[发明专利]一种开环步进电机驱控一体板卡

说明书

本发明提供了一种开环步进电机驱控一体板卡，包括供电单元、核心控制单元、电机驱控单元、外围驱动单元和通讯单元，核心控制单元分别与电机驱动单元、外围驱动单元和通讯单元连接，电机驱控单元通过接收核心控制单元的驱动信号来驱动和控制步进电机，通讯单元通过核心控制单元与PC端通信，并从PC端获取信号；本发明可满足工业自动化机台不断小型化、精准定位与控制、布线简洁、多轴控制的需求，在大大地节约成本的情况下来增加抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及步进电机运动控制技术领域，尤其是一种开环步进电机驱控一体板卡。

背景技术

步进电机，专门用于速度和位置精确控制的特种电机，它旋转是以固定的角度(称为步距角)一步一步运行的，是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机，我们可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时我们还可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达调速的目的。

步进电机是现代数字程序控制系统中的主要执行元件，应用极为广泛。随着技术的逐渐成熟与自动化设备的日益小型化，控制卡加驱动器来控制电机的方式已经满足不了小型且安装简单的需求，运动部件越来越多。

市面上步进电机驱动器具有以下缺点：

1、市面上提供的多为分体式的步进驱动器；

2、采用传统的脉冲加方向的控制方式；

3、布线复杂，占用空间大，且抗干扰能力差。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明提供了一种开环步进电机驱控一体板卡。

为了实现以上目的，本发明是通过如下技术方案来实现：

一种开环步进电机驱控一体板卡，包括供电单元、核心控制单元、电机驱控单元、外围驱动单元和通讯单元，所述核心控制单元分别与所述电机驱动单元、所述外围驱动单元和所述通讯单元连接，所述电机驱控单元通过接收所述核心控制单元的驱动信号来驱动和控制步进电机，所述通讯单元通过所述核心控制单元与PC端通信，并从PC端获取信号。

进一步的，所述核心控制单元和所述通讯单元均集成于一PCBA板上，其为MCU板；所述供电单元、所述电机驱控单元和外围驱动单元均集成与另一PCBA板上，其为IO板；所述IO板的反面叠加在所述MCU板的正面上，且所述MCU板和所述IO板通过排针、排母进行连接，从而进行信号传输；以叠加的方式连接所述MCU板和所述IO板，减小其水平上的空间，满足工业自动化机台不断小型化的需求。

更进一步的，所述电机驱控单元位于所述IO板的反面，其采用Trinamic公司的TMC2209芯片，所述TMC2209芯片的接口位于所述IO板的正面；TMC2209是一款极其安静的步进驱动器芯片，也可作为SilentStepStick使用，峰值电流为2.8A，持续电流为2A,其自带MicroPley细分插补技术实现256细分输出，确保运行平滑；其提供精准的电机驱动算法，以及运用先进的FOC电机驱动方式，使电机的力矩方向与电机的转动相切，可以保证电机运行过程中的力矩是恒定的，以及是最大的，避免了常用的驱动器出现力矩不够，丢步等问题。

更进一步的，所述通讯单元位于所述MCU板的正面，其包括网口通讯单元、串口通讯单元和CAN通讯单元；对工业控制提供多种可行性方案，减小工业控制过程中的成本。

更进一步的，所述网口通讯单元的通讯协议为UDP协议，以及默认IP地址为：192.168.5.140，端口号为：2017；所述串口通讯单元的默认配置为波特率115200，8位数据位，1位停止位，无校验位。

更进一步的，所述CAN通讯单元包括两个连通的CAN通讯接口，两个所述CAN通讯接口按照CAN协议连接同一总线；需要多个板卡一起使用时，可以将一个CAN通讯接口接到总线上，另一个CAN通讯接口接到下一块的板卡上；使用总线连接方式，简化布线方式，从而大大地减少布线。