一种基于树莓派的步进电机驱动电路板的制作方法

1.本技术涉及电机控制技术的领域，尤其是涉及一种基于树莓派的步进电机驱动电路板。


背景技术：

2.步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。
3.相关技术中，对步进电机的控制主要通过plc控制器和驱动电路板实现的。由于plc控制器成本普遍较高，故，为了保证控制步进电机工作的同时还能够压缩成本，优选用树莓派控制器以替换plc控制器。
4.不仅如此，考虑到现有的与plc控制器匹配的驱动电路板功能较多，成本较高，对于使用者来说，其功能远高于需求以至于造成驱动电路板的实用性较差。


技术实现要素：

5.为了提高步进电机驱动电路板的实用性，本技术提供了一种基于树莓派的步进电机驱动电路板。
6.本技术提供的一种基于树莓派的步进电机驱动电路板采用如下的技术方案：
7.一种基于树莓派的步进电机驱动电路板，包括连接单元、功能拓展单元和四个驱动单元；
8.所述连接单元用于与控制板连接，并用于传输来自所述控制板的驱动信号；
9.所述功能拓展单元与所述连接单元连接，用于外接多个功能单元；
10.四个所述驱动单元分别连接所述连接单元，其中两个所述驱动单元用于在接收到驱动信号时驱动一个四分线步进电机工作；另外两个所述驱动单元用于在接收到驱动信号时驱动另外一个四分线步进电机工作；
11.所述连接单元和所述功能拓展单元均串联于电源。
12.通过采用上述技术方案，连接单元能够与步进电机控制板连接，当步进电机控制板输出驱动信号时，连接单元传输驱动信号至驱动单元中。其中，两个驱动单元一组共同驱动一个步进电机，以驱动两个步进电机工作。设置的功能拓展单元还能够外接其他功能，以拓展驱动电路板的功能。这使得驱动电路板的功能以驱动步进电机工作为主，同时能够驱动两个步进电机工作，也可以通过功能拓展单元对驱动电路板的功能进行拓展，具有较好的实用性。
13.可选的，用于驱动一个四分线步进电机的两个所述驱动单元与用于驱动另一个四分线步进电机的两个所述驱动单元并联。
14.通过采用上述技术方案，当驱动电路板只连接一个步进电机时，驱动电路板能够在驱动信号的控制下驱动该步进电机工作。当驱动电路板连接两个步进电机时，驱动电路
板能够在驱动信号的控制下驱动两个步进电机同步工作。
15.可选的，还包括细分单元，所述细分单元包括多个拨动开关，每个所述拨动开关均与所述连接单元连接，用于调节所述步进电机的转速以及精度。
16.通过采用上述技术方案，根据拨动开关的闭合状态能够控制步进电机的转速以及精度。已闭合的拨动开关的数量不同，其对应的转速不同，精度也不同，能够供使用者按照需求进行适应性调整，具有较高的实用性。
17.可选的，所述拨动开关设置有四个。
18.通过采用上述技术方案，具有五档转速，每一档转速都对应有一个精度。
19.可选的，还包括保护单元，所述保护单元分别连接四个所述驱动单元，用于在过流时对所述驱动电路板和控制板进行保护。
20.通过采用上述技术方案，能够在驱动电路板或控制板异常的时候，避免电流过大时对驱动电路板和控制板造成破坏。
21.可选的，所述连接单元还连接有接收单元，用于接收外部的控制信号，并用于将控制信号传输至所述控制板中。
22.通过采用上述技术方案，接收单元能够接收外部的控制信号，并传输至控制板中，便于控制板进行处理并产生驱动信号。
23.可选的，还包括隔离单元，所述隔离单元连接所述接收单元，用于接收外部的控制信号并传输，还用于保护所述驱动电路板和所述控制板。
24.通过采用上述技术方案，隔离单元不仅能够接收并传输外部的控制信号，还能够将驱动电路板与外部电气隔离，以保护驱动电路板。
25.可选的，还包括附加连接单元，所述附加连接单元与所述功能拓展单元并联，用于连接驱动附加电机的驱动单元
26.通过采用上述技术方案，能够增加驱动电路板所驱动的步进电机的数量，以满足使用者的不同需求，具有较高的实用性。
