本發(fā)明涉及數(shù)字程序控制系統(tǒng)和步進(jìn)電機(jī)領(lǐng)域，特別涉及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊及帶有該模塊的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

步進(jìn)電機(jī)，是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制電機(jī)，是現(xiàn)代數(shù)字程序控制系統(tǒng)中的主要執(zhí)行元件，應(yīng)用極為廣泛。一般情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動器的選擇方法：比如，判斷需多大力矩：靜扭矩是選擇步進(jìn)電機(jī)的主要參數(shù)之一。當(dāng)負(fù)載大時，需采用大力矩電機(jī)。當(dāng)力矩指標(biāo)大時，電機(jī)外形也大。比如，判斷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度：轉(zhuǎn)速要求高時，應(yīng)選相電流較大、電感較小的電機(jī)，以增加功率輸入。且在選擇驅(qū)動器時采用較高供電電壓。

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速和定位的目的。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器所接收的是脈沖信號，每收到一個脈沖，驅(qū)動器會給電機(jī)一個脈沖使電機(jī)轉(zhuǎn)過一個固定的角度，就因?yàn)檫@個特點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)才會被廣泛的應(yīng)用到現(xiàn)在的各個行業(yè)里。

步進(jìn)電機(jī)控制器，是一種能夠發(fā)出均勻脈沖信號的電子產(chǎn)品，它發(fā)出的信號進(jìn)入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器后，會由驅(qū)動器轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電機(jī)所需要的強(qiáng)電流信號，帶動步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)控制器能夠準(zhǔn)確的控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過每一個角度。

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動、控制電路，在常規(guī)使用中，需要一臺步進(jìn)電機(jī)用以旋轉(zhuǎn)并實(shí)現(xiàn)控制，必須具備兩個產(chǎn)品：首先，是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，其次，是步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動控制器，并通過步進(jìn)參數(shù)顯示器、PLC或?qū)Ｓ妹}沖發(fā)生器作為步進(jìn)電機(jī)控制器、可以設(shè)定步進(jìn)角度及相關(guān)電流的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的控制，接線方式如圖1所示。

上述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動控制電路中，首先在安裝方面受到驅(qū)動器、控制器的體積限制即使是小體積，也需要專用的安裝殼體；其次由于驅(qū)動器和控制器為兩個產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上雖然都做到了通用，但成本較高、安裝且困難，組合使用比較麻煩。另外，在布線上也需要集中布線，如電機(jī)過多，導(dǎo)致線束多并很復(fù)雜。

目前，常規(guī)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器中，一般存在以下幾個問題點(diǎn)：

1)一般都是無源驅(qū)動，即單純的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，僅僅依賴外部脈沖來控制電機(jī)的位移；

2)細(xì)分需要用撥碼開關(guān)按圖形撥動，比較麻煩，長時間下來后容易受環(huán)境因素導(dǎo)致接觸不良、誤操作等問題；

3)電流設(shè)定一般需要外置一個電位器，或非線性的檔位模式(撥碼開關(guān))限定階梯式電流，存在設(shè)置盲區(qū)和受環(huán)境因素導(dǎo)致接觸不良、失靈等問題，在設(shè)置器件也需要按圖形進(jìn)行設(shè)置，較為麻煩。

4)驅(qū)動電路的保護(hù)不夠及時，不能立即響應(yīng)到控制端，出現(xiàn)異常后往往控制器還在繼續(xù)執(zhí)行，容易造成步進(jìn)電機(jī)損壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，如何將控制電路、驅(qū)動電路、接口電路、電源電路、顯示電路、操作按鍵及相關(guān)輔助電路集成于一體的步進(jìn)驅(qū)動模塊，同時能夠減少線束、可以接入組網(wǎng)控制等。

解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊，包括：PCB基板，所述PCB基板上還包括：按鍵顯示電路、電源管理電路、內(nèi)部中央處理單元、外部脈沖接口電路以及驅(qū)動控制電路，

所述按鍵顯示電路與所述內(nèi)部中央處理單元電性相連，用以接收所述按鍵顯示電路的輸入的按鍵信號、以及向所述內(nèi)部中央處理單元發(fā)送對應(yīng)的顯示信號；

