一种应用于云台的步进电机控制电路的制作方法

本实用新型公开一种应用于云台的步进电机控制电路，属于电机驱动领域，是电机的一套闭环驱动控制系统。

背景技术：

步进电机又被称为脉冲电动机，是数字控制系统中的一种执行元件。而步进电机驱动技术是基于步进电机的电机控制技术。目前，步进电机已应用于包括高精度加工、高精度角度定位等众多领域。多年来随着电力电子技术和自动控制技术的不断发展，步进电机驱动系统尤其是驱动电路部分得到了较快的发展。在应用于云台的步进电机驱动系统中，步进电机失步、堵转检测技术主要是通过检测步进电机线圈电流和通过加编码器的方式实现。虽然现有的步进电机驱动技术能够检测到步进电机发生失步或堵转，从而避免了步进电机的烧毁。但是现有技术并不能根据步进电机发生失步、堵转的原因去相应的做出判断从而做出相应的变化并使系统能够继续正常的工作。尤其是在低温下工作时，现有的解决方案往往是增加云台间隙或者直接设置大电流驱动。这两种方式虽然可以解决云台在低温下无法工作的问题，但这会降低云台的性能和增加云台的功耗。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种应用于云台的步进电机控制电路，解决目前的云台在低温下容易失步或堵转和云台发生卡死时不能停止电机，发生电机烧毁问题。

为了解决所述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种应用于云台的步进电机控制电路，包括单片机、与单片机输入端相连的温度传感器以及与单片机输出端相连的电机驱动芯片，电机驱动芯片的输出端连接步进电机，单片机分别连接至电机驱动芯片的睡眠模式输入端、使能端、step端、dir端、m0端、m1端、trq端、decay端，从而控制电机驱动芯片的工作状态并、向其发送运动控制指令并接收电机驱动芯片反馈的信息；步进电机的工作电流通过电机驱动芯片的输出端连接至电机驱动芯片内部比较器的反相输入端，电机驱动芯片内部比较器的正相输入端连接参考电流，输出端连接至电机驱动芯片内部的pwm控制器。

进一步的，单片机还通过中间电路连接至电机驱动芯片的参考电压输入端，所述中间电路包括电阻r22、r23、r13和电容c22，单片机通过串联的电阻r22、r23、r13连接至电机驱动芯片的参考电压输入端，电阻r22与电阻r23之间接地，电阻r23与电阻r13之间通过电容c22接地。

进一步的，电机驱动芯片的错误输出端一路连接至单片机，另一路通过电阻连接至发光二极管。

进一步的，所述温度传感器为18b20，其vcc端连接3.3v，gnd端接地，dq端连接至单片机。

本实用新型的有益效果：应用于云台的步进电机中，当步进电机发生失步或堵转现象时，最大的可能性是低温造成或者云台卡死。本实用新型专利仅对这两种情况做出判断。此系统能够根据温度的变化做出相应的判断，使云台在低温下加大力矩，从而避免电机卡死或电机失步，而常温下保持正常的力矩输出，从而避免功率的过度消耗。与现有技术相比，本实用新型专利能够更好的控制云台的运行，避免云台卡死时烧毁电机和低温下云台无法启动。本使用新型能有效的解决目前的云台在低温下容易失步或堵转，和云台发生卡死时不能停止电机，发生电机烧毁问题。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为单片机及其外围电路的电路原理图；

图3为电机驱动芯片、温度传感器及步进电机的电路原理图；

图4为电机驱动芯片内部的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例1

本实用新型公开一种应用于云台的步进电机控制电路，如图1所示，包括单片机、与单片机输入端相连的温度传感器以及与单片机输出端相连的电机驱动芯片，电机驱动芯片的输出端连接步进电机。

如图2、3所示，单片机分别连接至电机驱动芯片的睡眠模式输入端、使能端、step端、dir端、m0端、m1端、trq端、decay端，从而控制电机驱动芯片的工作状态、向其发送运动控制指令并接收电机驱动芯片接收的信息。

如图4所示，电机驱动芯片内部集成有电机驱动电路和电流反馈电路。所述电机驱动电路包括控制输入器、核心逻辑器、微步索引器、pwm控制器和mos管，控制输入器分别通过睡眠模式输入端、使能端、step端、dir端、m0端、m1端、trq端、decay端与单片机相连，控制输入器的输出端通过核心逻辑器、微步索引器连接至pwm控制器，pwm控制器的输出端（gatedrive）连接至mos管的栅极，mos管的源极连接vm，mos管的漏极连接至步进电机。电机驱动芯片内部的控制输入器、核心逻辑器、微步索引器、pwm控制器是现有技术，对其具体结构和实现过程，本实施例不再累述。

如图4所示，所述电流反馈电路包括设置在电机驱动芯片内部的比较器，步进电机的工作电流通过电机驱动芯片的输出端连接至电机驱动芯片内部比较器的反相输入端，电机驱动芯片内部比较器的正相输入端连接参考电流，输出端连接至电机驱动芯片内部的pwm控制器。

如图2、3所示，单片机还通过中间电路连接至电机驱动芯片的参考电压输入端，所述中间电路包括电阻r22、r23、r13和电容c22，单片机通过串联的电阻r22、r23、r13连接至电机驱动芯片的参考电压输入端，电阻r22与电阻r23之间接地，电阻r23与电阻r13之间通过电容c22接地。

为了显示电机驱动芯片的工作状态，电机驱动芯片的错误输出端一路连接至单片机，另一路通过电阻r14连接至发光二极管d4。

本实施例中，所述温度传感器为18b20，其vcc端连接3.3v，gnd端接地，dq端连接至单片机。

工作时，单片机接收温度传感器反馈的温度检测信号和通过spi接口接收电机驱动芯片的反馈信息或向电机驱动芯片指令，并通过电机驱动芯片的step、dir接口向电机驱动芯片发送运动控制指令。电机驱动芯片通过控制电机驱动电路从而控制步进电机的运行，并通过电流采样电路检测电机是否失步或堵转，然后通过spi接口反馈给stm32单片机。当电机发生失步或堵转时，stm32单片机首先判断是否在低温下工作。若云台在低温下工作，则stm32单片机则控制电机驱动芯片增加电机的旋转力矩，直到增大到设定的最大力矩若还无法正常运行则停止工作。当电机发生失步或堵转时，若检测到云台在常温下工作，则直接停止工作防止电机烧毁。

当使用本电机驱动系统的云台工作时，首先stm32单片机通过电机驱动芯片驱动电机以常温下最小的驱动力矩进行工作从而使工作电流最小，从而使云台更加节能。当云台在低温下工作时，由于低温状态使得云台工作所需的力矩大大增加，常温下的输出力矩已不能满足云台的工作需求，故电机会发生失步、堵转现象。这时电机驱动芯片会通过电流检测电路检测到电机的异常状态并通过spi接口与stm32单片机之间通信反馈状态信息。stm32单片机接收到电机的异常状态后首先判断是否在低温下工作，若在低温下工作则加大力矩，否则停止电机工作。

以上描述的仅是本实用新型的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本实用新型做出的改机和替换，属于本实用新型的保护范围。