步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制器及步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制器及步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器功能等同于脈沖功率放大器，運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)需要由帶有高速脈沖輸出點(diǎn)的PLC或運(yùn)動(dòng)控制板卡才能夠組成完整的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。這樣對(duì)于使用多個(gè)步進(jìn)馬達(dá)的設(shè)備，系統(tǒng)架構(gòu)十分繁雜，成本上升。
[0003]并且，該運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)最多可連接的步進(jìn)馬達(dá)數(shù)量受PLC脈沖路數(shù)或運(yùn)動(dòng)控制卡的通道數(shù)限制，通常采用傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的系統(tǒng)最大可連接16臺(tái)步進(jìn)馬達(dá)，不適用于系統(tǒng)步進(jìn)馬達(dá)數(shù)量較多的場合。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題提供一種步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制器及步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其硬件結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，并能夠適用于步進(jìn)馬達(dá)使用數(shù)量較多的場合。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制器，包括:CPU芯片、CAN接口、運(yùn)動(dòng)控制芯片、步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片以及電源接口 ；其中，所述電源接口分別電連接所述CPU芯片、所述CAN接口、所述運(yùn)動(dòng)控制芯片以及所述步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片，所述CPU芯片分別電連接所述CAN接口、所述運(yùn)動(dòng)控制芯片以及所述步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片，所述運(yùn)動(dòng)控制芯片還電連接所述步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片，所述CAN總線步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制器還包括用于電連接馬達(dá)的功率輸出接口，所述功率輸出接口相應(yīng)電連接至所述步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片。
[0006]進(jìn)一步地，所述運(yùn)動(dòng)控制芯片是步進(jìn)馬達(dá)微控制器。
[0007]進(jìn)一步地，所述運(yùn)動(dòng)控制芯片包括三個(gè)輸出端，各輸出端可分別電連接一個(gè)所述步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片。
[0008]進(jìn)一步地，所述CPU芯片與所述運(yùn)動(dòng)控制芯片和所述步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片之間均通過SPI連接。
[0009]本實(shí)用新型實(shí)施例的步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制器具有如下有益效果:步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制器包括CPU芯片、CAN接口、運(yùn)動(dòng)控制芯片、步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片及功率輸出接口，其硬件結(jié)構(gòu)簡單，成本較低；可以利用CAN總線使得一臺(tái)或多臺(tái)步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制器均連接至CAN總線，能夠適用于多個(gè)驅(qū)動(dòng)控制器并行工作的場合，系統(tǒng)功能擴(kuò)充方便，利于降低系統(tǒng)成本。另外，因?yàn)镃AN總線具有高速長距離抗干擾的功能，各步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制器反應(yīng)快、工作穩(wěn)定。
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型還提供一種步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括:如上述任一項(xiàng)實(shí)施例所述的步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制器，還包括:上位機(jī)和轉(zhuǎn)換器；所述上位機(jī)與所述轉(zhuǎn)換器電連接，所述轉(zhuǎn)換器與所述CAN接口電連接。
[0011]進(jìn)一步地，所述功率輸出接口包括第一橋臂和第二橋臂，所述第一橋臂、所述第二橋臂分別包括第一、第二、第三及第四共四個(gè)MOSFET管；所述第一橋臂中，所述第一、第二、第三及第四MOSFET管的柵極均電連接至所述步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片，所述第一、第二MOSFET管的漏極相互電連接，所述第三、第四MOSFET管的漏極亦相互電連接，所述第一、第三MOSFET管的源極分別電連接參考電壓，并且，所述第二、第四MOSFET管的源極相互電連接；所述第二橋臂中，所述第一、第二、第三及第四MOSFET管的柵極均電連接至所述步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片，所述第一、第二 MOSFET管的漏極相互電連接，所述第三、第四MOSFET管的漏極亦相互電連接，所述第一、第三MOSFET管的源極相互電連接，并且，所述第二、第四MOSFET管的源極分別接地。
[0012]進(jìn)一步地，所述步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)包括步進(jìn)馬達(dá)；所述步進(jìn)馬達(dá)電連接所述功率輸出接口。
[0013]進(jìn)一步地，所述步進(jìn)馬達(dá)包括控制所述步進(jìn)馬達(dá)自身工作的第一位置控制線圈以及第二位置控制線圈；其中，所述第一位置控制線圈的正極電連接于所述第一橋臂中的第一、第二 MOSFET管的漏極之間、負(fù)極電連接于所述第一橋臂中的第三、第四MOSFET管的漏極之間，所述第二位置控制線圈的正極電連接于所述第二橋臂中的第一、第二 MOSFET管的漏極之間、負(fù)極電連接于所述第二橋臂中的第三、第四MOSFET管的漏極之間。
[0014]進(jìn)一步地，所述上位機(jī)與所述轉(zhuǎn)換器之間通過RS232電纜電連接，所述轉(zhuǎn)換器與所述CAN接口通過CAN總線電連接。
[0015]進(jìn)一步地，所述步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)還包括供電電源，所述供電電源與所述電源接口電連接。