所述電源管理電路與所述內(nèi)部中央處理單元電性相連，用以分配所述內(nèi)部中央處理單元中的供電；

所述內(nèi)部中央處理單元還與外部脈沖接口電路電性相連，用以通過接線端子將外部輸入信號經(jīng)過信號隔離后傳遞到步進(jìn)電機(jī)芯片或者內(nèi)部中央處理單元；

所述內(nèi)部中央處理單元與驅(qū)動控制電路連接，通過電流控制、細(xì)分控制之后與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片連接，并且再與步進(jìn)電機(jī)接口電路電性相連。

更進(jìn)一步，所述電源管理電路進(jìn)一步包括：接口電路、TVS浪涌保護(hù)電路、高低頻濾波電路、MP2562開關(guān)電源管理芯片，

所述接口電路與前置的所述TVS浪涌保護(hù)電路連接和用以電容濾波的高低頻濾波電路相連后，進(jìn)入所述MP2562開關(guān)電源管理芯片，

所述MP2562開關(guān)電源管理芯片分別與LC電路相連，所述LC電路一端與電源濾波及輸出電路相連，一端輸入至與所述MP2562開關(guān)電源管理芯片相連的電壓反饋電路。

更進(jìn)一步，所述外部脈沖接口電路進(jìn)一步包括：接線端子、光耦隔離電路、脈沖整形電路，

所述接線端子通過所述光耦隔離電路與所述脈沖整形電路相連，所述脈沖整形電路分別與所述內(nèi)部中央處理單元和/或步進(jìn)電機(jī)芯片相連。

更進(jìn)一步，所述驅(qū)動控制電路進(jìn)一步包括：一TTL信號輸入/輸出接口和一DAC電流調(diào)節(jié)電路，所述細(xì)分TTL信號輸入/輸出接口以及DAC電流調(diào)節(jié)電路分別與DRV8825步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片相連。

更進(jìn)一步，所述按鍵顯示電路還包括：LED顯示電路和按鍵顯示電路，所述LED顯示電路用以接收所述按鍵顯示電路的輸入的按鍵信號；所述按鍵顯示電路用以向所述內(nèi)部中央處理單元發(fā)送對應(yīng)的顯示信號。

更進(jìn)一步，所述內(nèi)部中央處理單元為：STM8S208RBT6主控芯片，并通過與CAN接口電路組成一CAN總線接口電路。

更進(jìn)一步，采用CAN總線、外部脈沖或者內(nèi)部自帶脈沖用以控制電機(jī)位移，并且預(yù)置有脫機(jī)運(yùn)行指令。

更進(jìn)一步，模塊還包括：通過CAN總線遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)發(fā)指令控制，和/或，單機(jī)設(shè)定時，在所述按鍵顯示電路中用以進(jìn)行可視化參數(shù)窗口設(shè)定，以及預(yù)置一操作指令控制權(quán)限。

更進(jìn)一步，模塊還包括：套接于所述PCB基板的散熱外殼，安裝于所述PCB基板下方的后蓋板，

以及，在所述散熱外殼上安設(shè)的顯示器和智能按鍵，所述顯示器和智能按鍵分別與所述鍵顯示電路連接，

還包括：用以作為拓展插槽的接插件接口、用以與步進(jìn)電機(jī)連接的步進(jìn)電機(jī)及傳感器接口、用以接收外部電源和信號的電源及信號接口。

基于上述，本發(fā)明還提供了步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，包括：上位機(jī)，CAN協(xié)議總線以及所述的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊，

所述上位機(jī)與CAN協(xié)議總線連接，所述CAN協(xié)議總線用以進(jìn)行CAN網(wǎng)絡(luò)自組網(wǎng)的遠(yuǎn)程控制，

通過兩路所述CAN協(xié)議總線與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊連接，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊與步進(jìn)電機(jī)連接，用以驅(qū)動并控制所述步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過角位移或線位移

本發(fā)明的有益效果：

1)本發(fā)明中的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊步進(jìn)模塊，其可應(yīng)用于以下產(chǎn)品中，比如：柱塞式計(jì)量泵、隔膜式計(jì)量泵、流量泵、直線運(yùn)動導(dǎo)軌，角度位移控制、云臺控制、多坐標(biāo)機(jī)械手等等。此外，在工程項(xiàng)目中，通過CAN總線協(xié)議組網(wǎng)的使用，可組建大中小型運(yùn)動控制機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)、自動化傳輸或特殊設(shè)備的定制。

