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小序

当前,步进电机已经在工业利用,如自动剥线机、工业机械人、雕刻机、植毛机事情台等涉及到正确定位的场合,获得广泛的利用。常用的步进电机节制系统由驱动模块和节制器模块组成。驱动模块实现功率放大年夜,节制器模块用于孕育发生电机迁移转变的节制旌旗灯号,上述节制措施将会大年夜量占用节制核心的资本,影响节制系统的实时性及机动性。本文设计的步进电机驱动器,将节制电路和驱动模电路集成在同一个模块上,削减系统中主控核心的包袱,前进系统的实时性、靠得住性,可以使系统设计变得加倍机动、方便。

1、 CAN中继器硬件的设计

1.1 系统的硬件布局

本文设计的基于CAN总线的一体化两相步进电机驱动器系统框图如图1所示,包括CAN收发器L9616、MCU STM32F103C6澳门威利斯人官方网站v155、光耦隔离、驱动芯片SLA7033M、温度传感器和D/A转换。CAN收发器L9616接管主控核心发送过来的帧数据包后,再把数据包发送给MCU。STM32F103C6是一体化步进电机驱动器的核心,认真对CAN收发器L9616传送过来的数据包进行解析,同时做出响应的操作,天生对应的驱动旌旗灯号和迁移转变偏向;另一壁MCU节制高精度D/A转换器,经D/A转换输出的电压送给驱动芯片SLA7033M,使SLA7033M输出电流恒定,同时在SLA7033M的输出端加入采样电阻,MCU实时监控SLA7033M的输出电流,当输出电流大年夜于阈值时,关闭驱动旌旗灯号,保护芯片SLA7033M;别的MCU还对加在芯片SLA7033M上面的散热器进行温度实时监控,当散热片上的温度跨越预设值时关闭驱动旌旗灯号,起保护SLA7033M的感化。MCU对SLA7033M的输出电流进行采样以及对温度实时监控,有效地保护了SLA7033M,使SLA7033M事情的寿命加倍长,事情加倍稳定。因为MCU输出的旌旗灯号属于弱的旌旗灯号,而SLA70 33M输出的旌旗灯号是大年夜电压大年夜电流旌旗灯号,为了确保MCU正常事情,采纳光耦隔离,使节制旌旗灯号与驱动旌旗灯号分离,同时节制和驱动两部分的电路采纳自力的电源供电,它们之间互不滋扰,旌旗灯号经由过程光耦传输。

1.2 STM32F105微节制器

STM32F105是基于最新ARM V7.0内核Cortex-M3的32位闪存微节制器,这是一款专为嵌入式利用而开拓的内核,带有用于电机节制的PWM输出,分外得当在电机节制场合的利用。STM32F10内置CAN收发FIFO,可以低落采纳外置澳门威利斯人官方网站v155CAN节制器的资源以及前进系统的稳定性。STM32F103具有较大年夜容量的FLASH和RAM,以及富厚的外设,是以采纳STM32F103作为主控芯片可以方便地实现CAN数据收发、A/D转换、D/A转换、PWM输出等。

1.3 CAN收发电

CAN收发器采纳ST公司的L9616。终端匹配电阻采纳跳线的要领供用户安装时自行选择。在差分旌旗灯号线上并上瞬态抑制二极管,可以起到对L9616的I/O的保澳门威利斯人官方网站v155护感化。光电隔离部分采纳最高转换速度可达10Mbit/s的高速光耦6N137,电阻R2、R5起到限流感化。VCC5_1是由DC/DC隔离电源零丁孕育发生的5V电压。

1.4 电源电路

步进电机采纳5V供电。用开关稳压集成芯片LM2596代替传统的三段稳压器,仅必要极少的外围器件即可构成高效的稳压电路且不需加散热片。LM2576孕育发生的5V电压提供电机驱动芯片,主控CPU事情所需的3.3V电压由LDO芯片LM1117-3.3孕育发生。CAN收发电路零丁供电的DC/DC电路采纳隔离电源模块,使驱动器和和CAN总线接口实现完全的电气隔离。

1.5 光电隔离电路

连接在节制芯片与驱动芯片之间的光耦隔离电路,主芯片认真孕育发生驱动芯片必要的节制旌旗灯号。当输入端为高电日常平凡光耦中的光敏二极管导通,同韶光敏三极管也导通,使对应的输出端也为高电平。应用了光耦隔离,使得驱动电路的高压电路与节制电路的低压电路完全隔离,互不滋扰,前进了系统的抗滋扰能力和稳定性。

1.6 SLA7033M驱动电路

SLA7033M是高机能步进电机集成功率放大年夜器,该芯片由参考电压电路、触发脉冲孕育发生电路、电压对照放大年夜电路、电流节制电路、勉励旌旗灯号放大年夜电路、电动势补偿电路等组成。INA、In澳门威利斯人官方网站v155a、INB、INb为四个驱动旌旗灯号输入端,OUT/a、OUTa、OUT/b、OUTb为四个驱动旌旗灯号输澳门威利斯人官方网站v155出端,在输出端接二相步进电机作为负载。VREF为颠末D/A转换后的基准电压输入端,经由过程调剂D/A的输出基准电压,即可调剂驱动器的输出电流的大年夜小。电阻R11、R12为电流检测电阻,当主控芯片检测到该电阻上的电压跨越阈值时,从新调剂输出的电流大年夜小,使输出电流不能跨越最大年夜值,以保护驱动芯片SLA7033M。

2 、CAN中继器软件的设计

法度榜样开始时先初始化各个输出端口以及各个相关的外设模块。法度榜样以模块化进行设计,主法度榜样只需轮回检测响应的状态,当对应的状态满意要求时履行响应的操作,使得法度榜样简洁以及实时性更强。当法度榜样呈现非常环境时,非常处置惩罚法度榜样反省响应的非常环境,判断是哪些环境呈现非常,记录响应的环境,同时可以把非常环境打包成数据发送到CAN总线,方便主控核心进行非常环境的阐发及处置惩罚。无非常环境则反省是否稀有据包的标志位,要是稀有据包,则数据包处置惩罚法度榜样对数据包进行阐发,并进行响应的操作。数据包处置惩罚法度榜样具有识别是发送数据包照样接管到的数据包,假如是发送数据包,则把响应的数据包颠末处置惩罚天生标准报文帧款式,随后颠末CAN收发器发送帧数据给主控核心;假如接管到的数据包则要对该数据包进行解析,按照标准报文帧款式进行提取响应的数据,以及对响应的数据进行处置惩罚,要是收到的数据里的ID和该设备号ID同等,注解是该设备的数据,即对该设备进行操作;反之,注解不是该设备的数据,则对收到的数据不处置惩罚,同时推出数据包处置惩罚法度榜样。主法度榜样要是没稀有据包处置惩罚或者数据包处置惩罚法度榜样完成则反省温度是否跨越预设值,要是已经跨越预设的值,则履行超温处置惩罚法度榜样;要是没有超温则往下履行。当没有超温或者超温处置惩罚法度榜样完成后查询电流是否跨越预设值,要是已经跨越了输出电流的预设值则履行调剂输出电流法度榜样,对输出电流输出调剂,即对D/A的输出值进行调剂,使输出电流削减;若没有跨越输出电流的预设值则返回反省非常环境,法度榜样进行轮回检测。

3 、停止语

文采纳了以高机能的ARM处置惩罚器STMF103为一体化步进电机主控CPU,SLA7033M作为驱动芯片,将节制电路和驱动模电路集成在同一个模块上,削减系统中主控核心的包袱,前进系统的实时性、靠得住性,有必然的社会效益和广泛的推广代价。

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