本發(fā)明涉及一種多功能電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及控制方法，用于控制多種電機(jī)，包括直流電機(jī)，交流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)。

背景技術(shù)：

電力電子技術(shù)能以小功率信號(hào)控制大功率輸出，從而構(gòu)成強(qiáng)電與弱電之間的接口。當(dāng)今微電子技術(shù)的新成就可以通過這一接口移植到傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)品，促使其更新?lián)Q代。高可靠性的電力電子積木和集成電力電子模塊技術(shù)是未來電力電子技術(shù)發(fā)展的新熱點(diǎn)。電力電子積木采用先進(jìn)的表面貼裝技術(shù)將觸發(fā)器、有源器件、主電源板集成在一起，具有多重功能，大大縮小電力電子裝置的體積和重量，降低裝置的損耗和成本，提高高頻工作效率。集成電力電子模塊可以實(shí)現(xiàn)電力電子技術(shù)的智能化、模塊化，并大大降低電路接線電感和提高系統(tǒng)效率。

直流電機(jī)，交流電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，例如數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)和刀具架的移動(dòng)，刀具電機(jī)的運(yùn)行，輸送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路的應(yīng)用研究也有重要價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)目前存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種多功能電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及控制方法，可以控制多種電機(jī)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種多功能電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，包括stm32控制器，stm32控制器分別通過直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路控制直流電機(jī)、交流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)、停止或改變轉(zhuǎn)速；stm32控制器的管腳pd0、pd1、pd2、pd3、pd4、pd5、pd6分別與按鍵sw1、sw2、sw3、sw4、sw5、sw6、sw7連接，按鍵sw1、sw2、sw3、sw4、sw5、sw6、sw7分別代表“選擇直流電機(jī)”、“選擇交流電機(jī)”、“選擇步進(jìn)電機(jī)”、“加速”、“減速”、“啟動(dòng)”、“停止”；stm32控制器的管腳pb1、pb2、pb4、pb5、pb6用于輸出脈沖信號(hào)；stm32控制器的數(shù)模輸出管腳pa0、pa1、pa2用于輸出電壓信號(hào)；stm32控制器的管腳pc0和pc1用于輸出數(shù)字信號(hào)0、1。

進(jìn)一步地，直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路由四個(gè)二極管vd1-vd4和四個(gè)三極管v1-v4構(gòu)成，三極管v1與二極管vd1并聯(lián)，三極管v2與二極管vd2并聯(lián)，三極管v3與二極管vd3并聯(lián)，三極管v4與二極管vd4并聯(lián)，二極管vd1、vd2、vd4、vd3首尾順序連接；直流電機(jī)電樞m一側(cè)接在二極管vd1和vd3之間，另一側(cè)接在二極管vd2和vd4之間；

stm32控制器的管腳pb1、pb2輸出2個(gè)脈沖信號(hào)，管腳pb1連接三極管v1和v4基極，管腳pb2連接三極管v2和v3基極；當(dāng)pb1從輸出高電平變?yōu)檩敵龅碗娖綍r(shí)，vd2和vd3用于續(xù)流；當(dāng)pb2從輸出高電平變?yōu)檩敵龅碗娖綍r(shí)，vd1和vd4用于續(xù)流；

當(dāng)pb1管腳輸出正脈沖占空比大于0.5時(shí)，對(duì)應(yīng)三極管v1和v4導(dǎo)通，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)pb2管腳輸出正脈沖占空比大于0.5時(shí)，對(duì)應(yīng)三極管v2和v3導(dǎo)通，電機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)pb1和pb2管腳輸出正脈沖占空比等于0.5時(shí)，電機(jī)停轉(zhuǎn)；改變pb1和pb2管腳輸出的脈沖信號(hào)的占空比，就改變了功率驅(qū)動(dòng)電路輸出信號(hào)的占空比，改變加在直流電機(jī)電樞上的平均電壓，從而改變直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

進(jìn)一步地，交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路由3個(gè)正弦波發(fā)生器max038模塊電路組成，即max038芯片u2、u3、u4；正弦波發(fā)生器max038模塊電路的a0、a1管腳用于選擇波形類型，stm32控制器的管腳pc0和pc1連接a0和a1管腳，當(dāng)a1輸入數(shù)字信號(hào)1，輸出正弦波；

stm32控制器的數(shù)模輸出管腳pa0連接芯片u2的fadg管腳，芯片u2輸出信號(hào)到交流電機(jī)a相繞組，通過pa0輸出電壓值控制芯片u2輸出正弦信號(hào)的頻率；

stm32控制器的數(shù)模輸出管腳pa1連接芯片u3的fadg管腳，芯片u3輸出信號(hào)到交流電機(jī)b相繞組，通過pa1輸出電壓值控制芯片u3輸出正弦信號(hào)的頻率；

stm32控制器的數(shù)模輸出管腳pa2連接芯片u4的fadg管腳，芯片u4輸出信號(hào)到交流電機(jī)c相繞組，通過pa2輸出電壓值控制芯片u4輸出正弦信號(hào)的頻率；

max038芯片u2-u4共產(chǎn)生3個(gè)相位相差120度的正弦波，通過改變正弦波的頻率，改變加在交流電機(jī)上的交流電頻率，從而改變交流電機(jī)轉(zhuǎn)速。