2)本發(fā)明中的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊，在設(shè)計(jì)上體積小巧，高集成度，僅為火柴盒大小的PCB基板上集成了100多個元件。PCB基板采用雙面貼片工藝完成，模塊集“電源(電源管理電路)、處理器(內(nèi)部中央處理單元)、信號處理、信號隔離電路、步進(jìn)驅(qū)動(驅(qū)動控制電路)、人機(jī)界面電路(按鍵顯示電路)、外部接線端子”于一體。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊采用CAN總線通訊并保留了原始脈沖輸入模式，使用靈活。通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊，可快速實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備的研發(fā)，減少設(shè)備線路、縮減研發(fā)周期、降低設(shè)備成本、便于后期維護(hù)、讓設(shè)備更加穩(wěn)定，更加簡單。此外，本發(fā)明中的PCB基板在雙面貼片工藝中，不僅增加了繪制PCB的難度、焊接工藝的難度、還對空間有相當(dāng)?shù)囊?，比如如此高密度的集成，還需要保證各電器元件的工作標(biāo)準(zhǔn)。

3)本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，采用CAN總線通訊的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊，可讓數(shù)多臺上位機(jī)僅需2根線即可連接完成，模塊可直接安裝在電機(jī)上或周邊，無需專用/額外的控制柜。

4)在本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊中，由于所述按鍵顯示電路與所述內(nèi)部中央處理單元電性相連，用以接收所述按鍵顯示電路的輸入的按鍵信號、以及向所述內(nèi)部中央處理單元發(fā)送對應(yīng)的顯示信號；所述電源管理電路與所述內(nèi)部中央處理單元電性相連，用以分配所述內(nèi)部中央處理單元中的供電；所述內(nèi)部中央處理單元還與外部脈沖接口電路電性相連，用以通過接線端子將外部輸入信號經(jīng)過信號隔離后傳遞到步進(jìn)電機(jī)芯片或者內(nèi)部中央處理單元。內(nèi)部中央處理單元與步進(jìn)驅(qū)動芯片(比如，DRV8825步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片)集成于一體，在實(shí)際使用中，自我保護(hù)、單機(jī)運(yùn)行、組網(wǎng)運(yùn)行、可擴(kuò)展性、可升級性等相當(dāng)優(yōu)越，是常規(guī)任何步進(jìn)驅(qū)動器無法做到的?？梢圆捎谩癈AN總線、外部脈沖、內(nèi)部CPU自帶脈沖”控制步進(jìn)電機(jī)的位移，并可以編寫專用功能的脫機(jī)運(yùn)行代碼，使用相當(dāng)靈活，其中通過CAN bus可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)遠(yuǎn)程控制。使得步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊既能自控、又可以實(shí)現(xiàn)外部脈沖控制、還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制。

5)在本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊中，第一，控制器自身按鍵，通過數(shù)碼管顯示的參數(shù)，任意設(shè)定；第二，通過CAN bus遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)發(fā)指令控制，無需專用物理開關(guān)設(shè)定，不僅穩(wěn)定，而且相當(dāng)方便。其中單機(jī)設(shè)定時，按鍵顯示電路中的一鍵配合LED數(shù)碼管參數(shù)窗口設(shè)定，進(jìn)入時還有設(shè)定權(quán)限，防止誤操作、非工作人員操作等。

6)由于在驅(qū)動控制電路中采用DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電流設(shè)定或內(nèi)置一鍵配合LED數(shù)碼管進(jìn)行設(shè)定，功能設(shè)定模式雷同細(xì)分設(shè)定，方便可靠。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中直流無刷控制器接線/無刷電機(jī)接線圖；

圖2(a)-圖2(c)是本發(fā)明中的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊接線示意圖；

圖3是本發(fā)明步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4(a)是圖3中的電源管理電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4(b)是圖3中的電源管理電路原理圖；

圖5(a)是圖3中的外部脈沖接口電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5(b)是圖3中的外部脈沖接口電路原理圖；

