步進(jìn)電機(jī)控制電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明關(guān)于步進(jìn)電機(jī)控制電路，主要包括：電源處理模塊，具有一個(gè)外接電源的電源輸入端和兩個(gè)輸出電壓不同的電源輸出端；微控制單元模塊，與電源處理模塊的一個(gè)電源輸出端連接，且有多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換端口，其中一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換端口與操縱傳感器連接且另一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換端口與步進(jìn)電機(jī)位置傳感器連接，微控制單元模塊接收操縱傳感器和步進(jìn)電機(jī)位置傳感器的采集信號(hào)，并輸出步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，與電源處理模塊的另一個(gè)電源輸出端、微控制單元模塊和步進(jìn)電機(jī)線圈分別連接，接收微控制單元模塊輸出的步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)，并向步進(jìn)電機(jī)線圈輸出控制命令。本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)控制電路可以方便的對(duì)機(jī)械閥和發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門的開度進(jìn)行精確且穩(wěn)定的控制。
【專利說明】步進(jìn)電機(jī)控制電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程機(jī)械控制技術(shù)，特別是涉及一種對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制的電路結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，現(xiàn)有的工程機(jī)械所用到的機(jī)械閥和發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門，其開度都是使用單桿比例操縱器和軟軸來控制的。但是，由于這種類型的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)節(jié)點(diǎn)較多，因此，會(huì)存在傳動(dòng)效率較低、操縱力量比較大、操作空間較大以及在使用中會(huì)產(chǎn)生空行程等問題，從而要對(duì)機(jī)械閥和發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門的開度進(jìn)行精確控制是非常困難的。
[0003]有鑒于上述現(xiàn)有的機(jī)械閥和發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門的開度控制存在的問題，發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)控制電路，能夠克服現(xiàn)有的機(jī)械閥和發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門的開度控制存在的問題，使其更具實(shí)用性。經(jīng)過不斷的研究設(shè)計(jì)，并經(jīng)過反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的機(jī)械閥和發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門的開度控制存在的問題，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)控制電路，所要解決的技術(shù)問題是，可以方便的對(duì)機(jī)械閥和發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門的開度進(jìn)行精確控制。
[0005]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題可采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。
[0006]依據(jù)本發(fā)明提出的步進(jìn)電機(jī)控制電路，包括:電源處理模塊，具有一個(gè)外接電源的電源輸入端和兩個(gè)輸出電壓不同的電源輸出端；微控制單元模塊，與所述電源處理模塊的一個(gè)電源輸出端連接，且具有多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換端口，其中兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換端口中的一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換端口與操縱傳感器連接且另一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換端口與步進(jìn)電機(jī)位置傳感器連接，接收操縱傳感器和步進(jìn)電機(jī)位置傳感器的采集信號(hào)，并輸出步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，與電源處理模塊的另一個(gè)電源輸出端、微控制單元模塊以及步進(jìn)電機(jī)線圈分別連接，接收微控制單元模塊輸出的步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)，并向步進(jìn)電機(jī)線圈輸出控制命令。
[0007]本發(fā)明的目的以及解決其技術(shù)問題還可以采用以下的技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0008]較佳的，前述的步進(jìn)電機(jī)控制電路，其中所述電源處理模塊的兩個(gè)電源輸出端分別為24V電源輸出端和5V電源輸出端，所述24V電源輸出端與微控制單元模塊連接，所述5V電源輸出端與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接。
[0009]較佳的，前述的步進(jìn)電機(jī)控制電路，其中所述微控制單元模塊具有的I/O接口數(shù)量不小于20個(gè)。
[0010]較佳的，前述的步進(jìn)電機(jī)控制電路，其中步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊包括:THB系列的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。
[0011]較佳的，前述的步進(jìn)電機(jī)控制電路，其中所述微控制單元模塊輸出的步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)包括:步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的使能信號(hào)、控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向的信號(hào)以及控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的信號(hào)。