進(jìn)一步地，stm32控制器的管腳pb4-pb6輸出3個(gè)脈沖信號(hào)，輸出到單電壓功率放大電路，單電壓功率放大電路中：

步進(jìn)電機(jī)a繞組線圈與電阻r1串聯(lián)，然后與二極管vd5并聯(lián)；當(dāng)pb4為1時(shí)，三極管q1導(dǎo)通，電源對(duì)步進(jìn)電機(jī)a繞組線圈l1和r1供電，步進(jìn)電機(jī)a繞組通電；當(dāng)pb4為0時(shí)，三極管q1截止，電源不對(duì)步進(jìn)電機(jī)a繞組線圈供電，電流經(jīng)過二極管vd5續(xù)流；

步進(jìn)電機(jī)b繞組線圈與電阻r2串聯(lián)，然后與二極管vd6并聯(lián)；當(dāng)pb5為1時(shí)，三極管q2導(dǎo)通，電源對(duì)步進(jìn)電機(jī)b繞組線圈l2和r2供電，步進(jìn)電機(jī)b繞組通電；當(dāng)pb5為0時(shí)，三極管q2截止，電源不對(duì)步進(jìn)電機(jī)b繞組線圈供電，電流經(jīng)過二極管vd6續(xù)流；

步進(jìn)電機(jī)c繞組線圈與電阻r3串聯(lián)，然后與二極管vd7并聯(lián)；當(dāng)pb6為1時(shí)，三極管q3導(dǎo)通，電源對(duì)步進(jìn)電機(jī)c繞組線圈l3和r3供電，步進(jìn)電機(jī)c繞組通電；當(dāng)pb6為0時(shí)，三極管q3截止，電源不對(duì)步進(jìn)電機(jī)c繞組線圈供電，電流經(jīng)過二極管vd7續(xù)流；

通過pb4-pb6輸出的信號(hào)來控制步進(jìn)電機(jī)繞組電流的通斷；通過改變pb4-pb6輸出的脈沖頻率，來改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

本發(fā)明的多功能電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及控制方法，可以通過按鍵改變輸出信號(hào)的特征量，通過改變脈寬，占空比，以改變加在直流電機(jī)電樞上的平均電壓，從而改變直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。使用3個(gè)正弦波發(fā)生器，通過改變正弦波的頻率，改變加在交流電機(jī)上的交流電頻率，以控制交流電機(jī)。通過改變脈沖頻率，來改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在：

1)、使用stm32控制器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，工作穩(wěn)定。按照預(yù)先編制好的程序?qū)崿F(xiàn)控制，方便功能的調(diào)整。

2)、功能多樣，通過改變嵌入式系統(tǒng)輸出信號(hào)的特征量，控制多種電機(jī)，包括直流電機(jī)，交流電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)。

附圖說明

以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的多功能電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及控制方法作出進(jìn)一步的詳述。

圖1是多功能電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2是stm32控制器的管腳分布圖；

圖3是按鍵電路圖；

圖4是直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖；

圖5是交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖；

圖6是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流；

圖7是本發(fā)明的程序流程圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1-3，stm32控制器分別通過直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路控制直流電機(jī)、交流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)、停止或改變轉(zhuǎn)速。

stm32控制器的管腳pd0、pd1、pd2、pd3、pd4、pd5、pd6分別與按鍵sw1、sw2、sw3、sw4、sw5、sw6、sw7連接，按鍵sw1、sw2、sw3、sw4、sw5、sw6、sw7分別代表“選擇直流電機(jī)”、“選擇交流電機(jī)”、“選擇步進(jìn)電機(jī)”、“加速”、“減速”、“啟動(dòng)”、“停止”。stm32控制器的管腳pb1、pb2、pb4、pb5、pb6用于輸出脈沖信號(hào)。stm32控制器的數(shù)模輸出管腳pa0、pa1、pa2用于輸出電壓信號(hào)。stm32控制器的管腳pc0和pc1用于輸出數(shù)字信號(hào)0、1。

請(qǐng)參閱圖4，直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路由四個(gè)二極管vd1-vd4和四個(gè)三極管v1-v4構(gòu)成，三極管v1與二極管vd1并聯(lián)，三極管v2與二極管vd2并聯(lián)，三極管v3與二極管vd3并聯(lián)，三極管v4與二極管vd4并聯(lián)，二極管vd1、vd2、vd4、vd3首尾順序連接。直流電機(jī)電樞m一側(cè)接在二極管vd1和vd3之間，另一側(cè)接在二極管vd2和vd4之間。

stm32控制器的管腳pb1、pb2輸出2個(gè)脈沖信號(hào)，管腳pb1連接三極管v1和v4基極，管腳pb2連接三極管v2和v3基極。當(dāng)pb1從輸出高電平變?yōu)檩敵龅碗娖綍r(shí)，vd2和vd3用于續(xù)流。當(dāng)pb2從輸出高電平變?yōu)檩敵龅碗娖綍r(shí)，vd1和vd4用于續(xù)流。

