一种步进电机的控制电路的制作方法

本实用新型涉及步进电机的控制领域，更具体涉及一种步进电机的控制电路。
背景技术：
：步进电机的控制与驱动被广泛应用的日常的生活当中如医疗仪器、机器人、打印机等等。近数年来电子技术、主控电路技术的飞速发展极大地推动了步进电机控制技术的发展与应用，步进电机是系统当中的一个执行元件其功能是将脉冲信号转换为相应的角位移或者运动位移，且输出的角位移、运动位移与脉冲信号有着严格的同步关系，它是将脉冲信号转变为位移量的一种控制系统，目前步进电机的控制电路主要是用复合晶体管件作为驱动元件如用三极管、场效应管等。但是用复合晶体管件作为驱动元件存在许多的缺点，例如驱动角位精度不高、温升高、不便于调试与维护、抗干扰能力差。技术实现要素：本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术步进电机的控制电路存在驱动角位精度不高、温升高、不便于调试与维护以及抗干扰能力差的问题。本实用新型通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种步进电机的控制电路，包括主控电路、隔离电路、电机驱动电路、步进电机以及光电传感器，所述主控电路、隔离电路、电机驱动电路以及步进电机顺次连接，所述光电传感器分别与主控电路以及步进电机连接。所述隔离电路包括芯片u9、顺序编号的电阻r1至电阻r4、电容c69以及电容c70，所述芯片u9的第一引脚接电源3v3以及电容c69的一端，所述芯片u9的第二引脚接大地并接电容c69的另一端，芯片u9的第四引脚接电阻r1的一端，芯片u9的第五引脚接电阻r2的一端，电阻r1的另一端以及电阻r2的另一端均与主控电路连接，芯片u9的第八引脚接大地；芯片u9的第九引脚接保护地，芯片u9的第十引脚接5v电压源，芯片u9的第十二引脚接电阻r3的一端，芯片u9的第十三引脚接电阻r4的一端，芯片u9的第十五引脚接保护地并接电容c70的一端，芯片u9的第十六引脚接5v电压源并接电容c70的另一端。本实用新型通过主控电路控制步进电机的运转方向与脉冲，隔隔离电路能将主控电路与电机驱动电路有效地进行隔离，这两个电路完全采用独立的电源与地供电，能有效的做到主控电路所产生的高频干扰不会影响电机驱动电路，也能避免电机驱动电路所产生的大电流抖动对处主控电路干扰，很好的提高了系统的抗干扰能力与可靠性，电机驱动电路完成步进电机的角位移动，光电传感器记录步进电机的角位移动并与电机驱动电路形成闭环反馈控制，提高驱动角位精度，从而温升慢，同时整个电路结构简单，便于调试与维护。更进一步地，所述芯片u9的型号为iso7240c。更进一步地，所述电机驱动电路包括芯片u13、电机电流设置子电路、电机细分设置子电路、顺序编号的电阻r86至电阻r91以及顺序编号的电容c95至电容c102，所述电机电流设置子电路以及电机细分设置子电路均与芯片u13连接，所述芯片u13的第一引脚通过电容c96接保护地，芯片u13的第三十引脚通过电容c95接保护地，芯片u13的第二引脚、第五引脚以及第十一引脚接24v电压源，芯片u13的第二十九引脚接5v电压源以及电容c97的一端，芯片u13的第十五引脚接电容c98的一端，芯片u13的第十八引脚接电容c99的一端，电容c97的另一端、电容c98的另一端以及电容c99的另一端均接地；芯片u13的第二十一引脚接电阻r4的另一端，芯片u13的第二十二引脚接电阻r3的另一端，芯片u13的第二十五引脚通过电阻r86接5v电压源；芯片u13的第二十引脚通过电容c100接保护地，芯片u13的第十九引脚通过电容c101接保护地；芯片u13的第二十四引脚接电阻r89的一端以及电容c102的一端，电阻r89的另一端接5v电压源，电容c102的另一端接保护地；芯片u13的第十七引脚接电阻r90的一端，芯片u13的第十六引脚接电阻r91的一端；芯片u13的第六引脚通过电阻r88接地，芯片u13的第十引脚通过电阻r87接地；芯片u13的第三引脚、第七引脚、第九引脚以及第十三引脚均接排针jm5作为输出端口。