[0012]借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)控制電路至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果:在利用步進(jìn)電動(dòng)推桿和步進(jìn)電機(jī)油門作為執(zhí)行器來實(shí)現(xiàn)機(jī)械閥和發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度的調(diào)節(jié)的應(yīng)用場(chǎng)景中，本發(fā)明通過設(shè)置與步進(jìn)電機(jī)位置傳感器和操縱傳感器連接的微控制單元模塊，并設(shè)置與微控制單元模塊連接的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，使步進(jìn)電機(jī)控制電路可以根據(jù)步進(jìn)電機(jī)位置傳感器和操縱傳感器的采集信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的控制命令，以控制部件電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)角度以及旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行準(zhǔn)確控制，從而可以方便的對(duì)機(jī)械閥和發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門的開度進(jìn)行精確且穩(wěn)定的控制。另外，該步進(jìn)電機(jī)控制電路還可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)的工作電流進(jìn)行實(shí)時(shí)的信號(hào)采集以及進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置。
[0013]綜上所述，本發(fā)明在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并具有明顯的積極技術(shù)效果，成為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
[0014]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明的電源處理模塊對(duì)外接電源進(jìn)行處理的示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明的微處理器模塊的示意圖；
[0018]圖4為本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的步進(jìn)電機(jī)控制電路其【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0020]本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)控制電路的具體結(jié)構(gòu)如附圖1所示。
[0021]在圖1中，該步進(jìn)電機(jī)控制電路主要包括:電源處理模塊1、微控制單元模塊2以及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3。
[0022]電源處理模塊I具有一個(gè)電源輸入端和兩個(gè)電源輸出端。電源處理模塊I外接電源(如車上的電源)，且這兩個(gè)電源輸出端的輸出電壓的規(guī)格不相同，如一個(gè)為24V，另一個(gè)為5V。
[0023]電源處理模塊I主要用于將其外接的電源轉(zhuǎn)換為具有預(yù)定規(guī)格的輸出電壓，并提供給步進(jìn)電機(jī)控制電路中的其他部件，以滿足步進(jìn)電機(jī)控制電路中的其他部件的供電需求。
[0024]電源處理模塊I對(duì)外接電源進(jìn)行處理的一個(gè)具體例子如圖2所示，電源處理模塊I將車上的電源電壓進(jìn)行短路、過壓以及濾波處理之后，利用MOS管和穩(wěn)壓二極管將車上電源電壓轉(zhuǎn)換成24V的穩(wěn)壓電源，之后，將24V的穩(wěn)壓電源通過電源處理模塊I內(nèi)的穩(wěn)壓芯片而轉(zhuǎn)換成5V的穩(wěn)壓電源，其中，24V穩(wěn)壓電源和5V穩(wěn)壓電源分別提供給微控制單元模塊2和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3。
[0025]微控制單元模塊(即MCU模塊或者M(jìn)CU芯片)2與電源處理模塊I的一個(gè)電源輸出端連接，如與電源處理模塊I的24V穩(wěn)壓電源輸出端連接，從而微控制單元模塊2的電源由電源處理模塊I提供。
[0026]微控制單元模塊2應(yīng)具有多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換端口(如不少于三個(gè)A/D轉(zhuǎn)換端口)以及多個(gè)I/o接口(如不少于20個(gè)I/O接口)。在其多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換端口中，可以選取一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換端口與操縱傳感器連接，再選取另一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換端口與步進(jìn)電機(jī)位置傳感器連接。
[0027]微控制單元模塊2可以通過這兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換端口接收操縱傳感器傳輸來的采集信號(hào)以及步進(jìn)電機(jī)位置傳感器傳輸來的采集信號(hào)，從而微控制單元模塊2可以根據(jù)其接收到的采集信號(hào)產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)，并向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3傳輸其產(chǎn)生的步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)。
[0028]微控制單元模塊2中設(shè)置有相應(yīng)的控制程序，以使微控制單元模塊2可以根據(jù)其接收到的采集信號(hào)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)。
[0029]微控制單元模塊2產(chǎn)生的步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)如附圖3所示。
[0030]在圖3中，MCU芯片在接收到操縱傳感器的采集信號(hào)和步進(jìn)電機(jī)位置傳感器的采集信號(hào)后，會(huì)產(chǎn)生三路控制信號(hào)，即EN信號(hào)、CW信號(hào)以及CLK信號(hào)；其中，EN信號(hào)用于控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3是否工作(即步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3的使能信號(hào))，Cff信號(hào)用于通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向(如控制步進(jìn)電機(jī)是正向旋轉(zhuǎn)還是反向旋轉(zhuǎn))，CLK信號(hào)是一個(gè)脈沖頻率信號(hào)，該CLK信號(hào)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3的M細(xì)分功能信號(hào)一起可以決定步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。
