，此外，預(yù)留有RS232/RS485接口電路，所述電源模塊由24V開(kāi)關(guān)電源作為總輸入，分別經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換電路U3和電壓轉(zhuǎn)換電路U4,電壓轉(zhuǎn)換電路U3通過(guò)保護(hù)電路F5為驅(qū)動(dòng)模塊分別提供DC12V和DC5V，電壓轉(zhuǎn)換電路U4通過(guò)基準(zhǔn)電壓參考電路U5為ARM主控系統(tǒng)提供高精度DC3V3，所述ARM主控系統(tǒng)包括MCU主控制器Μ1、數(shù)據(jù)存貯電路U7、GP1接口電路Gpl、GP1接口電路Gp2、GP1接口電路Gp3、GP1接口電路Gp4和通訊接口電路Tl，MCU主控制器Ml內(nèi)部包括7X 16路快速I(mǎi)/O端口和4個(gè)16為定時(shí)器。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于ARM平臺(tái)的模塊化步進(jìn)電機(jī)控制器，包括驅(qū)動(dòng)模塊、CAN總線通訊模塊、電源模塊、ARM主控系統(tǒng)和限位傳感器。本實(shí)用新型使工業(yè)自動(dòng)化中，多軸步進(jìn)電機(jī)集成化控制變得容易，解決了一些復(fù)雜課題中，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)精度不夠，各執(zhí)行單元調(diào)度不方便等難題，本實(shí)用新型公開(kāi)的裝置使用模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)步進(jìn)電機(jī)數(shù)量的多少，驅(qū)動(dòng)模塊可自由組合，只需通過(guò)軟件配置，無(wú)需再增加其他額外硬件設(shè)備，簡(jiǎn)單、方便，節(jié)約了成本，增加了系統(tǒng)可靠性，該實(shí)用新型的出現(xiàn)，提高了自動(dòng)化生產(chǎn)效率，為步進(jìn)電機(jī)及控制器在一體化，輕便化，智能化的發(fā)展中提供了一條行之有效的途徑。
【IPC分類】H02P8/40
【公開(kāi)號(hào)】CN204615704
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520350714
【發(fā)明人】蘇少華, 葉曉東, 孫鵬, 莊曉明, 宋睿, 丁玲
【申請(qǐng)人】常州先進(jìn)制造技術(shù)研究所
【公開(kāi)日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年5月28日