一种驱动电流型步进电机电路的制作方法

本实用新型属于步进电机驱动电路技术领域，尤其涉及一种驱动电流型步进电机电路。

背景技术：

目前，为了通过控制电机驱动器的输出电流得到稳定的驱动电流，对于上述问题则需要适用于驱动电流型步进电机的电路，得出解决方案，现有驱动电路不能够改善步进电机的负载特性，驱动电流稳定性较差，未充分发挥出电机的性能潜力，使电机能有效的被利用，现有技术存在由于电机驱动器的输出电流不稳定，从而导致其驱动负载特性差且电机工作不稳定的问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种驱动电流型步进电机电路，以解决上述背景技术中提出了现有技术存在由于电机驱动器的输出电流不稳定，从而导致其驱动负载特性差且电机工作不稳定的问题。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种驱动电流型步进电机电路，包括上位机、控制模块、驱动模块、通讯模块、开关模块、电源模块、步进电机m1；

所述上位机输出连接于控制模块，所述控制模块输出连接于驱动模块，所述驱动模块输出连接于步进电机m1，所述开关模块反馈输出于控制模块，所述电源模块分别供电于控制模块、驱动模块、通讯模块；

所述控制模块包括控制器u1；

所述驱动模块包括驱动器u2；

所述驱动器u2的a相正输出端经连接器j1相应端口输出连接于步进电机m1的a相正输入端，所述驱动器u2的a相负输出端经连接器j1相应端口输出连接于步进电机m1的a相负输入端，所述驱动器u2的b相正输出端经连接器j1相应端口输出连接于步进电机m1的b相正输入端，所述驱动器u2的b相负输出端经连接器j1相应端口输出连接于步进电机m1的b相负输入端；

所述控制器u1的正反向信号io输出端输出连接于驱动器u2的正反向信号输入端，所述控制器u1的脉冲信号io输出端输出连接于驱动器u2的脉冲信号输入端，所述控制器u1的第一细分设置io输出端输出连接于驱动器u2的第一细分设置端，所述控制器u1的第二细分设置io输出端输出连接于驱动器u2的第二细分设置端，所述控制器u1的第三细分设置io输出端输出连接于驱动器u2的第三细分设置端，所述控制器u1的脱机信号控制io输出端输出连接于驱动器u2的脱机信号控制端；

所述驱动器u2的a相电流检测电阻连接端反馈外接检测电阻rsa，所述驱动器u2的b相电流检测电阻连接端反馈外接检测电阻rsb。

进一步，所述驱动模块还包括钳位控制电路，所述钳位控制电路包括：

第一钳位二极管d1和第五钳位二极管d5，所述第一钳位二极管d1正极连接于24v电源，其负极连接于驱动器u2的a相正输出端，所述第五钳位二极管d5正极连接于驱动器u2的a相正输出端，其负极接地；

第二钳位二极管d2和第六钳位二极管d6，所述第二钳位二极管d2正极连接于24v电源，其负极连接于驱动器u2的a相负输出端，所述第六钳位二极管d6正极连接于驱动器u2的a相负输出端，其负极接地；

第三钳位二极管d3和第七钳位二极管d7，所述第三钳位二极管d3正极连接于24v电源，其负极连接于驱动器u2的b相正输出端，所述第七钳位二极管d7正极连接于驱动器u2的a相正输出端，其负极接地；

第四钳位二极管d4和第八钳位二极管d8，所述第四钳位二极管d4正极连接于24v电源，其负极连接于驱动器u2的b相负输出端，所述第八钳位二极管d8正极连接于驱动器u2的b相负输出端，其负极接地。

进一步，所述驱动模块还包括参考调整电路，所述参考调整电路包括分压电阻r1和分压电阻r2，所述分压电阻r1一端连接于5v电源，其另一端连接于分压电阻r2的一端，且连接于偏置电阻r3的一端，且连接于退耦电容c1的一端，并形成分压节点，所述分压电阻r2的另一端和退耦电容c1的另一端接地，所述偏置电阻r3的另一端连接于驱动器u2的电流设定端。