更进一步地，所述芯片u13的型号为thb6128。更进一步地，所述电机电流设置子电路包括顺序编号的电阻r82至电阻r85，电阻r82的一端以及电阻r83的一端均与5v电压源连接，电阻r82的另一端通过电阻r84接保护地，电阻r83的另一端通过电阻r85接保护地，所述电阻r82的另一端与芯片u13的第十八引脚连接，电阻r83的另一端与芯片u13的第十五引脚连接。更进一步地，所述电机细分设置子电路包括顺序编号的电阻rj25至rj30，所述电阻rj25的一端、电阻rj26的一端以及电阻rj27的一端均与5v电压源连接，电阻rj25的另一端通过电阻rj28接保护地，电阻rj26的另一端通过电阻rj29接保护地，电阻rj27的另一端通过电阻rj30接保护地，电阻rj25的另一端接芯片u13的第二十八引脚，电阻rj26的另一端接芯片u13的第二十七引脚，电阻rj27的另一端接芯片u13的第二十六引脚。更进一步地，所述主控电路包括芯片u6，芯片u6的型号为stm32f407，芯片u6的第十五引脚与电阻r1的另一端连接，芯片u6的第十六引脚与电阻r2的另一端连接。更进一步地，所述光电传感器包括电阻r93、电阻r94、发光二极管d1以及三极管q1，所述电阻r93的一端以及电阻r94的一端均与5v电压源连接，电阻r93的另一端与发光二极管的阳极连接，电阻r94的另一端与三极管q1的集电极连接，三极管q1的发射极以及发光二极管d1的阴极均接大地，电阻r94的另一端接芯片u6的第十七引脚。更进一步地，所述光电传感器为槽形传感器，槽形传感器的槽口步进电机的齿形马盘上的缺口卡接。本实用新型的优点在于：(1)本实用新型通过主控电路控制步进电机的运转方向与脉冲，隔隔离电路能将主控电路与电机驱动电路有效地进行隔离，这两个电路完全采用独立的电源与地供电，能有效的做到主控电路所产生的高频干扰不会影响电机驱动电路，也能避免电机驱动电路所产生的大电流抖动对处主控电路干扰，很好的提高了系统的抗干扰能力与可靠性，电机驱动电路完成步进电机的角位移动，光电传感器记录步进电机的角位移动并与电机驱动电路形成闭环反馈控制，提高驱动角位精度，从而温升慢，同时整个电路结构简单，便于调试与维护。(2)光电传感器采用槽形传感器，将其安装在步进电机上的齿形马盘上的缺口，来感应步进电机的步进位置。将步过位置信号反馈给主控电路实现，实现闭环控制，提供驱动角位精度。附图说明图1为本实用新型实施例所公开的一种步进电机的控制电路的结构框图；图2为本实用新型实施例所公开的一种步进电机的控制电路中隔离电路原理图；图3为本实用新型实施例所公开的一种步进电机的控制电路中电机驱动电路原理图；图4为本实用新型实施例所公开的一种步进电机的控制电路中电机电流设置子电路原理图；图5为本实用新型实施例所公开的一种步进电机的控制电路中电机细分设置子电路原理图；图6为本实用新型实施例所公开的一种步进电机的控制电路中光电传感器原理图。具体实施方式为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。如图1所示，一种步进电机的控制电路，包括主控电路、隔离电路、电机驱动电路、步进电机以及光电传感器，所述主控电路、隔离电路、电机驱动电路以及步进电机顺次连接，所述光电传感器分别与主控电路以及步进电机连接。