CN205596044U - 四路电机驱动板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及直流电机驱动技术领域，尤其涉及一种四路电机驱动板。该电机驱动板包括单片机控制单元、光耦隔离单元、电机驱动单元和电压转换单元，单片机控制单元设有四路电机控制端，四路电机控制端经光耦隔离单元与电机驱动单元连接，电压转换单元输入端接电机电源，经转换后输出5V的转换电源，用于为各单元供电。本实用新型将单片机控制单元和电机驱动单元有效整合，可以直接烧录程序，不用外接其他驱动板，可以同时驱动四路直流电机；同时，改进供电模块，适合40V以下的电源，适合多种电机使用；设置光耦隔离单元，提高了***的稳定性，并能通过信号控制指示灯监测信号状态，及时发现信号异常。

Description

四路电机驱动板

技术领域

本实用新型涉及直流电机驱动技术领域，尤其涉及一种四路电机驱动板。

背景技术

直流电机驱动板大多分为控制板和驱动板，两者配合完成对电机的驱动。控制板是由单片机***组成，可以通过编程实现为电机驱动板提供正反转、PWM信号，电机驱动板是通过H桥整流电路实现电机正反转，控制板和驱动板之间用线可以连接。

目前的电机驱动板存在以下问题：(1)功能单一，只能驱动2路直流电机,而且需要外接控制板对电机信号进行控制，接线繁琐，效率低下，不利于同时进行多个电机的控制和工业现代化的实现；(2)对控制***没有很好的保护作用，在电机堵转或者反转时容易对控制电路造成伤害，影响***工作的稳定性；(3)电机驱动板和控制板所用电压不同，一般的控制板对于输入电压有严格的要求，当接入的电机所需的驱动电压与控制板所需电压不同时，需要进行单独供电，造成资源的浪费。造成上述问题的根本原因是驱动电路没有与控制电路进行整合，没有设计合理的保护电路。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型考虑将电机驱动板和控制板进行有效整合，并通过增加控制信号的输出端数量，来简化电机驱动板的外部连接结构。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种四路电机驱动板，包括单片机控制单元、光耦隔离单元、电机驱动单元和电压转换单元，单片机控制单元设有四路电机控制端，四路电机控制端经光耦隔离单元与电机驱动单元连接，电压转换单元输入端接电机电源，经转换后输出5V的转换电源，用于为各单元供电。

本实用新型将单片机控制单元和电机驱动单元整合在一起，并设有四路电机控制端，能同时驱动四个直流电机。同时，在单片机控制单元和电机驱动单元之间设置光耦隔离单元，而且光耦隔离单元输入端和输出端使用不同的电源，可实现两单元间的电气隔离，防止单片机控制单元受到电机驱动单元的干扰，保证程序的正常运行。本实用新型通过设置电压转换单元，可支持40V以下电压接入，接入电压与电机需要的电压相同，转换输出单片机控制单元需要的电压。

进一步，所述的电机驱动单元包括两个直流电机驱动芯片，每个直流电机驱动芯片控制两个直流电机。从光耦输出的信号接着进入直流电机驱动芯片，芯片内部通过H桥电路输出电机正反转的高低电平状态，直流电机驱动芯片的输出端就可以直接接入电机实现正反转。直流电机驱动芯片需要两种电信号，一种是5V控制信号(由电压转换芯片产生)，一种是电机型号需要的电压，需要按照对应引脚接入。

进一步，电机驱动单元输出端设有二极管保护电路。

进一步，单片机控制单元设有六路中断信号输入端和两路模拟信号输入端，六路中断信号输入端与三个编码器接口的2脚、3脚连接，通过编码器接口连接编码器，接入中断信号；两路模拟信号输入端与第四个编码器接口的2脚、3脚连接，通过它接入两路模拟信号。本实用新型借助编码器输入中断信号，进行调速或正反转切换。若不需要通过编码器调速，可以不接编码器。

进一步，单片机控制单元通过USB转串口芯片连接有USB接口，用来连接电脑进行程序烧录。单片机烧录程序将正反转、速度等信号输入到光耦的输入引脚，控制光耦内部电路的开启和关闭，从而实现光耦输出电平的变化。