进一步，所述串联电阻r2为可微调电阻。

进一步，所述分压节点的分压为0.36v。

进一步，所述检测电阻rsa和检测电阻rsb规格均为阻值0.22欧且功率为2w的外接检测电阻。

进一步，所述通讯模块包括连接器j2，所述连接器j2的正信号端和负信号端经并联的匹配电阻r4分别连接于ttl转换器u3，所述ttl转换器u3输出连接于控制器u1，所述ttl转换器采用型号为sn75lbc184的通讯芯片。

进一步，所述开关模块包括光电器件u4，所述光电器件u4的正输入端通过连接器j3相应端口经限流电阻r6连接于5v电源，其负输入端通过连接器j3相应端口接地，所述光电器件u4的集电极开路输出端通过连接器j3相应端口反馈输出于偏置电阻r5的一端，其接地端通过连接器j3相应端口接地，所述偏置电阻r5的另一端反馈连接于控制器u1的开关输入端。

进一步，所述电源模块包括连接器j4，所述连接器j4输出24v电源于稳压片u5，所述稳压片u5输出5v电源。

进一步，所述驱动器u2采用型号为thb7128的驱动芯片，所述控制器u1采用型号为stc12c5608的控制芯片。

有益技术效果：

1、本专利采用所述上位机输出连接于控制模块，所述控制模块输出连接于驱动模块，所述驱动模块输出连接于步进电机m1，所述开关模块反馈输出于控制模块，所述电源模块分别供电于控制模块、驱动模块、通讯模块，由于本电路包括电源模块，单片机模块，控制器模块，通讯模块以及光电开关模块组成，各个模块之间相互作用相互影响，从而使电路系统更加精密，具备较稳定的矩频特性和输出功率，本电路能够改善步进电机的负载特性，提高电机的驱动电流稳定性，充分发挥出电机的性能潜力，使电机能有效的被利用。

2、本专利采用所述控制模块包括控制器u1；所述驱动模块包括驱动器u2；所述驱动器u2的a相正输出端经连接器j1相应端口输出连接于步进电机m1的a相正输入端，所述驱动器u2的a相负输出端经连接器j1相应端口输出连接于步进电机m1的a相负输入端，所述驱动器u2的b相正输出端经连接器j1相应端口输出连接于步进电机m1的b相正输入端，所述驱动器u2的b相负输出端经连接器j1相应端口输出连接于步进电机m1的b相负输入端等等，由于电路的增强型单片机控制器经过通讯模块接收上位机发出的步数，细分，转速等指令，产生脉冲信号和方向信号，进入驱动器模块，驱动器模块具备电流调节功能，调节端电压，提供稳定的锁定电流，收到脉冲信号后对脉冲信号进行分配和功率放大，配合外围电路，就实现了高性能，多细分，大电流的驱动电路，使得输出电流更稳定。同时本电路具备光电开关电路模块，单片机通过接收关电开关的高低电平可确定电机的初始位置，具体地说，单片机选择的是增强型的stc12c5608，良好的可靠性和抗干扰性保证了电机的平稳性，准确性和快速性，外围连接光电开关，同时外接sn75lbs184通讯系统接收外部传输信号，即外部单片机通过接收上位机指令经sn75lbs184传递到stc12c5608包括电机是否动作，走的步数，细分数以及转速是多少等指令，单片机stc12c5608接收指令后做具体实施，传输到thb7128，给驱动芯片thb7128供电的5v电源与dc/dc直接输出5v电源用磁柱隔开，防止互相干扰，产生噪声，24v供电端由开关电源提供，24v与地之间有滤波电路保护，降低噪声的影响。cw/cck接收电机正反转信号，clk端接收脉冲信号，其中驱动电流大小通过rp1可进行微调，上述电路完成了步进电机的基本控制，提高了负载能力，保证了步进电机工作的稳定性。

3、本专利采用所述驱动器u2的a相电流检测电阻连接端反馈外接检测电阻rsa，所述驱动器u2的b相电流检测电阻连接端反馈外接检测电阻rsb，所述检测电阻rsa和检测电阻rsb规格均为阻值0.22欧且功率为2w的外接检测电阻，所述串联电阻r2为可微调电阻，所述分压节点的分压为0.36v，由于rs为外接检测电阻，电流检测电阻设定为0.22欧/2w，平均电流越大则力矩越大，用于本电路vref为电流设定端，其vref一般调节为0.36v左右，调整此端电压即可设定驱动电流值得到稳定的电流值。

