远程步进电机控制电路的制作方法

本实用新型涉及自动化控制领域，尤其是涉及远程步进电机控制电路。

背景技术：

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机，是现代数字程序控制系统中的主要执行元件。通过给它加以不同的脉冲数量和改变脉冲频率来分别控制其角位移和旋转速度，易于通过微电脑对它进行控制，是机电一体化的主要执行元件，被广泛应用于各种自动化控制系统中。

但是步进电机对控制脉冲的质量要求较高，要对它进行远距离直接控制就有一定的困难：

1、长的传输线路具有一定的分布电容和电感等分布参数，长度越长分布参数就越大，这些分布参数造成传输线路的可传输信号的频带变窄，而脉冲信号是一种频带较宽的电子信号，因此脉冲信号在传输线路上传输会造成一定的失真，甚至部分脉冲丢失，距离越远越严重；

2、长的传输线路还会受到外部强电磁噪声的干扰，进一步增加脉冲信号在传输过程中的变化和失真；

3、微电脑受到的电磁干扰较大，系统运行不稳定。

技术实现要素：

本实用新型提供了远程步进电机控制电路，用于解决现有技术中步进电机难以实现远程直接控制的问题。

实现本实用新型所用的技术特征为：

远程步进电机控制电路，包括控制模块、步进电机驱动模块以及步进电机,还包括第一隔离模块、第二隔离模块、通信发送模块、通信接收模块、第一放大模块、第二放大模块、隔离电源模块u2，通信发送模块包括通信发送芯片u4，通信接收模块包括通信接收芯片u6；第一隔离模块的输入端连接至控制模块，第一隔离模块的输出端连接至通信发送模块的输入端，通信发送模块的输出端经双绞线连接至通信接收模块，通信接收模块的输出端连接至第一放大模块的输入端，第一放大模块的输出端连接至步进电机驱动模块的第一输入端，步进电机驱动模块的输出端连接至步进电机m；第二隔离模块的输入端连接至控制模块，第二隔离模块的输出端连接至第二放大模块的输入端，第二放大模块的输出端连接至步进电机驱动模块的第二输入端；控制模块的电源输入端连接至隔离供电模块。

进一步的，还包括二极管d1；所述第二隔离模块的输出端连接至所述二极管d1的阳极，二极管d1的阴极连接至所述第二放大模块的输入端。

进一步的，所述第一隔离模块包括光电耦合器u3、电阻r2、电阻r4；

所述光电耦合器u3的2引脚经电阻r2连接至+5v电源，光电耦合器u3的3引脚形成所述第一隔离模块的输入端，光电耦合器u3的7、8引脚并联接至+5v电源，光电耦合器u3的6引脚分为两路：第一路经电阻r4接至+5v电源；第二路形成第一隔离模块的输出端，光电耦合器u3的5引脚接地。

进一步的，所述光电耦合器u3采用hcpl-0600高速光电耦合器。

进一步的，所述第二隔离模块包括光耦u5、电阻r3；

所述光耦u5的1引脚经电阻r3接至+5v电源，光耦u5的2引脚形成第二隔离模块的输入端，光耦u5的3引脚形成第二隔离模块的输出端，光耦u5的4引脚接至+5v电源。

进一步的，所述光耦u5采用pcl-817光耦。

进一步的，所述通信发送芯片u4和/或所述通信接收芯片u6采用max485通信芯片。

进一步的，所述第一放大模块和/或所述第二放大模块包括放大三极管、接地电阻和接地电容；所述三极管的基极分为三路：第一路形成所述第一放大模块和/或所述第二放大模块的输入端；第二路经接地电阻接地；第三路经接地电容接地，所述三极管的集电极形成所述第一放大模块和/或所述第二放大模块的输出端，所述三极管的发射极接地。

