CN205596044U - 四路电机驱动板 - Google Patents
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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
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。
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CN113391578A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-09-14 | 浙江利尔达物联网技术有限公司 | 基于LTE-Cat1技术OpenCPU方案的物联网测试终端 |
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