4、本专利采用所述驱动模块还包括钳位控制电路，所述钳位控制电路包括第一钳位二极管d1和第五钳位二极管d5，第二钳位二极管d2和第六钳位二极管d6，第三钳位二极管d3和第七钳位二极管d7，第四钳位二极管d4和第八钳位二极管d8，由于8支二极管并联在相应的控制端和电源和地之间，当电流过载时，通过电流的钳位作用，保证了电流输出的稳定性。

5、本专利采用所述驱动模块还包括参考调整电路，所述参考调整电路包括分压电阻r1和分压电阻r2，所述分压电阻r1一端连接于5v电源，其另一端连接于分压电阻r2的一端，且连接于偏置电阻r3的一端，且连接于退耦电容c1的一端，并形成分压节点，所述分压电阻r2的另一端和退耦电容c1的另一端接地，所述偏置电阻r3的另一端连接于驱动器u2的电流设定端，由于vref=5*rs*iout(100%)；iout(100%)=0.36*1/5*1/0.22；iout(100%)=0.327a；由于锁定电流处于稳定状态，因而其矩频特性也是相对稳定的。同时，斩波频率由osc1端子到gnd之间连接的电容依据下面公式设定，本设计中的电容c12，其容值为200pf，斩波频率值为：fcp=1/(cosc1/10*10-6)；fcp=1/(200*10-12/10*10-6)=50khz；每个out输出端都在电源与地之间接1n4007对thb7128进行保护，防止thb7128由于操作不当引起的不必要损坏，上面所述的电路系统即为驱动电流型步进电机的完整电路，当负载确定时，通过上述公式计算得到的iout和fcp，得到需要的稳定的驱动电流和斩波频率，以此来适应所需要的负载参数，改善了电机的负载特性，操作方便，性能优越，控制简单，不仅能有效地利用能量，由于它的恒流特性，使得电路具有良好的适应性和自我保护能力，是一种高效高适应性的驱动电流型步进电机的电路。

6、本专利采用所述通讯模块包括连接器j2，所述连接器j2的正信号端和负信号端经并联的匹配电阻r4分别连接于ttl转换器u3，所述ttl转换器u3输出连接于控制器u1，所述ttl转换器采用型号为sn75lbc184的通讯芯片，由于主要通过通讯芯片sn75lbc184进行通讯，外部上位机发送指令到单片机，单片机经过通讯芯片传输到stc12c5608，利用此款差分数据线收发器内置的高能量瞬变噪声保护装置，大大提高了抵抗数据同步传输电缆上的瞬变噪声的功能，降低传输过程中噪声的影响。

7、本专利采用所述开关模块包括光电器件u4，所述光电器件u4的正输入端通过连接器j3相应端口经限流电阻r6连接于5v电源，其负输入端通过连接器j3相应端口接地，所述光电器件u4的集电极开路输出端通过连接器j3相应端口反馈输出于偏置电阻r5的一端，其接地端通过连接器j3相应端口接地，所述偏置电阻r5的另一端反馈连接于控制器u1的开关输入端，由于光电开关电路通过发射端和接收端之间是否插入挡零片得到不同的高低电平，判断电机的初始位置，当电机所接负载上的挡零片走到光电开关位置时，高电平信号输入到stc12c5608，即为电机的初始位置。

8、本专利采用所述电源模块包括连接器j4，所述连接器j4输出24v电源于稳压片u5，所述稳压片u5输出5v电源，由于电源模块部分主要提供其他部分的模拟以及数字器件的电源电压，本电路电源由220v转24v开关电源供电，电路经过滤波电路滤波后得到稳定的24v电源，直接供给到驱动芯片thb7128和二极管1n4007，另外24v同时经过dc/dc直流转换器得到5v的直流电源，5v电源分别给到单片机stc12c5608和驱动芯片thb7128以及通讯芯片sn75lbs184等供电，确保提供单片机模块，控制器模块，通讯模块以及光电开关模块中所有芯片正常工作的电源电压，本电路通过开关电源以及dc/dc直流转换器提供稳定的电源供给，为避免数字电路对模拟电路有噪声方面的影响，本电路对模拟信号和数字信号的电源和地都进行了分隔，互不影响，减小了互相干扰带来的不利影响。