27.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
28.1.设置的连接单元能够与步进电机控制板连接，当步进电机控制板输出驱动信号时，连接单元传输驱动信号至驱动单元中。其中，两个驱动单元一组共同驱动一个步进电机，以驱动两个步进电机工作。设置的功能拓展单元还能够外接其他功能，以拓展驱动电路板的功能。这使得驱动电路板的功能以驱动步进电机工作为主，同时能够驱动两个步进电机工作，也可以通过功能拓展单元对驱动电路板的功能进行拓展，具有较好的实用性；
29.2.通过设置多个拨动开关，使得使用者能够通过调节拨动开关的闭合状态改变步进电机的转速以及精度，具有较高的实用性；
30.3.设置的附加连接单元使得驱动电路板能够在驱动信号的控制下驱动更多的步进电机工作，以满足使用者的不同需求，具有较高的实用性。
附图说明
31.图1是本技术实施例的基于树莓派的步进电机驱动电路板的系统示意图。
32.图2是本技术实施例的连接单元、功能拓展单元、接收单元和细分单元的电路示意图。
33.图3是本技术实施例的驱动单元和保护单元的电路示意图。
34.图4是本技术实施例的隔离单元的电路示意图。
35.附图标记说明：1、连接单元；2、功能拓展单元；3、保护单元；4、接收单元；5、隔离单元；6、细分单元；7、附加连接单元。
具体实施方式
36.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-4及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
37.本技术实施例公开一种基于树莓派的步进电机驱动电路板，能够与树莓派控制板连接，以实现驱动步进电机工作的功能，并且具有较好的实用性。
38.参照图1，基于树莓派的步进电机驱动电路板包括连接单元1、功能拓展单元2和驱动单元，能够驱动多个步进电机工作。
39.参照图1和图2，其中，连接单元1用于与控制板连接，并用于传输来自控制板的驱动信号。具体的，在本技术中，连接单元1为具有40个管脚的排母，其2号管脚与5v电源连接。连接单元1与树莓派控制板的排针适配，以此连接控制板。当控制板经触发产生驱动信号后，连接单元1能够接收并输出驱动信号。
40.可以了解的是，驱动单元用于在接收到驱动信号时驱动步进电机进行工作。优选的，驱动单元设置有四个。下面以其中一个驱动单元为例作进一步说明。驱动单元优选型号为a4950eljtr-t的dmospwm电动机驱动器。由于该型号的驱动器集成了功率开关管，因此具有较小的体积，以压缩驱动电路板的体积。驱动单元的vref管脚连接5v电源，vbb管脚接24v电源，其gnd管脚以及ep管脚接地，其in1管脚和in2管脚连接连接单元1上相对应的管脚，以接收驱动信号。由于驱动电路板主要用于驱动四分线步进电机，故设置有用于连接步进电机的输出接口。输出接口包括四个输出端，其中两个输出端与驱动单元的out1管脚和oout2管脚连接，以在输出接口连接有步进电机时驱动步进电机工作。
41.在一个具体的示例中，共有四个驱动单元，分别为驱动单元u1、驱动单元u2、驱动单元u9和驱动单元u10，四个驱动单元中的两个驱动单元u1和u2用于在接收到驱动信号时驱动一个步进电机工作，另外两个驱动单元u9和u10用于在接收到驱动信号时驱动另外一个步进电机工作，相应的，输出接口也设置有两个。具体的，驱动单元u1的in1管脚连接连接单元1的37号管脚，in2管脚连接连接单元1的35号管脚。驱动单元u2的in1管脚连接连接单元1的33号管脚，其in2管脚连接连接单元1的31号管脚。输出接口h1的四个输出端分别与两个驱动单元u1和u2的out1和out2管脚分别相连。