圖6(a)是圖3中的驅(qū)動控制電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6(b)是圖6(a)中的DRV8825芯片原理圖；

圖6(c)是圖3中的驅(qū)動控制電路原理圖；

圖7(a)是圖3中的按鍵顯示電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7(b)是圖3中的按鍵顯示電路原理圖；

圖8(a)是圖3中的內(nèi)部中央處理單元的原理圖；

圖8(b)是其中的CAN縱向接口電路示意圖；

圖9是本發(fā)明步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考一些示例實(shí)施例描述本公開的原理?？梢岳斫?，這些實(shí)施例僅出于說明并且?guī)椭绢I(lǐng)域的技術(shù)人員理解和實(shí)施例本公開的目的而描述，而非建議對本公開的范圍的任何限制。在此描述的本公開的內(nèi)容可以以下文描述的方式之外的各種方式實(shí)施。

如本文中所述，術(shù)語“包括”及其各種變體可以被理解為開放式術(shù)語，其意味著“包括但不限于”。術(shù)語“基于”可以被理解為“至少部分地基于”。術(shù)語“一個實(shí)施例”可以被理解為“至少一個實(shí)施例”。術(shù)語“另一實(shí)施例”可以被理解為“至少一個其它實(shí)施例”。

請參考圖2(a)-圖2(c)是本發(fā)明中的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊接線示意圖，附圖為與步進(jìn)電機(jī)相連。請參考圖3是本發(fā)明步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊100，包括：PCB基板，所述PCB基板上還包括：按鍵顯示電路1、電源管理電路3、內(nèi)部中央處理單元1、外部脈沖接口電路4以及驅(qū)動控制電路5，所述按鍵顯示電路2與所述內(nèi)部中央處理單元1電性相連，用以接收所述按鍵顯示電路的輸入的按鍵信號、以及向所述內(nèi)部中央處理單元發(fā)送對應(yīng)的顯示信號；所述電源管理電路3與所述內(nèi)部中央處理單元1電性相連，用以分配所述內(nèi)部中央處理單元中的供電；所述內(nèi)部中央處理單元1還與外部脈沖接口電路4電性相連，用以通過接線端子將外部輸入信號經(jīng)過信號隔離后傳遞到步進(jìn)電機(jī)芯片或者內(nèi)部中央處理單元；所述內(nèi)部中央處理單元1與驅(qū)動控制電路5連接，通過電流控制、細(xì)分控制之后與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片連接，并且再與步進(jìn)電機(jī)接口電路電性相連。

本實(shí)施例中步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊通過將控制電路、驅(qū)動電路、接口電路、電源電路、顯示電路、操作按鍵、及相關(guān)輔助電路集成與一體，并將產(chǎn)品外殼壓縮到42mm*42mm大小左右，步進(jìn)產(chǎn)品體積縮小了，而且功能還增加了，在使用方面線束也簡潔了很多。為了通用，除了可以組網(wǎng)控制外，還可接收外部脈沖信號、方向信號、使能信號等。

所述內(nèi)部中央處理單元1可以采用STM8S系列芯片，STM8S芯片是意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的8位的標(biāo)準(zhǔn)系列單片機(jī)，內(nèi)核包括：高級STM8內(nèi)核，具有3級流水線的哈佛結(jié)構(gòu)擴(kuò)展指令集。存儲器包括：程序存儲器：8K字節(jié)F l ash；10K次擦寫后在55℃環(huán)境下數(shù)據(jù)可保存20年。數(shù)據(jù)存儲器：640字節(jié)真正的數(shù)據(jù)；EEPROM：可達(dá)30萬次擦寫；RAM：1K字節(jié)。

如圖8(a)所示，在一些實(shí)施例中，內(nèi)部中央處理單元1優(yōu)選采用STM8S208RBT6，

8位STM微控制器

S產(chǎn)品類型：標(biāo)準(zhǔn)型

R引腳數(shù)：64

B程序存儲器容量,：128Kbytes

T封裝類型,：LQFP

溫度范圍：-40℃to 85℃。

作為本實(shí)施例中的優(yōu)選，內(nèi)部中央處理單元1還包：CAN bus通訊組網(wǎng)控制模式處理電路，CAN-bus(Controller Area Network)即控制器局域網(wǎng)，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。CAN bus是一種多主方式的串行通訊總線，基本設(shè)計(jì)規(guī)范要求有較高的位速率，高抗干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。信號傳輸距離達(dá)到10Km時，仍然可提供高達(dá)5Kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。由于CAN串行通訊總線具有這些特性，它很自然的在汽車、制造業(yè)以及航空工業(yè)中受到廣泛應(yīng)用。