如图2所示，所述隔离电路包括芯片u9、顺序编号的电阻r1至电阻r4、电容c69以及电容c70，所述芯片u9的型号为iso7240c。所述芯片u9的第一引脚接电源3v3以及电容c69的一端，所述芯片u9的第二引脚接大地并接电容c69的另一端，芯片u9的第四引脚接电阻r1的一端，芯片u9的第五引脚接电阻r2的一端，电阻r1的另一端以及电阻r2的另一端均与主控电路连接，芯片u9的第八引脚接大地；芯片u9的第九引脚接保护地，芯片u9的第十引脚接5v电压源，芯片u9的第十二引脚接电阻r3的一端，芯片u9的第十三引脚接电阻r4的一端，芯片u9的第十五引脚接保护地并接电容c70的一端，芯片u9的第十六引脚接5v电压源并接电容c70的另一端。芯片u9采用ti公司的高速数字磁隔离器iso7240，输入端与主控电路的芯片u6的pc0、pc1相连，输出端与电机驱电电路的芯片u13的21脚、22脚相连。隔离电路能将主控电路与电机驱动电路有效地进行隔离，这两个电路完全采用独立的电源与地供电，能有效的做到主控电路所产生的高频干扰不会影响电机驱动电路，也能避免电机驱动电路所产生的大电流抖动对处主控电路干扰，很好的提高了系统的抗干扰能力与可靠性。如图3所示，所述电机驱动电路包括芯片u13、电机电流设置子电路、电机细分设置子电路、顺序编号的电阻r86至电阻r91以及顺序编号的电容c95至电容c102，所述芯片u13的型号为thb6128。电机驱动电路采用东芝thb6128驱动器，驱动器特性如下：1、采用双全桥mosfet驱动低导通电阻；2、高驱动电压可达到dc40v，驱动峰值电流可达到2.2a；3、支持多达8种细分设置；4、带自动半流锁定功能；5、有快衰、慢衰、混合式衰减三种可选方式。步进电机采用dc24v供电，芯片u13的第21脚为脉冲信号输入端与隔离器iso7240的电阻r4的另一端连接，控制电机的运行步数脉冲频率从而控制步进电机的运行速度，芯片u13的第22脚为正反转信号输入端与隔离器iso7240的电阻r3的另一端相连，控制电机的动行方向，对电机驱动电路的主要引角说明如下：细分设定：芯片u13的第28、27、26脚为细分控制端设置方式如下m1m2m3细分数lll1hll1/2lhl1/4hhl1/8llh1/16hlh1/32lhh1/64hhh1/128本实用新型采用1/16细分驱动。衰减模式设定：芯片u13的第18脚fdt为衰减方式控制端，调节此端电压可以选择不同的衰减方式，从而获得更好的驱动效果。vfdt衰减方式3.5<vfdt<vcc慢衰减模式1.1v<vfdt<3.1v混合式衰减模式vfdt<0.8快衰减模式混合式衰减模式中，80％为慢衰减，20％为快衰减。本实用新型采用混合式衰减模式。电流设定：芯片u13的第15脚vref为电流设定端，调整此端电压即可设定驱动电流值；io(100％)＝vref*(1/5)*(1/rs)rs为nfa(b)外接检测电阻；(例)vref＝1.5v、rs电阻为0.25ω时，设定电流为：iout＝(1.5v/5)/0.25ω＝1.2a。芯片u13的第29脚st/vcc端子为低电平时，thb6128进入待机模式，所有的逻辑被重置，关断输出。st/vcc端子为高电平时芯片恢复正常工作模式。待机时芯片以极低功耗工作(200ua)。芯片u13的第21引脚为clk脉冲输入端，其与st/vcc的电平关系如下：芯片u13的第22脚cw/ccw为电机正反转控制端，w/ccw为低电平时，电机正转，cw/ccw为高电平时，电机反转。芯片u13的第24脚rester为上电复位端，reset端子为低电平时，输出为初始模式。励磁位置不再与clk、cw关联而被固定在初始位置。初识位置时，mo端子输出低电平。