进一步，光耦隔离单元包括光耦，光耦前端电路由外接电源供电，光耦后端电路由转换电源供电，外接电源是外接的5V电源。两个电源相互独立，这样才不会相互干扰，实现完全隔离。

外接电源与USB接口的供电引脚连接，同时还与电源接口连接。这样可提供两种电源接口，既可选择从USB接口接入5V电源，也可选择从电源接口接入5V电源。

本实用新型还包括一拨码开关，拨码开关的1脚、2脚与USB接口、电源接口连接，拨码开关的3脚、4脚与转换电源连接。拨码开关的作用是将外接电源和转换电源导通或关闭。当需要用到光耦隔离功能时，将拨码开关拨到1、2端关闭，光耦前端的单片机控制单元以及光耦左侧部分从USB接口或电源接口处接入5V外接电源，而后端的电机驱动部分由电压转换单元转换来的电源供电，以此实现光耦两侧互不干扰。当不需要光耦隔离功能时，将拨码开关拨到ON端打开，外接电源和转换电源导通，成为一路电源，各单元都是由转换来的电源供电，不需要外接电源，由于光耦两侧是同一路电源，因此起不到隔离作用。

进一步，所述的光耦隔离单元设有信号控制指示灯，用于检测控制信号的状态，便于及时发现控制信号的异常状况。

本实用新型的有益效果：

(1)将单片机控制单元和电机驱动单元有效整合，可以直接烧录程序，不用外接其他驱动板，可以同时驱动四路直流电机；

(2)改进供电模块，适合40V以下的电源，适合多种电机使用；

(3)设置光耦隔离单元，提高了***的稳定性，并能通过信号控制指示灯监测信号状态，及时发现信号异常。

附图说明

图1是本实用新型的***方框图；

图2是本实用新型单片机控制单元的电路原理图；

图3是本实用新型光耦隔离单元和电机驱动单元的电路原理图；

图4是本实用新型电压转换单元的电路原理图；

图5是本实用新型编码器接口电路原理图；

图中，1、单片机控制单元，2、光耦隔离单元，3、电机驱动单元，4、电压转换单元，5、编码器接口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细说明。

一种四路电机驱动板，如图1所示，包括单片机控制单元1、光耦隔离单元2、电机驱动单元3和电压转换单元4，单片机控制单元1设有四路电机控制端，四路电机控制端经光耦隔离单元2与电机驱动单元3连接。电压转换单元4输入端接电机电源VCC1，经转换后输出5V的转换电源VCC3，用于为各单元供电。单片机控制单元设有六路中断信号输入端，中断信号输入端与编码器接口5连接，用于连接编码器进行调速。

图4所示为电压转换单元的电路原理图。该单元由电压转换芯片LM2596及其***电路实现。输入端接入电机电源VCC1，经转换后可输出5V转换电源VCC3，为各单元供电。

图2所示为单片机控制单元的电路原理图。单片机控制单元采用8位AVR单片机U1输出电机控制信号，其设有四路电机控制引脚，其中A1、A2、ENA为第一路电机控制引脚，B1、B2、ENB为第二路电机控制引脚，C1、C2、ENC为第三路电机控制引脚，D1、D2、END为第四路电机控制引脚。另外，还设有六路中断引脚IB1、IB2、IC1、IC2、ID1、ID2和两路模拟信号输入引脚IA1、IA2。单片机U1的30-31脚连接一USB转串口芯片CH1，通过它与一USB接口M1连接，用来连接电脑烧录程序。USB接口M1的VCC脚通过一保险丝F1连接5V外接电源VCC2，外接电源VCC2还与电源接口J1连接。该处还设有一拨码开关S2，拨码开关的1脚、2脚与USB接口、电源接口连接，拨码开关的3脚、4脚与转换电源VCC3连接。

