专利名称：节能步进电机驱动器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子控制技术领域，涉及一种节能步进电机驱动器。
背景技术：
步进电机作为一种数字电机，是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件，其控制系统每送来一个电脉冲，步进电机的转子就转过一个相应的角度，转子角位移的大小 和转速分别与电脉冲的个数及其频率成正比，并在时间上与输入脉冲同步。由于步进电机 具有定位精度较高，无位置累积误差，控制简单，易于实现开环控制等优点，在工业上用途 很广。由于步进电机的基本步距对于某种规格来说是固定的，当人们希望更精确或更精 细的步距时就需要采取细分步距技术。此时，控制器的技术设计对于电机的平稳、准确运行 显得非常重要。目前步进电机的驱动和控制电路主要由控制器和功率驱动两部分组成。前 者一般是电脉冲信号或环形脉冲分配器，所需电能很少，故一般通过专用集成电路、逻辑器 件编程设计而成。后者大多由于需要一定的电功率而采用分立元器件组成。目前较常采用 的做法是将二者组合起来构成一个步进电机控制驱动模块，这些控制驱动模块大大方便了 应用，但是体积较大、可靠性不高等不足限制了它的推广使用。现有电机驱动器不是一个独立的模块，如果换一个应用场合，就要重新设计电路， 也没有办法读取位置反馈信息；现有的驱动模块体积较大，也不提供多个电机进行级联控 制，限制应用领域。
发明内容本实用新型的目的是提供一种节能步进电机驱动器，克服了现有步进电机驱动器 体积较大、可靠性不高，不能提供多个电机进行级联控制的问题。本实用新型所采用的技术方案是，一种节能步进电机驱动器，包括嵌入式单片机， 嵌入式单片机分别与电机驱动模块、RS485的通信模块、地址编码模块、位置反馈模块连接， 电机驱动模块与电源模块连接。本实用新型的节能步进电机驱动器，其特征还在于所述的嵌入式单片机选用C8051型。所述的电机驱动模块选用A3977型。本实用新型的有益效果是，采用软硬件结合实现步进电机驱动，且电机驱动电路 简单，稳定可靠，带电流反馈，构成器件少，成本低，体积小，抗干扰能力强，能够满足不同类 型的步进电机的驱动要求，通用性较好，并且速度调节范围广，反应快速准确，调整方便，容 易联网运行，具有良好的应用价值及前景。
图1是本实用新型装置的总体连接框图；[0012]图2是本实用新型装置中的嵌入式单片机与外围电路连接示意图；图3是本实用新型装置中的驱动模块与外围电路连接示意图。图中，1.嵌入式单片机，2.电机驱动模块，3.通信模块，4.地址编码模块，5.位置反馈模块，6.电源模块，7.步进电机。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。如图1，本实用新型装置的结构是，包括嵌入式单片机1，嵌入式单片机1分别与电 机驱动模块2、RS485的通信模块3、地址编码模块4、位置反馈模块5连接，电机驱动模块2 与电源模块6连接，电机驱动模块2与步进电机7连接。本实用新型装置选用A3977型的步进电机驱动模块和C8051型的嵌入式单片机 1相结合的控制技术，由于A3977是一款易操作、内置功率驱，可以以1步、1/2步、1/8步、 1/16步等4种工作模式来控制双极性步进电机。A3977含有一个固定关断时间的电流调 整器，可以使其工作于慢速、快速或者混合衰减模式。这一功能减少了电机噪声、提高了步 进精度、降低了功耗。在PWM操作期间，内部同步校正控制电路则可改善功耗。A3977具有 带迟滞作用的热关断、过压关断(OVLO)、低电压关断(UVLO)和交叉电流保护等内部保护电 路，不仅可以简化系统结构、降低设备成本，而且可以大大减小体积，提高可靠性。嵌入式单片机1负责协议转换和数据收集，由于采用RS485通信模块3总线接口， 便于电机驱动模块的级联。如图2为嵌入式单片机与其他部件连接的电路示意图，嵌入式单片机选用 C8051F330型号器件，是本实用新型装置的处理核心，负责数据收发、电机控制、位置反馈等 功能，C8051F330通过P0. 4/TX与RS485通信模块3的发送端进行连接，Pl. 0连接到RS485 的DE和RE端，P0. 