进一步的，所述三极管采用bc817三极管。

进一步的，隔离电源模块u2采用zme0505s隔离电源模块。

有益效果：

1、结构简单，良好控制成本；

2、通信发送模块和通信接收模块之间的双绞线、以及第二隔离模块和第二放大模块之间的导线长度可达1200米，较传统方式而言，可实现对步进电机直接的远程控制，且距离较远，覆盖的面积较大，通过设置第一放大模块、第二放大模块保证输入步进电机驱动模块的信号幅值，确保对步进电机m控制的可靠性；

3、采用第一隔离模块实现控制模块与通信发送模块以及双绞线之间的通信隔离，采用第二隔离模块实现控制模块与传输方向控制信号的导线之间的通信隔离，有效的隔离掉双绞线和导线上的电磁干扰信号，使整个电路能够稳定可靠的工作；采用隔离电源模块对控制模块进行供电，有效隔离外部电源上的电磁干扰信号，进一步提高了整个电路工作的可靠性，大大降低了控制模块的死机的概率，降低维护成本。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明，其中:

图1是本实用新型的模块图；

图2是本实用新型具体实施例的电路原理图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。

如图1、图2所示，远程步进电机控制电路，包括控制模块、步进电机驱动模块以及步进电机m,还包括第一隔离模块、第二隔离模块、通信发送模块、通信接收模块、第一放大模块、第二放大模块、隔离电源模块，控制模块根据步进电机m的控制需要改变电子脉冲信号的输出脉冲数量、频率以及改变方向脉冲信号的输出电平来控制步进电机m的角位移、旋转速度以及旋转方向；第一隔离模块用于隔离通信发送模块、通信接收模块和控制模块之间连接线的干扰信号，设置在控制模块和通信发送模块之间；第二隔离模块用于隔离第二放大模块和控制模块之间连接线的干扰信号，设置在控制模块和第二放大模块之间；通信发送模块包括通信发送芯片u4，通信接收模块包括通信接收芯片u6；

第一隔离模块的输入端连接至控制模块，第一隔离模块的输出端连接至通信发送模块的输入端，通信发送模块的输出端经双绞线连接至通信接收模块，双绞线采用屏蔽双绞线，为保证控制效果，优选的，双绞线长度小于等于1200米，双绞线用于传输控制步进电机m转速的脉冲信号，通信接收模块的输出端连接至第一放大模块的输入端，第一放大模块的输出端连接至步进电机驱动模块的第一输入端，步进电机驱动模块的输出端连接至步进电机m，控制模块输出的步进电机m转速脉冲信号依次经第一隔离模块、通信发送模块、双绞线、通信接收模块、第一放大模块后输入至步进驱动电机的第一输入端；

第二隔离模块的输入端连接至控制模块，第二隔离模块的输出端经导线连接至第二放大模块的输入端，为保证控制效果，优选的，导线长度也是小于等于1200米，导线用于传输控制步进电机m的方向脉冲信号，第二放大模块的输出端连接至步进电机驱动模块的第二输入端，控制模块输出的步进电机m的方向脉冲信号依次经第二隔离模块、导线、第二放大模块后输入步进电机驱动模块的第二输入端。

优选的，所述第一放大模块和/或所述第二放大模块包括放大三极管、接地电阻和接地电容；所述三极管的基极分为三路：第一路形成所述第一放大模块和/或所述第二放大模块的输入端；第二路经接地电阻接地；第三路经接地电容接地，所述三极管的集电极形成所述第一放大模块和/或所述第二放大模块的输出端，所述三极管的发射极接地。

控制模块的电源输入端连接至隔离供电模块，优选的，第一隔离模块、通信发送模块、第二隔离模块的电源输入端可分别连接至隔离供电模块，增强控制模块一端的抗干扰性能。

本实施例中，所述控制模块的主控芯片u1采用r7f0c002l2dfb芯片；所述第一隔离模块包括光电耦合器u3，光电耦合器u3采用hcpl-0600高速光电耦合器；所述第二隔离模块包括光耦u5，光耦u5采用pcl-817光耦；所述通信发送芯片u4和所述通信接收芯片u5采用支持rs485通信协议的芯片，具体的为采用max485通信芯片；所述第一放大模块包括三极管q1、电阻r8和电容c8，所述第二放大模块包括三极管q2、电阻r10和电容c9，三极管q1和q2采用bc817三极管；所述步进电机驱动模块采用步进电机驱动器u7，步进电机驱动器u7的pul-端形成步进电机驱动模块的第一输入端，dir-端形成步进电机驱动模块的第二输入端；所述隔离电源模块u2采用zme0505s隔离电源模块；

