四路電機驅動板的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及直流電機驅動技術領域，尤其涉及一種四路電機驅動板。該電機驅動板包括單片機控制單元、光耦隔離單元、電機驅動單元和電壓轉換單元，單片機控制單元設有四路電機控制端，四路電機控制端經光耦隔離單元與電機驅動單元連接，電壓轉換單元輸入端接電機電源，經轉換后輸出5V的轉換電源，用于為各單元供電。本實用新型將單片機控制單元和電機驅動單元有效整合，可以直接燒錄程序，不用外接其他驅動板，可以同時驅動四路直流電機；同時，改進供電模塊，適合40V以下的電源，適合多種電機使用；設置光耦隔離單元，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并能通過信號控制指示燈監(jiān)測信號狀態(tài)，及時發(fā)現信號異常。
【專利說明】
四路電機驅動板
技術領域
[0001]本實用新型涉及直流電機驅動技術領域，尤其涉及一種四路電機驅動板。【背景技術】
[0002]直流電機驅動板大多分為控制板和驅動板，兩者配合完成對電機的驅動?？刂瓢迨怯蓡纹瑱C系統(tǒng)組成，可以通過編程實現為電機驅動板提供正反轉、PWM信號，電機驅動板是通過H橋整流電路實現電機正反轉，控制板和驅動板之間用線可以連接。
[0003]目前的電機驅動板存在以下問題:(1)功能單一，只能驅動2路直流電機，而且需要外接控制板對電機信號進行控制，接線繁瑣，效率低下，不利于同時進行多個電機的控制和工業(yè)現代化的實現；(2)對控制系統(tǒng)沒有很好的保護作用，在電機堵轉或者反轉時容易對控制電路造成傷害，影響系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性；(3)電機驅動板和控制板所用電壓不同，一般的控制板對于輸入電壓有嚴格的要求，當接入的電機所需的驅動電壓與控制板所需電壓不同時，需要進行單獨供電，造成資源的浪費。造成上述問題的根本原因是驅動電路沒有與控制電路進行整合，沒有設計合理的保護電路。
【發(fā)明內容】

[0004]為解決上述問題，本實用新型考慮將電機驅動板和控制板進行有效整合，并通過增加控制信號的輸出端數量，來簡化電機驅動板的外部連接結構。
[0005]本實用新型采用的技術方案如下:
[0006]—種四路電機驅動板，包括單片機控制單元、光耦隔離單元、電機驅動單元和電壓轉換單元，單片機控制單元設有四路電機控制端，四路電機控制端經光耦隔離單元與電機驅動單元連接，電壓轉換單元輸入端接電機電源，經轉換后輸出5V的轉換電源，用于為各單元供電。
[0007]本實用新型將單片機控制單元和電機驅動單元整合在一起，并設有四路電機控制端，能同時驅動四個直流電機。同時，在單片機控制單元和電機驅動單元之間設置光耦隔離單元，而且光耦隔離單元輸入端和輸出端使用不同的電源，可實現兩單元間的電氣隔離，防止單片機控制單元受到電機驅動單元的干擾，保證程序的正常運行。本實用新型通過設置電壓轉換單元，可支持40V以下電壓接入，接入電壓與電機需要的電壓相同，轉換輸出單片機控制單元需要的電壓。
[0008]進一步，所述的電機驅動單元包括兩個直流電機驅動芯片，每個直流電機驅動芯片控制兩個直流電機。從光耦輸出的信號接著進入直流電機驅動芯片，芯片內部通過H橋電路輸出電機正反轉的高低電平狀態(tài)，直流電機驅動芯片的輸出端就可以直接接入電機實現正反轉。直流電機驅動芯片需要兩種電信號，一種是5V控制信號(由電壓轉換芯片產生)，一種是電機型號需要的電壓，需要按照對應引腳接入。
[0009]進一步，電機驅動單元輸出端設有二極管保護電路。
[0010]進一步，單片機控制單元設有六路中斷信號輸入端和兩路模擬信號輸入端，六路中斷信號輸入端與三個編碼器接口的2腳、3腳連接，通過編碼器接口連接編碼器，接入中斷信號；兩路模擬信號輸入端與第四個編碼器接口的2腳、3腳連接，通過它接入兩路模擬信號。本實用新型借助編碼器輸入中斷信號，進行調速或正反轉切換。若不需要通過編碼器調速，可以不接編碼器。
[0011]進一步，單片機控制單元通過USB轉串口芯片連接有USB接口，用來連接電腦進行程序燒錄。單片機燒錄程序將正反轉、速度等信號輸入到光耦的輸入引腳，控制光耦內部電路的開啟和關閉，從而實現光耦輸出電平的變化。