當(dāng)pb1管腳輸出正脈沖占空比大于0.5時(shí)，對(duì)應(yīng)三極管v1和v4導(dǎo)通，電機(jī)正轉(zhuǎn)。當(dāng)pb2管腳輸出正脈沖占空比大于0.5時(shí)，對(duì)應(yīng)三極管v2和v3導(dǎo)通，電機(jī)反轉(zhuǎn)。當(dāng)pb1和pb2管腳輸出正脈沖占空比等于0.5時(shí)，電機(jī)停轉(zhuǎn)。改變pb1和pb2管腳輸出的脈沖信號(hào)的占空比，就改變了功率驅(qū)動(dòng)電路輸出信號(hào)的占空比，改變加在直流電機(jī)電樞上的平均電壓，從而改變直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

請(qǐng)參閱圖5，交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路由3個(gè)正弦波發(fā)生器max038模塊電路組成，即max038芯片u2、u3、u4。正弦波發(fā)生器max038模塊電路的a0、a1管腳用于選擇波形類型，stm32控制器的管腳pc0和pc1連接a0和a1管腳，當(dāng)a1輸入數(shù)字信號(hào)1，輸出正弦波。

stm32控制器的數(shù)模輸出管腳pa0連接芯片u2的fadg管腳，芯片u2輸出信號(hào)到交流電機(jī)a相繞組，通過pa0輸出電壓值控制芯片u2輸出正弦信號(hào)的頻率。

stm32控制器的數(shù)模輸出管腳pa1連接芯片u3的fadg管腳，芯片u3輸出信號(hào)到交流電機(jī)b相繞組，通過pa1輸出電壓值控制芯片u3輸出正弦信號(hào)的頻率。

stm32控制器的數(shù)模輸出管腳pa2連接芯片u4的fadg管腳，芯片u4輸出信號(hào)到交流電機(jī)c相繞組，通過pa2輸出電壓值控制芯片u4輸出正弦信號(hào)的頻率。

max038芯片u2-u4共產(chǎn)生3個(gè)相位相差120度的正弦波，通過改變正弦波的頻率，改變加在交流電機(jī)上的交流電頻率，從而改變交流電機(jī)轉(zhuǎn)速。

請(qǐng)參閱圖6，stm32控制器的管腳pb4-pb6輸出3個(gè)脈沖信號(hào)，輸出到單電壓功率放大電路。步進(jìn)電機(jī)a繞組線圈與電阻r1串聯(lián)，然后與二極管vd5并聯(lián)。當(dāng)pb4為1時(shí)，三極管q1導(dǎo)通，電源對(duì)步進(jìn)電機(jī)a繞組線圈l1和r1供電，步進(jìn)電機(jī)a繞組通電。當(dāng)pb4為0時(shí)，三極管q1截止，電源不對(duì)步進(jìn)電機(jī)a繞組線圈供電，電流經(jīng)過二極管vd5續(xù)流。

步進(jìn)電機(jī)b繞組線圈與電阻r2串聯(lián)，然后與二極管vd6并聯(lián)。當(dāng)pb5為1時(shí)，三極管q2導(dǎo)通，電源對(duì)步進(jìn)電機(jī)b繞組線圈l2和r2供電，步進(jìn)電機(jī)b繞組通電。當(dāng)pb5為0時(shí)，三極管q2截止，電源不對(duì)步進(jìn)電機(jī)b繞組線圈供電，電流經(jīng)過二極管vd6續(xù)流。

步進(jìn)電機(jī)c繞組線圈與電阻r3串聯(lián)，然后與二極管vd7并聯(lián)。當(dāng)pb6為1時(shí)，三極管q3導(dǎo)通，電源對(duì)步進(jìn)電機(jī)c繞組線圈l3和r3供電，步進(jìn)電機(jī)c繞組通電。當(dāng)pb6為0時(shí)，三極管q3截止，電源不對(duì)步進(jìn)電機(jī)c繞組線圈供電，電流經(jīng)過二極管vd7續(xù)流。

通過pb4-pb6輸出的信號(hào)來控制步進(jìn)電機(jī)繞組電流的通斷。通過改變pb4-pb6輸出的脈沖頻率，來改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

請(qǐng)一并參閱圖7，程序初始化后，通過按鍵選擇控制的電機(jī)類型(按鍵sw1-sw7的信號(hào)從控制器的pd0-pd6輸入)。按下按鍵sw1，控制直流電機(jī)。按下按鍵sw2，控制交流電機(jī)。按下按鍵sw3，控制步進(jìn)電機(jī)。按下按鍵sw4，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，按下按鍵sw5，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速減小。當(dāng)按下按鍵sw6，電機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)按下停止按鈕sw7，電機(jī)停轉(zhuǎn)。

需要說明的是，對(duì)于本發(fā)明的構(gòu)思不起主要作用的其他stm32控制器管腳，在本說明書中不再陳述。

以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思所作的舉例和說明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的構(gòu)思或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。