5/RX接入到RS485的接收端，由于电机驱动模块，平时是处于接收数据 状态，DE和RE端为低，当总线上有数据访问本机地址的时候，这个时候处于发送状态，DE和 RE端变高。数据是通过P0. 4/TX进行发送，P0. 5/RX进行接受，DE和RE主要控制数据发送 和接受使能。单片机的P0. 0，P0. 1，P0. 2，P0. 3和地址编码模块4的编码开关连接，统一编 址，总共有16个状态，因此本实用新型装置支持同时连接16个这样的数据通信模块。级联 数据较多，适合多电机控制场合。C8051F330的Pl. 1，Pl. 2，Pl. 3和位置反馈模块5的位置 开关连接，可以反馈给电机运行的位置信息。单片机通过P0. 6/CNVST接到A3977的STEP 端，？1.6接到々3977的DIR方向端，对STEP发脉冲个数决定电机转的角度，脉冲频率觉得 转速。DIR主要控制电机的正转和反转。如图3为电机驱动模块与其他部件连接的电路示意图，电机驱动模块A3977的 四个输出脚0UT1A、0UT1B、0UT2A、0UT2B直接连接到步进电机的四个电极，使用非常方便。 A3977的MS2、MSl 二个引脚用来控制步进电机的分频数，当这2个引脚的电平分别为00、 01、10、11时，步进电机的步距细分数分别为1、2、8、16，具体如表1所示。A3977内部含有考 虑比较周全的多种保护功能过热延迟保护、过压保护、欠压保护、过流保护等。A3977内部 有二个全桥驱动电路，每个全桥电路有一个外接的传感电阻器输出端SENSEl和SENSE2，用 于外接电阻器R8和R7对桥路电流进行取样，该电阻器可将全桥的输出电流转换为电压值， 再送入A3977的内部电压比较器进行比较，以实现过流保护。电阻R7和R8的取值为0. 5/Imax0由于该电阻器的阻值比较小，一般只有0. 5 Ω到1. 0Ω，因此，在设计印制板时应尽可能缩短R7和R8与SENSEl和SENSE2引脚之间的距离。R6、R5和C5、C6用来控制DMOS场 效应管的固定关断时间 Toffl (Toffl = R5XC5)，Toff2 (Toffl = R6XC6)，R6、R5 和 C5、C6 的典型值分别为56k Ω和680pF。校正退耦端VREF和地之间必须接典型值为220nF的电容 器Cref，以实现VREG引脚的电压对DMOS场效应管吸收侧的控制。二个电荷泵电容器之间 连接一个IOOnF的陶瓷电容器Ccp，从而产生高于Vcc的门电压，用于驱动源侧的DMOS门。 同时，VCP和Vcc之间也应连接一个IOOnF的陶瓷电容器Ccs，用于控制高侧的DMOS设备， Ccs上的电压使电荷泵的电压总是限制在IOV以下。VCC通常取+24V，并且必须将A3977的 模拟地和电源地连起来。 本实用新型的节能步进电机驱动器，实现了结构简单，稳定可靠、体积较少，便于 级联的控制模块，总体积只有40mmX40mm大小，方便用于多电机控制领域，也可用于电机 转速调整，位置可控等小功率场合，该模块提供了一个标准的RS485总线接口与其它设备 进行多机通信连接，方便控制。
权利要求一种节能步进电机驱动器，其特征在于包括嵌入式单片机(1)，嵌入式单片机(1)分别与电机驱动模块(2)、RS485的通信模块(3)、地址编码模块(4)、位置反馈模块(5)连接，电机驱动模块(2)与电源模块(6)连接。
2.根据权利要求1所述的节能步进电机驱动器，其特征在于所述的嵌入式单片机(1) 选用C8051型。
3.根据权利要求1所述的节能步进电机驱动器，其特征在于所述的电机驱动模块(2) 选用A3977型。
专利摘要本实用新型公开了一种节能步进电机驱动器，包括嵌入式单片机，嵌入式单片机分别与电机驱动模块、通信模块、地址编码模块、位置反馈模块连接，电机驱动模块与电源模块连接。本实用新型装置选用A3977型的步进电机驱动模块和C8051型的嵌入式单片机相结合的控制技术，实现了结构简单，稳定可靠、体积较少，便于级联的控制模块，总体积只有40mm×40mm大小，该模块提供了一个标准的RS485总线接口与其它设备进行多机通信连接，方便用于多电机控制领域，也可用于电机转速调整，位置可控等小功率场合。
文档编号H02P8/40GK201557076SQ20092003511
公开日2010年8月18日 申请日期2009年10月20日 优先权日2009年10月20日
发明者刘青, 陈静 申请人:西安瑞日电子发展有限公司