[0016]本實(shí)用新型實(shí)施例的步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)具有如下有益效果:可以利用CAN總線電連接多個(gè)不同的步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制器的CAN接口，全網(wǎng)絡(luò)僅需兩根線就可以并行連接多臺(tái)步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制器，能夠驅(qū)動(dòng)多臺(tái)步進(jìn)馬達(dá)獨(dú)立運(yùn)作，其結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。另外，因?yàn)镃AN總線具有高速長距離抗干擾的功能，各步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制器反應(yīng)快、工作穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0019]參閱圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例的步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)1，包括步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制器2、上位機(jī)3以及轉(zhuǎn)換器4。其中，上位機(jī)3可以是PLC或PC，其電連接轉(zhuǎn)換器4，具體可通過RS232電纜與轉(zhuǎn)換器4連接，轉(zhuǎn)換器4進(jìn)一步電連接步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制器2。
[0020]具體而言，該步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制器2包括可以一體化設(shè)置的CPU芯片21、CAN接口22、運(yùn)動(dòng)控制芯片23、步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片24以及電源接口 26。該CPU芯片21可選用32位嵌入式高性能微處理芯片。
[0021]電源接口 26分別電連接CPU芯片21、CAN接口 22、運(yùn)動(dòng)控制芯片23以及步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片24，CPU芯片21分別電連接CAN接口 22、運(yùn)動(dòng)控制芯片23以及步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片24，運(yùn)動(dòng)控制芯片23還電連接步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片24，CAN總線步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制器2還包括用于電連接馬達(dá)的功率輸出接口 25，功率輸出接口 25相應(yīng)電連接至步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片24。
[0022]該CAN接口 22電連接轉(zhuǎn)換器4，具體通過CAN總線(包括CANH、CANL)電連接該轉(zhuǎn)換器4，該CAN接口 22用于轉(zhuǎn)送上位機(jī)3發(fā)送的運(yùn)動(dòng)控制指令(如設(shè)定的目標(biāo)位置，運(yùn)行速度等)至CPU芯片21，或者，用于回送步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片24當(dāng)前的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息(如當(dāng)前位置，當(dāng)前速度等)至上位機(jī)3。RS232-CAN轉(zhuǎn)換器4可以將上位機(jī)3的RS232指令轉(zhuǎn)換成CAN協(xié)議的指令并可高速長距離控制CAN總線驅(qū)動(dòng)器，使得用戶只需要一個(gè)轉(zhuǎn)換器4，就可以控制100臺(tái)甚至更多的步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制器2，進(jìn)而能夠獨(dú)立控制成倍數(shù)的步進(jìn)馬達(dá)
6ο
[0023]該CPU芯片21根據(jù)獲取的運(yùn)動(dòng)控制指令生成相應(yīng)控制參數(shù)并發(fā)送至運(yùn)動(dòng)控制芯片23和步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片24，而該運(yùn)動(dòng)控制芯片23根據(jù)控制參數(shù)生成相應(yīng)步進(jìn)脈沖信號(hào)和方向信號(hào)并發(fā)送至步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片24，進(jìn)一步地，步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片24將脈沖信號(hào)和方向信號(hào)轉(zhuǎn)換成步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的控制信號(hào)輸出至功率輸出接口 25進(jìn)而驅(qū)動(dòng)連接于功率輸出接口 25的馬達(dá)工作。
[0024]該運(yùn)動(dòng)控制芯片23是步進(jìn)馬達(dá)6微控制器2，該運(yùn)動(dòng)控制芯片23最大可支持64位細(xì)分。具體的，運(yùn)動(dòng)控制芯片23包括三個(gè)輸出端，各輸出端可分別電連接一個(gè)步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片24，當(dāng)然，每個(gè)步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片24對(duì)應(yīng)一個(gè)功率輸出接口 25以能夠控制每個(gè)步進(jìn)馬達(dá)6獨(dú)立的進(jìn)行工作，以使得各步進(jìn)馬達(dá)6的目標(biāo)位置和運(yùn)行速度都可以在線隨時(shí)改變。其中，該運(yùn)動(dòng)控制芯片23包括兩個(gè)獨(dú)立的四線串行外設(shè)接口，一個(gè)與CPU芯片21進(jìn)行通信，另一個(gè)與一至三個(gè)菊花鏈?zhǔn)竭B接的步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片24進(jìn)行連接，具體的，該運(yùn)動(dòng)控制芯片23通過步進(jìn)脈沖和方向接口與該步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片24進(jìn)行連接。上述實(shí)施例中，CPU芯片21與運(yùn)動(dòng)控制芯片23和步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片24之間均通過SPI (SerialPeripheral Interface，串行外設(shè)接口)連接。其中，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)控制功能是一個(gè)硬實(shí)時(shí)任務(wù)，傳統(tǒng)步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制器中，運(yùn)動(dòng)控制功能對(duì)CPU芯片而言是一個(gè)很大的負(fù)擔(dān)，本實(shí)用新型的步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制器2中，所有的運(yùn)動(dòng)控制功能都由運(yùn)動(dòng)控制芯片23來完成，上位機(jī)3只需要發(fā)送和接收極少的數(shù)據(jù)(例如只需要發(fā)送目標(biāo)位置)，而由運(yùn)動(dòng)控制芯片23可以產(chǎn)生精確定時(shí)的步進(jìn)脈沖來控制步進(jìn)馬達(dá)6的運(yùn)動(dòng)，這樣就可以大大減輕上位機(jī)3的負(fù)擔(dān)，給上位機(jī)3留出更充足的時(shí)間來執(zhí)行其它任務(wù)。
[0025]進(jìn)一步地，步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片24是將運(yùn)動(dòng)控制芯片23發(fā)出的步進(jìn)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的控制信號(hào)來驅(qū)動(dòng)8個(gè)MOSFET管組成的兩組橋臂(即功率輸出接口 25)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)兩相步進(jìn)馬達(dá)6進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。具體而言，該功率輸出接口 25包括第一橋臂251和第二橋臂