在一些實(shí)施例中，內(nèi)部中央處理單元1還包CAN通訊收發(fā)器。如圖8(b)所示，CAN通訊收發(fā)器通過處理器STM8S208RBT6與CAN接口電路了TJA1050組成，在TJA1050電路中增加了通信線路EMI防護(hù)電路(TVS)。

如圖7(a)所示，所述按鍵顯示電路2，采用一按鍵配合LED數(shù)碼管參數(shù)窗口設(shè)定的方式，便于與用戶進(jìn)行直接人機(jī)交互，相比于現(xiàn)有的撥碼開關(guān)按圖形撥動，用戶體驗(yàn)更好。

如圖7(b)所示在一些實(shí)施例中，所述按鍵顯示電路2還包括：LED顯示電路21和按鍵顯示電路22，所述LED顯示電路21用以接收所述按鍵顯示電路22的輸入的按鍵信號；所述按鍵顯示電路22用以向所述內(nèi)部中央處理單元4發(fā)送對應(yīng)的顯示信號。

在一些實(shí)施例中，所述按鍵顯示電路2為：LED靜態(tài)顯示電路以及一鍵控制電路。

在一些實(shí)施例中，采用DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電流設(shè)定或內(nèi)置一鍵配合LED數(shù)碼管進(jìn)行設(shè)定

所述電源管理電路3用以對內(nèi)部中央處理單元1供電保護(hù)和供電管理。

在一些實(shí)施例中，所述電源管理電路3，采用MP2562專用開關(guān)電源管理芯片，為確保護(hù)開關(guān)電源不受外部瞬態(tài)高壓、紋波的影響，前級增加了TVS保護(hù)電路和電容濾波電路。

所述TVS保護(hù)電路，即瞬態(tài)電壓抑制器(Transient Voltage Suppressor)簡稱TVS，是一種二極管形式的高效能保護(hù)器件。當(dāng)TVS二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時,它能以10-12秒量級的速度,將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個預(yù)定值，有效地保護(hù)電子線路中的精密元器件，免受各種浪涌脈沖的損壞。由于其具有響應(yīng)時間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓較易控制、無損壞極限、體積小等優(yōu)點(diǎn)。目前已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通訊設(shè)備、交/直流電源、汽車、電子鎮(zhèn)流器、家用電器、儀器儀表(電度表)、RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、數(shù)字照相機(jī)的保護(hù)、共模/差模保護(hù)、RF耦合/IC驅(qū)動接收保護(hù)、電機(jī)電磁波干擾抑制、聲頻/視頻輸入、傳感器/變速器、工控回路、繼電器、接觸器噪音的抑制等各個領(lǐng)域。

在所述電容濾波電路中利用電容的充、放電作用，使輸出電壓趨于平滑。

請參考圖5(a)是圖3中的外部脈沖接口電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖5(b)是圖3中的外部脈沖接口電路原理圖；外部脈沖接口電路4，用以過渡PLC或?qū)Ｓ妹}沖信號而預(yù)設(shè)的。主要負(fù)責(zé)將外部脈沖信號、方向信號、使能信號等等，并且通過信號隔離后傳遞到內(nèi)部步進(jìn)專用處理芯片或MCU。其中，故障信號為輸出信號，即當(dāng)MCU輸出異常后，會通過故障信號輸出數(shù)字開關(guān)信號。

如圖5(a)所示在一些實(shí)施例中，外部脈沖接口電路4包括：接線端子41、光耦隔離電路42、脈沖整形電路43，所述接線端子41通過所述光耦隔離電路42與所述脈沖整形電路43相連，所述脈沖整形電路43分別與所述內(nèi)部中央處理單元4和/或步進(jìn)電機(jī)芯片相連。