9、本专利采用所述驱动器u2采用型号为thb7128的驱动芯片，所述控制器u1采用型号为stc12c5608的控制芯片，由于thb7128的驱动芯片驱动电流大且工作稳定，采用stc12c5608的控制芯片，该芯片良好的可靠性和抗干扰性保证了电机的平稳性，准确性和快速性。

附图说明

图1是本实用新型一种驱动电流型步进电机电路的控制模块和驱动模块组成的典型结构电路图；

图2是本实用新型一种驱动电流型步进电机电路的参考调整电路电原理图；

图3是本实用新型一种驱动电流型步进电机电路的通讯模块电原理图；

图4是本实用新型一种驱动电流型步进电机电路的开关模块电原理图；

图5是本实用新型一种驱动电流型步进电机电路的电源模块电原理图；

图6是本实用新型一种驱动电流型步进电机电路的整体模块图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步描述：

图中：m1-步进电机，u1-控制器，u2-驱动器，u3-ttl转换器，u4-光电器件，u5-稳压片，j1~j4-连接器，rsa-检测电阻，rsb-检测电阻，d1~d8-第一钳位二极管~第八钳位二极管，r1、r3~r6-电阻，c1-电容，r2-可调电阻。

实施例：

本实施例：如图1~6所示，一种驱动电流型步进电机电路，包括上位机、控制模块、驱动模块、通讯模块、开关模块、电源模块、步进电机m1；

所述上位机输出连接于控制模块，所述控制模块输出连接于驱动模块，所述驱动模块输出连接于步进电机m1，所述开关模块反馈输出于控制模块，所述电源模块分别供电于控制模块、驱动模块、通讯模块；

所述控制模块包括控制器u1；

所述驱动模块包括驱动器u2；

所述驱动器u2的a相正输出端经连接器j1相应端口输出连接于步进电机m1的a相正输入端，所述驱动器u2的a相负输出端经连接器j1相应端口输出连接于步进电机m1的a相负输入端，所述驱动器u2的b相正输出端经连接器j1相应端口输出连接于步进电机m1的b相正输入端，所述驱动器u2的b相负输出端经连接器j1相应端口输出连接于步进电机m1的b相负输入端；

所述控制器u1的正反向信号io输出端输出连接于驱动器u2的正反向信号输入端，所述控制器u1的脉冲信号io输出端输出连接于驱动器u2的脉冲信号输入端，所述控制器u1的第一细分设置io输出端输出连接于驱动器u2的第一细分设置端，所述控制器u1的第二细分设置io输出端输出连接于驱动器u2的第二细分设置端，所述控制器u1的第三细分设置io输出端输出连接于驱动器u2的第三细分设置端，所述控制器u1的脱机信号控制io输出端输出连接于驱动器u2的脱机信号控制端；

所述驱动器u2的a相电流检测电阻连接端反馈外接检测电阻rsa，所述驱动器u2的b相电流检测电阻连接端反馈外接检测电阻rsb。

所述驱动模块还包括钳位控制电路，所述钳位控制电路包括：

第一钳位二极管d1和第五钳位二极管d5，所述第一钳位二极管d1正极连接于24v电源，其负极连接于驱动器u2的a相正输出端，所述第五钳位二极管d5正极连接于驱动器u2的a相正输出端，其负极接地；

第二钳位二极管d2和第六钳位二极管d6，所述第二钳位二极管d2正极连接于24v电源，其负极连接于驱动器u2的a相负输出端，所述第六钳位二极管d6正极连接于驱动器u2的a相负输出端，其负极接地；

第三钳位二极管d3和第七钳位二极管d7，所述第三钳位二极管d3正极连接于24v电源，其负极连接于驱动器u2的b相正输出端，所述第七钳位二极管d7正极连接于驱动器u2的a相正输出端，其负极接地；

第四钳位二极管d4和第八钳位二极管d8，所述第四钳位二极管d4正极连接于24v电源，其负极连接于驱动器u2的b相负输出端，所述第八钳位二极管d8正极连接于驱动器u2的b相负输出端，其负极接地。