主控芯片u1的6引脚分别经r1连接至+5v电源、经电容c1接地，7引脚经电容c4接地，8引脚经c3接地，7、8引脚之间并联32k的晶振，13、14引脚并联接地，15、16引脚分别并联连接至+5v电源、经电容c5接地。

光电耦合器u3的2引脚经电阻r2连接至+5v电源，3引脚连接至主控芯片u1的55引脚，5引脚接地，6引脚分为两路：一路经电阻r4连接至+5v电源；另一路连接至通信发送芯片u4的4引脚，7、8引脚并联接+5v电源。

通信发送芯片u4的2、3引脚相连，5引脚接地，6引脚经双绞线其中一根导线连接至通信接收芯片u6的6引脚，7引脚经双绞线另一根导线连接至通信接收芯片u6的7引脚，8引脚接+5v电源，通信发送芯片u4的6、7引脚之间并联电阻r5，通信发送芯片u6的6、7引脚之间并联电阻r6。

通信接收芯片u6的1引脚经电阻r7连接至三极管q1的基极b，2、3引脚相连，5引脚接地，8引脚接+5v电源。

三极管q1的基极b还分别经电阻r8接地、经电容c8接地，三极管q1的发射极e接地，三极管q1的集电极c连接至步进电机驱动器u7的pul-端，步进电机驱动器的pul-端用于输入步进电机的驱动脉冲信号。

光耦u5的1引脚经电阻r3连接至+5v电源，2引脚连接至主控芯片u1的56引脚，3引脚连接至二极管d1的阳极，二极管d1的阴极经电阻r9后连接至三极管q2的基极b，4引脚连接至+5v电源，通过二极管d1使3引脚传输的信号单向传输至第二放大模块的输入端。

三极管q2的基极b还分别经电阻r10接地、经电容c9接地，三极管q2的发射极e接地，三极管q2的集电极c连接至步进电机驱动器u7的dir-端，步进电机驱动器u7的dir-端用于输入步进电机的方向脉冲信号。

步进电机驱动器u7的dc-端接地，dc+端连接+24v电源，a+、a-端连接至步进电机m的一组线圈，b+、b-端连接至步进电机m的另一组线圈。

隔离电源模块u2的1引脚分别连接至+5v电源、以及经电容c6接地，2、6引脚接地，隔离电源模块u2将1引脚用于直流电源的输入，4引脚用于直流电源的输出，4引脚输出的电源与1引脚的输入电源相互隔离，隔离电源模块u2主要用于主控芯片u1的供电，但是其余模块也可以接入隔离电源模块u2。

本实用新型提供的远程步进电机控制电路，主要优点如下：

1、结构简单，较为精密的驱动脉冲信号采用双绞线传输，精密度较低的方向脉冲信号则可采用普通导线传输，良好控制成本；

2、通信发送模块和通信接收模块之间的双绞线、以及第二隔离模块和第二放大模块之间的导线长度可达1200米，较传统方式而言，可实现远程控制的距离较远，覆盖的面积较大，并且通过设置第一放大模块、第二放大模块保证输入步进电机驱动器u7的信号幅值，确保对步进电机m控制的可靠性；

3、采用第一隔离模块实现控制模块与通信发送模块以及双绞线之间的通信隔离，采用第二隔离模块实现控制模块与传输方向控制信号的导线之间的通信隔离，有效的隔离掉双绞线和导线上的电磁干扰信号，使整个电路能够稳定可靠的工作；采用隔离电源模块对主控芯片u1进行供电，有效隔离外部电源上的电磁干扰信号，进一步提高了整个电路工作的可靠性，大大降低了主控芯片u1的死机的概率，降低维护成本。

需要说明的是，以上所述只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。