在一些實(shí)施例中，所述脈沖整形電路43為:施密特脈沖整形電路。

在一些實(shí)施例中，光耦隔離電路42中用以反饋的光耦型號有TLP521、PC817等。比如，TLP521的原邊相當(dāng)于一個發(fā)光二極管，原邊電流越大，光強(qiáng)越強(qiáng)，副邊三極管的電流越大。副邊三極管電流與原邊二極管電流的比值稱為光耦的電流放大系數(shù)，該系數(shù)隨溫度變化而變化，且受溫度影響較大。使用這類光耦必須注意設(shè)計(jì)外圍參數(shù)，使其工作在比較寬的線性帶內(nèi)，否則電路對運(yùn)行參數(shù)的敏感度太強(qiáng)，不利于電路的穩(wěn)定工作。

驅(qū)動控制電路5，由內(nèi)部中央處理單元、步進(jìn)驅(qū)動芯片(DRV8825)、DAC轉(zhuǎn)換芯片組成。

如圖6(a)所示，在一些實(shí)施例中，所述驅(qū)動控制電路進(jìn)一步包括：一TTL信號輸入/輸出接口51和一DAC電流調(diào)節(jié)電路52，所述細(xì)分TTL信號輸入/輸出接口51以及DAC電流調(diào)節(jié)電路52分別與DRV8825步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片53相連，原理接線圖如6(c)所示。

DAC(Digital to analog converter，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器)是一種將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號(以電流、電壓或電荷的形式)的設(shè)備。在很多數(shù)字系統(tǒng)中(例如計(jì)算機(jī))，信號以數(shù)字方式存儲和傳輸，而數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器可以將這樣的信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，從而使得它們能夠被外界(人或其他非數(shù)字系統(tǒng))識別。

如圖6(b)所示，在一些實(shí)施例中，所述DRV8825步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片53可以驅(qū)動一個兩項(xiàng)四線的步進(jìn)電機(jī)，也可以驅(qū)動兩個直流有刷電機(jī)，輸入電壓8-45V,最大電流1.7A，可以承受2.5A的瞬間電壓。通過PWM輸入來驅(qū)動?？梢酝ㄟ^AVREF/BVREF來調(diào)節(jié)電機(jī)繞阻上的電流，電流的大小應(yīng)該是電機(jī)額定電流；可以通過MODE0/MODE1/MODE2，三個角來配置細(xì)分驅(qū)動模式，可以配置2/4/8/16/32細(xì)分。n HOME腳，從上電開始電機(jī)轉(zhuǎn)過45°的位置是home state.電機(jī)轉(zhuǎn)到home state時n HOME腳會輸出一個低電平。另外，布板時要注意散熱的處理，電源(LDO,DC-DC)要離驅(qū)動芯片盡可能的遠(yuǎn)些，周邊走線不要緊繞驅(qū)動芯片,留出一定的空間，走線對散熱有影響。

如圖9是本發(fā)明步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，包括：上位機(jī)200，CAN協(xié)議總線300以及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊100，所述上位機(jī)200與CAN協(xié)議總線300連接，所述CAN協(xié)議總線用以進(jìn)行CAN網(wǎng)絡(luò)自組網(wǎng)的遠(yuǎn)程控制，通過兩路所述CAN協(xié)議總線與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊100連接，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊100與步進(jìn)電機(jī)連接，用以驅(qū)動并控制所述步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過角位移或線位移。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)采用CAN bus通訊的仕脈步進(jìn)驅(qū)動模塊，可讓數(shù)十臺電機(jī)僅需2根線即可連接完成，模塊可直接安裝在電機(jī)上或周邊，無需專用控制柜。