[0031]步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3與電源處理模塊I的另一個(gè)電源輸出端連接，如與電源處理模塊I的5V穩(wěn)壓電源輸出端連接，從而步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3的電源由電源處理模塊I提供。
[0032]步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3還與微控制單元模塊2以及步進(jìn)電機(jī)線圈分別連接。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3主要用于接收微控制單元模塊2傳輸來的步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)，并根據(jù)該步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)能夠識(shí)別的控制命令，之后，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3向步進(jìn)電機(jī)線圈輸出其對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的控制命令。
[0033]步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3主要包括:THB系列的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片以及一些外圍輔助元件，如電阻和電容等。T該HB系列的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片可以具體為日本三洋半導(dǎo)體的THB系列的兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，該THB系列的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片具有雙全橋MOSFET驅(qū)動(dòng)、多種細(xì)分可選、自動(dòng)半流鎖定、過溫以及過流保護(hù)等功能。
[0034]在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3包括THB系列的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的情況下，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3輸出控制命令的示意圖如圖4所示。在圖4中，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3的THB系列的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片接收微控制單元模塊2傳輸來的EN信號(hào)、Cff信號(hào)以及CLK信號(hào)，與EN信號(hào)連接的端是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3的使能端，如當(dāng)EN信號(hào)為高電平時(shí)，恢復(fù)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3的輸出，當(dāng)EN信號(hào)為低電平時(shí)，關(guān)斷步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3的輸出；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3基于其接收到的三路信號(hào)輸出四路OUT信號(hào)和一路M細(xì)分功能信號(hào)，這四路OUT信號(hào)可以分別傳輸至步進(jìn)電機(jī)線圈(如步進(jìn)電機(jī)的A, B相)。
[0035]以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種步進(jìn)電機(jī)控制電路，其特征在于，包括: 電源處理模塊，具有一個(gè)外接電源的電源輸入端和兩個(gè)輸出電壓不同的電源輸出端； 微控制單元模塊，與所述電源處理模塊的一個(gè)電源輸出端連接，且具有多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換端口，其中兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換端口中的一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換端口與操縱傳感器連接且另一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換端口與步進(jìn)電機(jī)位置傳感器連接，接收操縱傳感器和步進(jìn)電機(jī)位置傳感器的采集信號(hào)，并輸出步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)； 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，與所述電源處理模塊的另一個(gè)電源輸出端、微控制單元模塊以及步進(jìn)電機(jī)線圈分別連接，接收微控制單元模塊輸出的步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)，并向步進(jìn)電機(jī)線圈輸出控制命令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)控制電路，其特征在于，所述電源處理模塊的兩個(gè)電源輸出端分別為24V電源輸出端和5V電源輸出端,所述24V電源輸出端與微控制單兀模塊連接，所述5V電源輸出端與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)控制電路，其特征在于，所述微控制單元模塊具有的模數(shù)轉(zhuǎn)換端口的數(shù)量不小于3個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)控制電路，其特征在于，所述微控制單元模塊具有多個(gè)I/O接口，且所述I/O接口的數(shù)量不小于20個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)控制電路，其特征在于，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊包括:THB系列的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的步進(jìn)電機(jī)控制電路，其特征在于，所述微控制單元模塊輸出的步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)包括:步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的使能信號(hào)、控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向的信號(hào)以及控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H02P8/14GK103888035SQ201210585157
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】杜萬慶, 龐媛媛, 楊鈞, 杜慶麗, 鄭邵婁 申請(qǐng)人:洛陽市黃河軟軸控制器股份有限公司