所述驱动模块还包括参考调整电路，所述参考调整电路包括分压电阻r1和分压电阻r2，所述分压电阻r1一端连接于5v电源，其另一端连接于分压电阻r2的一端，且连接于偏置电阻r3的一端，且连接于退耦电容c1的一端，并形成分压节点，所述分压电阻r2的另一端和退耦电容c1的另一端接地，所述偏置电阻r3的另一端连接于驱动器u2的电流设定端。

所述串联电阻r2为可微调电阻。

所述分压节点的分压为0.36v。

所述检测电阻rsa和检测电阻rsb规格均为阻值0.22欧且功率为2w的外接检测电阻。

所述通讯模块包括连接器j2，所述连接器j2的正信号端和负信号端经并联的匹配电阻r4分别连接于ttl转换器u3，所述ttl转换器u3输出连接于控制器u1，所述ttl转换器采用型号为sn75lbc184的通讯芯片。

所述开关模块包括光电器件u4，所述光电器件u4的正输入端通过连接器j3相应端口经限流电阻r6连接于5v电源，其负输入端通过连接器j3相应端口接地，所述光电器件u4的集电极开路输出端通过连接器j3相应端口反馈输出于偏置电阻r5的一端，其接地端通过连接器j3相应端口接地，所述偏置电阻r5的另一端反馈连接于控制器u1的开关输入端。

所述电源模块包括连接器j4，所述连接器j4输出24v电源于稳压片u5，所述稳压片u5输出5v电源。

所述驱动器u2采用型号为thb7128的驱动芯片，所述控制器u1采用型号为stc12c5608的控制芯片。

工作原理：

本专利通过所述上位机输出连接于控制模块，所述控制模块输出连接于驱动模块，所述驱动模块输出连接于步进电机m1，所述开关模块反馈输出于控制模块，所述电源模块分别供电于控制模块、驱动模块、通讯模块，由于本电路包括电源模块，单片机模块，控制器模块，通讯模块以及光电开关模块组成，各个模块之间相互作用相互影响，从而使电路系统更加精密，具备较稳定的矩频特性和输出功率；并通过所述控制模块包括控制器u1；所述驱动模块包括驱动器u2；所述驱动器u2的a相正输出端经连接器j1相应端口输出连接于步进电机m1的a相正输入端，所述驱动器u2的a相负输出端经连接器j1相应端口输出连接于步进电机m1的a相负输入端，所述驱动器u2的b相正输出端经连接器j1相应端口输出连接于步进电机m1的b相正输入端，所述驱动器u2的b相负输出端经连接器j1相应端口输出连接于步进电机m1的b相负输入端等等，由于电路的增强型单片机控制器经过通讯模块接收上位机发出的步数，细分，转速等指令，产生脉冲信号和方向信号，进入驱动器模块，驱动器模块具备电流调节功能，调节端电压，提供稳定的锁定电流，收到脉冲信号后对脉冲信号进行分配和功率放大，配合外围电路，就实现了高性能，多细分，大电流的驱动电路，使得输出电流更稳定。同时本电路具备光电开关电路模块，单片机通过接收关电开关的高低电平可确定电机的初始位置，具体地说，单片机选择的是增强型的stc12c5608，良好的可靠性和抗干扰性保证了电机的平稳性，准确性和快速性，外围连接光电开关，同时外接sn75lbs184通讯系统接收外部传输信号，即外部单片机通过接收上位机指令经sn75lbs184传递到stc12c5608包括电机是否动作，走的步数，细分数以及转速是多少等指令，单片机stc12c5608接收指令后做具体实施，传输到thb7128，给驱动芯片thb7128供电的5v电源与dc/dc直接输出5v电源用磁柱隔开，防止互相干扰，产生噪声，24v供电端由开关电源提供，24v与地之间有滤波电路保护，降低噪声的影响。cw/cck接收电机正反转信号，clk端接收脉冲信号，其中驱动电流大小通过rp1可进行微调，上述电路完成了步进电机的基本控制，本实用新型解决了现有技术存在由于电机驱动器的输出电流不稳定，从而导致其驱动负载特性差且电机工作不稳定的问题，具有改善步进电机的负载特性，提高电机的驱动电流稳定性，充分发挥出电机的性能潜力，使电机能有效的被利用的有益技术效果。

利用本实用新型的技术方案，或本领域的技术人员在本实用新型技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本实用新型的保护范围。