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊100包括：PCB基板，所述PCB基板上還包括：按鍵顯示電路、電源管理電路、內(nèi)部中央處理單元、外部脈沖接口電路以及驅(qū)動控制電路，所述按鍵顯示電路與所述內(nèi)部中央處理單元電性相連，用以接收所述按鍵顯示電路的輸入的按鍵信號、以及向所述內(nèi)部中央處理單元發(fā)送對應(yīng)的顯示信號；所述電源管理電路與所述內(nèi)部中央處理單元電性相連，用以分配所述內(nèi)部中央處理單元中的供電；所述內(nèi)部中央處理單元還與外部脈沖接口電路電性相連，用以通過接線端子將外部輸入信號經(jīng)過信號隔離后傳遞到步進(jìn)電機(jī)芯片或者內(nèi)部中央處理單元；所述內(nèi)部中央處理單元與驅(qū)動控制電路連接，通過電流控制、細(xì)分控制之后與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片連接，并且再與步進(jìn)電機(jī)接口電路電性相連。其中，所述電源管理電路進(jìn)一步包括：接口電路、TVS浪涌保護(hù)電路、高低頻濾波電路、MP2562開關(guān)電源管理芯片，所述接口電路與前置的所述TVS浪涌保護(hù)電路連接和用以電容濾波的高低頻濾波電路相連后，進(jìn)入所述MP2562開關(guān)電源管理芯片，所述MP2562開關(guān)電源管理芯片分別與LC電路相連，所述LC電路一端與電源濾波及輸出電路相連，一端輸入至與所述MP2562開關(guān)電源管理芯片相連的電壓反饋電路。

其中，所述外部脈沖接口電路進(jìn)一步包括：接線端子、光耦隔離電路、脈沖整形電路，所述接線端子通過所述光耦隔離電路與所述脈沖整形電路相連，所述脈沖整形電路分別與所述內(nèi)部中央處理單元和/或步進(jìn)電機(jī)芯片相連。通過內(nèi)置內(nèi)部中央處理單元，脈沖控制可以采用“CAN bus、外部脈沖、內(nèi)部中央處理單元自帶脈沖”控制電機(jī)位移，并可以編寫專用功能的脫機(jī)運(yùn)行代碼，使用相當(dāng)靈活，其中通過CAN bus可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)遠(yuǎn)程控制。模塊既能自控、又可以實(shí)現(xiàn)外部脈沖控制、還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制。

其中，所述驅(qū)動控制電路進(jìn)一步包括：一TTL信號輸入/輸出接口和一DAC電流調(diào)節(jié)電路，所述細(xì)分TTL信號輸入/輸出接口以及DAC電流調(diào)節(jié)電路分別與DRV8825步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片相連。

其中，所述按鍵顯示電路還包括：LED顯示電路和按鍵顯示電路，所述LED顯示電路用以接收所述按鍵顯示電路的輸入的按鍵信號；所述按鍵顯示電路用以向所述內(nèi)部中央處理單元發(fā)送對應(yīng)的顯示信號。

其中，所述內(nèi)部中央處理單元為：STM8S208RBT6主控芯片，并通過與CAN接口電路組成一CAN總線接口電路。

其中，采用CAN總線、外部脈沖或者內(nèi)部自帶脈沖用以控制電機(jī)位移，并且預(yù)置有脫機(jī)運(yùn)行指令。

其中，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊還包括：通過CAN總線遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)發(fā)指令控制，和/或，單機(jī)設(shè)定時，在所述按鍵顯示電路中用以進(jìn)行可視化參數(shù)窗口設(shè)定，以及預(yù)置一操作指令控制權(quán)限。

其中，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊還包括：套接于所述PCB基板的散熱外殼，安裝于所述PCB基板下方的后蓋板，以及，在所述散熱外殼上安設(shè)的顯示器和智能按鍵，所述顯示器和智能按鍵分別與所述鍵顯示電路連接，還包括：用以作為拓展插槽的接插件接口、用以與步進(jìn)電機(jī)連接的步進(jìn)電機(jī)及傳感器接口、用以接收外部電源和信號的電源及信號接口，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊具備自身按鍵，通過數(shù)碼管顯示的參數(shù)，任意設(shè)定；其次，在系統(tǒng)中通過CAN bus遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)發(fā)指令控制，無需專用物理開關(guān)設(shè)定，不僅穩(wěn)定，而且相當(dāng)方便。其中單機(jī)設(shè)定時，一鍵(智鍵)配合LED數(shù)碼管參數(shù)窗口設(shè)定，進(jìn)入時還有設(shè)定權(quán)限，防止誤操作、非工作人員操作等。

雖然本公開以具體結(jié)構(gòu)特征和/或方法動作來描述，但是可以理解在所附權(quán)利要求書中限定的本公開并不必然限于上述具體特征或動作。而是，上述具體特征和動作僅公開為實(shí)施權(quán)利要求的示例形式。