42.同样的，另外两个驱动单元u9和u10也分别与连接单元1连接。驱动单元u9的in1管脚连接连接单元1的37号管脚，驱动单元u9的in2管脚连接连接单元1的35号管脚。驱动单元u10的in1管脚连接连接单元1的33号管脚，驱动单元u10的in2管脚连接连接单元1的31号管脚，输出接口h9的四个输出端分别与两个驱动单元u9和u10的out1和out2管脚分别相连。当两个输出接口都连接有步进电机时，驱动电路板能够在驱动信号的控制下驱动两个步进电机同步工作。
43.参照图1和图3，考虑到驱动电路板和控制板中可能出现短路等使得电流过大的情
况，驱动电路板还包括保护单元3。保护单元3分别连接四个输出单元的lss管脚。
44.参照图1和图2，当然，驱动电路板驱动步进电机进行工作的驱动方式不仅可以由控制板自身经过触发产生的驱动信号进行驱动，还可以通过外部设备进行控制。为此，驱动电路板还包括接收单元4。
45.接收单元4连接连接单元1，用于接收外部的控制信号，并用于将控制信号传输至控制板中。具体的，接收单元4包括三个输入管脚和三个输出管脚。接收单元4的三个输出管脚分别连接连接单元1的11号管脚、13号管脚和15号管脚。在本技术中，接收单元4为6pin的插针，以使得使用者通过插拔针脚的方式实现驱动电机的不同驱动方式。
46.参照图1和图4，由于外部的控制信号可能会对驱动电路板和控制板造成破坏，故驱动电路板还包括隔离单元5。
47.隔离单元5连接接收单元4，用于与接收外部的控制信号并传输，还用于保护驱动电路板和控制板。其中，隔离单元5包括三个光电隔离器件。三个光电隔离器件的输入端分别用于接收时钟输入信号、驱动输入信号和使能信号，三个光电隔离器件的输出阳极分别与接收单元4上对应的输入管脚连接。
48.参照图1和图2，本技术的驱动电路板还包括细分单元6。细分单元6连接连接单元1的1号管脚，用于调节步进电机的转速和精度。
49.具体的，细分单元6包括多个拨动开关，每个拨动开关的一端都与连接单元1的一个管脚连接，另一端接地。使用者通过调节拨动开关的闭合状态能够调整步进电机的转速和精度。优选的，拨动开关设置有四个，即具有16档转速和16档精度，每一档转速都对应一档精度，进而具有较高的实用性。
50.不仅如此，还包括功能拓展单元2。功能拓展单元2连接连接单元1，用于外接多个功能单元。在本技术中，功能拓展单元2也为一个具有40个管脚的排针，其1号管脚连接3.3v电源，2号管脚连接5v电源。值得说明的是，功能拓展单元2中一部分管脚是悬空的，其余管脚用于在有其他需求的时候连接更多功能单元。悬空的这部分管脚与连接单元1中已经连接有驱动单元、接收单元4和细分单元6的管脚位置对应。
51.参照图1，当然，根据使用者的需求还可以对驱动电路板进行适应性调整，以驱动更多的步进电机工作。具体来说，驱动电路板还包括附加连接单元7。附加连接单元7与功能拓展单元2并联。
52.进一步的，在本技术中附加连接单元7也为40个管脚的排母，其管脚设置方式与连接单元1相同。不仅如此，在附加连接单元7上也连接有多个驱动单元，以用于驱动更多的步进电机工作。
53.参照图1和图2，可以了解的是，由于连接单元1只是起到连接的功能，其管脚没有特定意义，因此，驱动单元、接收单元4和细分单元6与连接单元1连接的管脚可以进行调整。需要注意的是，在进行布线时需要与控制板排针上的管脚对应。
54.本技术实施例一种基于树莓派的步进电机驱动电路板的实施原理为：通过设置连接单元1，能够连接控制板，并传输驱动信号至驱动单元，以驱动步进电机工作。通过设置四个驱动单元，以驱动两个步进电机工作，使得驱动电路板的驱动能力提高。设置的细分单元6也能够便于使用者调节步进电机的转速和精度，以满足使用者更多的需求。设置的功能拓展单元2还能够供使用者根据需求增加驱动电路板的功能。这使得本技术的驱动电路板更
具有实用性。
55.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。