芯片u13的第25脚enable为使能端，enable端子为低电平时，输出强制关断。芯片u13的第3、7、9、13脚为输出端。以下详细介绍，电机驱动电路的电路结构，继续参阅图3，所述电机电流设置子电路以及电机细分设置子电路均与芯片u13连接，所述芯片u13的第一引脚通过电容c96接保护地，芯片u13的第三十引脚通过电容c95接保护地，芯片u13的第二引脚、第五引脚以及第十一引脚接24v电压源，芯片u13的第二十九引脚接5v电压源以及电容c97的一端，芯片u13的第十五引脚接电容c98的一端，芯片u13的第十八引脚接电容c99的一端，电容c97的另一端、电容c98的另一端以及电容c99的另一端均接地；芯片u13的第二十一引脚接电阻r4的另一端，芯片u13的第二十二引脚接电阻r3的另一端，芯片u13的第二十五引脚通过电阻r86接5v电压源；芯片u13的第二十引脚通过电容c100接保护地，芯片u13的第十九引脚通过电容c101接保护地；芯片u13的第二十四引脚接电阻r89的一端以及电容c102的一端，电阻r89的另一端接5v电压源，电容c102的另一端接保护地；芯片u13的第十七引脚接电阻r90的一端，芯片u13的第十六引脚接电阻r91的一端；芯片u13的第六引脚通过电阻r88接地，芯片u13的第十引脚通过电阻r87接地；芯片u13的第三引脚、第七引脚、第九引脚以及第十三引脚均接排针jm5作为输出端口。如图4所示，所述电机电流设置子电路包括顺序编号的电阻r82至电阻r85，电阻r82的一端以及电阻r83的一端均与5v电压源连接，电阻r82的另一端通过电阻r84接保护地，电阻r83的另一端通过电阻r85接保护地，所述电阻r82的另一端与芯片u13的第十八引脚连接，电阻r83的另一端与芯片u13的第十五引脚连接。如图5所示，所述电机细分设置子电路包括顺序编号的电阻rj25至rj30，所述电阻rj25的一端、电阻rj26的一端以及电阻rj27的一端均与5v电压源连接，电阻rj25的另一端通过电阻rj28接保护地，电阻rj26的另一端通过电阻rj29接保护地，电阻rj27的另一端通过电阻rj30接保护地，电阻rj25的另一端接芯片u13的第二十八引脚，电阻rj26的另一端接芯片u13的第二十七引脚，电阻rj27的另一端接芯片u13的第二十六引脚。所述主控电路包括芯片u6，芯片u6的型号为stm32f407，芯片u6的第十五引脚与电阻r1的另一端连接，芯片u6的第十六引脚与电阻r2的另一端连接。如图6所示，所述光电传感器包括电阻r93、电阻r94、发光二极管d1以及三极管q1，所述电阻r93的一端以及电阻r94的一端均与5v电压源连接，电阻r93的另一端与发光二极管的阳极连接，电阻r94的另一端与三极管q1的集电极连接，三极管q1的发射极以及发光二极管d1的阴极均接大地，电阻r94的另一端接芯片u6的第十七引脚。所述光电传感器为槽形传感器，槽形传感器的槽口步进电机的齿形马盘上的缺口卡接。光电传感器采用槽形传感器其工作原理是过通安装在步进电机上的齿形马盘上的缺口来感应步进电机的步进位置。将步过位置信号反馈给处理器实现本系统的精准控制，传感器输出信号与主控电路的pc2引脚连接反馈步进电机位置信号。通过以上技术方案，本实用新型提供的一种步进电机的控制电路，通过主控电路控制步进电机的运转方向与脉冲，隔离电路完成主控电路与电机驱动电路的隔离，提到抗干扰能力，电机驱动电路完成步进电机的角位移动，光电传感器记录步进电机的角位移动并与电机驱动电路形成闭环反馈控制，提高驱动角位精度，从而温升慢，同时整个电路结构简单，便于调试与维护。以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。当前第1页12