图3所示为光耦隔离单元和电机驱动单元的电路原理图。光耦隔离单元包括三个光耦U2、U3、U6，单片机U1的A1脚、A2脚、B1脚、B2脚与光耦U2的CAT1-CAT4脚连接，单片机U1的C1脚、C2脚、D1脚、D2脚与光耦U3的CAT1-CAT4脚连接，单片机U1的ENA脚、ENB脚、ENC脚、END脚与光耦U6的ANO1-ANO4脚连接。光耦U2、U3的ANO1-ANO4脚分别连接有信号控制指示灯D19-D26，可以直观检测控制信号是高电平还是低电平，控制信号出现异常时易于发现。光耦U2、U3左侧的信号控制指示灯由外接电源VCC2供电，光耦U2、U3的COL1-COL4脚经上拉电阻连接转换电源VCC3，同时各连接一直流电机驱动芯片U4、U5，直流电机驱动芯片U4、U5的输出端与电机接口J5、J6连接，每个电机接口可连接两个直流电机，两个芯片可同时控制四路直流电机。直流电机驱动芯片U4、U5的输出电路中设有二极管保护电路，该电路由二极管D3-D18组成。

光耦隔离功能的选用与否由拨码开关来控制。当需要用到光耦隔离功能时，将拨码开关拨到1、2端关闭，光耦前端的单片机控制单元以及光耦左侧部分从USB接口或电源接口处接入5V外接电源VCC2，而后端的电机驱动部分由电压转换单元转换来的电源VCC3供电，以此实现光耦两侧互不干扰。当不需要光耦隔离功能时，将拨码开关拨到ON端打开，外接电源和转换电源导通，成为一路电源，各单元都是由转换来的电源供电，不需要外接电源，由于光耦两侧是同一路电源，因此起不到隔离作用。

图5所示为编码器接口电路原理图。单片机U1的中断引脚IB1、IB2、IC1、IC2、ID1、ID2按编号分为三组，分别连接三个编码器接口J2、J3、J4的2脚、3脚，四个直流电机对应四个中断信号，中断信号由编码器提供，可从六个中断引脚中选择四个输入单片机，从而实现调速和正反转调节。单片机U1的模拟信号输入引脚IA1、IA2与第四个编码器接口J1的2脚、3脚连接，用于输入模拟信号。

Claims (9)

1.一种四路电机驱动板，其特征在于：包括单片机控制单元(1)、光耦隔离单元(2)、电机驱动单元(3)和电压转换单元(4)，单片机控制单元(1)设有四路电机控制端，四路电机控制端经光耦隔离单元(2)与电机驱动单元(3)连接，电压转换单元(4)输入端接电机电源(VCC1)，经转换后输出5V的转换电源(VCC3)，用于为各单元供电。

2.根据权利要求1所述的四路电机驱动板，其特征在于：所述的电机驱动单元(3)包括两个直流电机驱动芯片(U4、U5)，每个直流电机驱动芯片控制两个直流电机。

3.根据权利要求2所述的四路电机驱动板，其特征在于：电机驱动单元(3)输出端设有二极管保护电路。

4.根据权利要求1所述的四路电机驱动板，其特征在于：单片机控制单元设有六路中断信号输入端(IB1、IB2、IC1、IC2、ID1、ID2)和两路模拟信号输入端(IA1、IA2)，六路中断信号输入端与三个编码器接口(J2、J3、J4)的2脚、3脚连接，通过编码器接口连接编码器，接入中断信号；两路模拟信号输入端(IA1、IA2)与第四个编码器接口(J1)的2脚、3脚连接，通过它接入两路模拟信号。

5.根据权利要求1所述的四路电机驱动板，其特征在于：单片机控制单元(1)通过USB转串口芯片(CH1)连接有USB接口(M1)，用来连接电脑进行程序烧录。

6.根据权利要求5所述的四路电机驱动板，其特征在于：光耦隔离 单元包括光耦，光耦前端电路由外接电源(VCC2)供电，光耦后端电路由转换电源(VCC3)供电，外接电源(VCC2)是外接的5V电源。

7.根据权利要求6所述的四路电机驱动板，其特征在于：外接电源(VCC2)与USB接口(M1)的供电引脚连接，同时还与电源接口(J7)连接。

8.根据权利要求7所述的四路电机驱动板，其特征在于：还包括一拨码开关(S2)，拨码开关(S2)的1脚、2脚与USB接口(M1)、电源接口(J7)连接，拨码开关(S2)的3脚、4脚与转换电源(VCC3)连接。

9.根据权利要求1所述的四路电机驱动板，其特征在于：所述的光耦隔离单元(2)设有信号控制指示灯，用于检测控制信号的状态。