[0012]進一步，光耦隔離單元包括光耦，光耦前端電路由外接電源供電，光耦后端電路由轉換電源供電，外接電源是外接的5V電源。兩個電源相互獨立，這樣才不會相互干擾，實現完全隔離。[0013 ]外接電源與USB接口的供電引腳連接，同時還與電源接口連接。這樣可提供兩種電源接口，既可選擇從USB接口接入5V電源，也可選擇從電源接口接入5V電源。
[0014]本實用新型還包括一撥碼開關，撥碼開關的1腳、2腳與USB接口、電源接口連接，撥碼開關的3腳、4腳與轉換電源連接。撥碼開關的作用是將外接電源和轉換電源導通或關閉。 當需要用到光耦隔離功能時，將撥碼開關撥到1、2端關閉，光耦前端的單片機控制單元以及光耦左側部分從USB接口或電源接口處接入5V外接電源，而后端的電機驅動部分由電壓轉換單元轉換來的電源供電，以此實現光耦兩側互不干擾。當不需要光耦隔離功能時，將撥碼開關撥到0N端打開，外接電源和轉換電源導通，成為一路電源，各單元都是由轉換來的電源供電，不需要外接電源，由于光耦兩側是同一路電源，因此起不到隔離作用。
[0015]進一步，所述的光耦隔離單元設有信號控制指示燈，用于檢測控制信號的狀態(tài)，便于及時發(fā)現控制信號的異常狀況。
[0016]本實用新型的有益效果:
[0017](1)將單片機控制單元和電機驅動單元有效整合，可以直接燒錄程序，不用外接其他驅動板，可以同時驅動四路直流電機；
[0018](2)改進供電模塊，適合40V以下的電源，適合多種電機使用；
[0019](3)設置光耦隔離單元，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并能通過信號控制指示燈監(jiān)測信號狀態(tài)，及時發(fā)現信號異常?！靖綀D說明】
[0020]圖1是本實用新型的系統(tǒng)方框圖；[0021 ]圖2是本實用新型單片機控制單元的電路原理圖；
[0022]圖3是本實用新型光耦隔離單元和電機驅動單元的電路原理圖；
[0023]圖4是本實用新型電壓轉換單元的電路原理圖；[〇〇24]圖5是本實用新型編碼器接口電路原理圖；
[0025]圖中，1、單片機控制單元，2、光耦隔離單元，3、電機驅動單元，4、電壓轉換單元，5、編碼器接口?！揪唧w實施方式】
[0026]下面結合附圖對本實用新型的實施方式進行詳細說明。
[0027] —種四路電機驅動板，如圖1所示，包括單片機控制單元1、光耦隔離單元2、電機驅動單元3和電壓轉換單元4,單片機控制單元1設有四路電機控制端，四路電機控制端經光耦隔離單元2與電機驅動單元3連接。電壓轉換單元4輸入端接電機電源VCC1，經轉換后輸出5V 的轉換電源VCC3,用于為各單元供電。單片機控制單元設有六路中斷信號輸入端，中斷信號輸入端與編碼器接口 5連接，用于連接編碼器進行調速。[〇〇28]圖4所示為電壓轉換單元的電路原理圖。該單元由電壓轉換芯片LM2596及其外圍電路實現。輸入端接入電機電源VCC1，經轉換后可輸出5V轉換電源VCC3，為各單元供電。 [〇〇29]圖2所示為單片機控制單元的電路原理圖。單片機控制單元采用8位AVR單片機U1 輸出電機控制信號，其設有四路電機控制引腳，其中A1、A2、ENA為第一路電機控制引腳，B1、 B2、ENB為第二路電機控制引腳，C1、C2、ENC為第三路電機控制引腳，D1、D2、END為第四路電機控制引腳。另外，還設有六路中斷引腳四1、182、1(:1、扣2、101、102和兩路模擬信號輸入引腳IA1、IA2。單片機U1的30-31腳連接一USB轉串口芯片CH1，通過它與一USB接口Ml連接，用來連接電腦燒錄程序。USB接口 Ml的VCC腳通過一保險絲F1連接5V外接電源VCC2，外接電源 VCC2還與電源接口 J1連接。該處還設有一撥碼開關S2，撥碼開關的1腳、2腳與USB接口、電源接口連接，撥碼開關的3腳、4腳與轉換電源VCC3連接。
[0030]圖3所示為光耦隔離單元和電機驅動單元的電路原理圖。光耦隔離單元包括三個光耦1]2、1]3、1]6，單片機1]1的41腳^2腳、81腳、82腳與光耦1]2的0411-04了4腳連接，單片機1]1 的C1腳、C2腳、D1腳、D2腳與光耦U3的CAT 1-CAT4腳連接，單片機U1的ENA腳、ENB腳、ENC腳、 END腳與光耦U6的AN01-AN04腳連接。光耦U2、U3的AN01-AN04腳分別連接有信號控制指示燈 D19-D26,可以直觀檢測控制信號是高電平還是低電平，控制信號出現異常時易于發(fā)現。光耦U2、U3左側的信號控制指示燈由外接電源VCC2供電，光耦U2、U3的COL 1-C0L4腳經上拉電阻連接轉換電源VCC3，同時各連接一直流電機驅動芯片U4、U5，直流電機驅動芯片U4、U5的輸出端與電機接口 J5、J6連接，每個電機接口可連接兩個直流電機，兩個芯片可同時控制四路直流電機。直流電機驅動芯片U4、U5的輸出電路中設有二極管保護電路，該電路由二極管 D3-D18 組成。[〇〇31]光耦隔離功能的選用與否由撥碼開關來控制。當需要用到光耦隔離功能時，將撥碼開關撥到1、2端關閉，光耦前端的單片機控制單元以及光耦左側部分從USB接口或電源接口處接入5V外接電源VCC2,而后端的電機驅動部分由電壓轉換單元轉換來的電源VCC3供電，以此實現光耦兩側互不干擾。當不需要光耦隔離功能時，將撥碼開關撥到0N端打開，夕卜接電源和轉換電源導通，成為一路電源，各單元都是由轉換來的電源供電，不需要外接電源，由于光耦兩側是同一路電源，因此起不到隔離作用。[〇〇32] 圖5所示為編碼器接口電路原理圖。單片機U1的中斷引腳IB1、IB2、IC1、IC2、ID1、 ID2按編號分為三組，分別連接三個編碼器接口 J2、J3、J4的2腳、3腳，四個直流電機對應四個中斷信號，中斷信號由編碼器提供，可從六個中斷引腳中選擇四個輸入單片機，從而實現調速和正反轉調節(jié)。單片機U1的模擬信號輸入引腳IA1、IA2與第四個編碼器接口 J1的2腳、3 腳連接，用于輸入模擬信號。
【主權項】
1.一種四路電機驅動板，其特征在于:包括單片機控制單元(1)、光耦隔離單元(2)、電 機驅動單元(3)和電壓轉換單元(4)，單片機控制單元(1)設有四路電機控制端，四路電機控 制端經光耦隔離單元(2)與電機驅動單元(3)連接，電壓轉換單元(4)輸入端接電機電源 (VCC1)，經轉換后輸出5V的轉換電源(VCC3)，用于為各單元供電。2.根據權利要求1所述的四路電機驅動板，其特征在于:所述的電機驅動單元(3)包括 兩個直流電機驅動芯片(U4、U5)，每個直流電機驅動芯片控制兩個直流電機。3.根據權利要求2所述的四路電機驅動板，其特征在于:電機驅動單元(3)輸出端設有 二極管保護電路。4.根據權利要求1所述的四路電機驅動板，其特征在于:單片機控制單元設有六路中斷 信號輸入端(四1、182、1(:1、扣2、101、102)和兩路模擬信號輸入端(141、142)，六路中斷信號 輸入端與三個編碼器接口( J2、J3、J4)的2腳、3腳連接，通過編碼器接口連接編碼器，接入中 斷信號;兩路模擬信號輸入端(IA1、IA2)與第四個編碼器接口(J1)的2腳、3腳連接，通過它 接入兩路模擬信號。5.根據權利要求1所述的四路電機驅動板，其特征在于:單片機控制單元(1)通過USB轉 串口芯片(CH1)連接有USB接口(Ml)，用來連接電腦進行程序燒錄。6.根據權利要求5所述的四路電機驅動板，其特征在于:光耦隔離單元包括光耦，光耦 前端電路由外接電源(VCC2)供電，光耦后端電路由轉換電源(VCC3)供電，外接電源(VCC2) 是外接的5V電源。7.根據權利要求6所述的四路電機驅動板，其特征在于:外接電源(VCC2)與USB接口 (Ml)的供電引腳連接，同時還與電源接口(J7)連接。8.根據權利要求7所述的四路電機驅動板，其特征在于:還包括一撥碼開關(S2)，撥碼 開關(S2)的1腳、2腳與USB接口(Ml)、電源接口(J7)連接，撥碼開關(S2)的3腳、4腳與轉換電 源(VCC3)連接。9.根據權利要求1所述的四路電機驅動板，其特征在于:所述的光耦隔離單元(2)設有 信號控制指示燈，用于檢測控制信號的狀態(tài)。
【文檔編號】H02P5/68GK205596044SQ201620443902
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月14日
【發(fā)明人】楊敏, 張輝, 李強
【申請人】濟南弘方信息技術有限公司