一種電機驅動接口轉換模塊的制作方法

本發明屬于金融自動服務終端內電機接口轉換技術領域，具體涉及一種用于將雙相單極性步進電機驅動接口轉換成有刷直流電機驅動接口的電機驅動接口轉換模塊。

背景技術：

現金處理設備(點鈔機、循環機、清分機等)中應用了大量的電機用于鈔票的驅動.比較常用的是步進電機，在不失步的情況下，步進電機的位置控制和速度控制不存在累計誤差，因而在現金處理設備內很容易對鈔票的位置和速度進行精確控制。所以前期設計中，控制主板一般為驅動機構提供步進電機驅動接口。此外，考慮到以后設備功能升級的需要，控制主板還可能預留一些步進電機驅動接口。但是，后期如果一些設備組件進行了結構升級而導致驅動電機變化，如果進行主控制板的重新設計與開發，則存在很高的價格成本和時間成本，并且存在結構與電路上的兼容性問題。

技術實現要素：

本發明的目的在于解決上述技術問題而提供一種用于將雙相單極性步進電機驅動接口轉換成有刷直流電機驅動接口的電機驅動接口轉換模塊,其實現了由單極性步進電機驅動接口到有刷直流電機驅動接口的完全透明轉換，不僅能實現直流電機的方向控制，而且能實現速度控制以及位置控制。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種電機驅動接口轉換模塊，包括：

信號檢測電路，分別與步進電機驅動接口以及MCU控制器相連接，用于檢測步進電機驅動接口的驅動信號轉換成信號序列輸入到MCU控制器；

直流電機驅動電路，分別與直流電機驅動接口以及MCU控制器相連接，用于直流電機的驅動和方向控制；

位置速度檢測電路，與MCU控制器相連接，用于檢測直流電機的速度和位置并將位置速度檢測信號輸入到MCU控制器；

主電流回流電路，接在直流電機驅動電路與步進電機驅動接口間并與MCU控制器相連接，用于使直流電機電流經直流電機驅動接口、直流電機驅動電路回流到步進電機驅動接口；

MCU控制器，用于對信號檢測電路檢測的步進電機驅動信號解析以判斷步進電機驅動方向和速度、對所述主電流回流電路的回流進行控制以及根據位置速度檢測信號控制直流電機與步進電機驅動的同步。

本發明實現了由單極性步進電機驅動接口到有刷直流電機驅動接口的完全透明轉換，不僅能實現直流電機的方向控制，而且能實現速度控制及位置控制。

附圖說明

圖1是本發明提供的電機驅動接口轉換模塊的系統結構圖；

圖2是本發明提供的一種信號檢測電路的電路圖；

圖3是本發明提供的一種直流電機驅動電路的電路圖；

圖4是本發明提供的一種位置速度檢測電路的電路圖；

圖5是本發明提供的一種主電流回流電路的電路圖；

圖6是本發明提供的一種MCU控制器及外圍電路的電路圖。

具體實施方式

下面，結合實例對本發明的實質性特點和優勢作進一步的說明，但本發明并不局限于所列的實施例。

參見圖1所示，一種電機驅動接口轉換模塊，包括：

信號檢測電路，分別與步進電機驅動接口以及MCU控制器相連接，用于檢測步進電機驅動接口的驅動信號轉換成信號序列輸入到MCU控制器，經MCU控制器處理后判斷步進電機驅動方向和速度；

直流電機驅動電路，分別與直流電機驅動接口以及MCU控制器相連接，用于直流電機的驅動和方向控制；

位置速度檢測電路，與MCU控制器相連接，用于檢測直流電機的速度和位置并將位置速度檢測信號輸入到MCU控制器，實現與步進電機驅動的同步；

主電流回流電路，接在直流電機驅動電路與步進電機驅動接口間并與MCU控制器相連接，用于使直流電機電流經直流電機驅動接口、直流電機驅動電路回流到步進電機驅動接口，即使直流電機電流回流到步進電機驅動電路；

MCU控制器，用于對信號檢測電路檢測的步進電機驅動信號解析以判斷步進電機驅動方向和速度、對所述主電流回流電路的回流進行控制以及根據位置速度檢測信號控制直流電機與步進電機驅動的同步。

本發明是能夠自由變換電機驅動接口的電路模組，可實現電機驅動接口的變換，并且這種轉換對主控制器來說是完全透明的，或者說主控制器可以將之視為一個步進電機，而實際驅動的是一個有刷直流電機。

本發明實現了由單極性步進電機驅動接口到有刷直流電機驅動接口的完全透明轉換，不僅能實現直流電機的方向控制，而且能實現速度控制及位置控制。

作為一個實施例，所述信號檢測電路可以采用如圖2所示電路，包括四個三極管，三極管的發射極接地，集電極分別接AP_SIG、AN_SIG、BP_SIG、BN_SIG并與上拉電阻模擬線圈相接，基極分別接步進驅動接口AP,AN,BP,BN，上拉電阻模擬線圈與步進驅動接口AP,AN,BP,BN相接，如圖2所示。

單極性步進電機是負極驅動，正常工作時,步進電機線圈的一端接電源24V，另一端接驅動接口AP,AN,BP,BN。但本發明里不存在步進電機，因而采用上拉電阻模擬線圈。當步進電機驅動工作時，此處可采集到Vpp為24V的方波信號，再通過三極管實現信號電壓的轉換，最終進入到MCU控制器。當步進電機驅動工作時，步進電機驅動接口輪流將AP，AN，BP，N打開，實現其到功率地的導通，因而此處可采集到Vpp＝24V的方波信號，再通過三極管實現信號電壓的轉換，最終被MCU采集到。在全步雙相驅動模式時，如果當前為AP導通，如果下一步是BP導通，則為正向轉動，如果下一步是BN導通，則為反向轉動。此外，一般來說，全步對應電機軸轉動1.8度而單步對應電機轉動0.9度，由此可判斷驅動的目標速度。

作為一實施例，所述直流電機驅動電路可以采用圖3所示電路，采用PMOS和NMOS組成全橋驅動電路，實現直流電機的驅動和方向控制，包括兩個PMOS，分別為Q4A、Q5A,兩個NMOS，分別為Q4B、Q5B,其中，Q4A與Q5A相接并連接MOTOR+，Q4B與Q5B相接并連接MOTOR-,Q5B與Q5A連接后通過RSGND接MOTOR_G,Q5B與Q5A的2腳、4腳分別接電阻R191、R192后接地且分別接INR、INL端，包括兩個三極管V15、V16,三極管V15發射極接地，集電極經電阻R59與Q4A的4腳相接，Q4A的4腳經過電阻R57與Q4A的3腳、Q4B的1腳相接,電阻R57串接電阻R58,電阻R58與Q4B的2腳相接并電阻R60相接，電阻R60接V16的集電極，V16的的發射極接地；電阻R57與電阻R58之間通過保險絲F4接24伏電壓端，保險絲F4與24伏電壓端間通過電容C74接地；三極管V16的基極接電容C90、電阻R56以及電阻R55，電容C90與電阻R56并聯后INR端連接，電阻R55另一端接地；三極管V15的基極連接電容C89、電阻R53、電阻R54,電阻R53與電容C89并聯后接INL端，電阻R54另一端接地。

由于要實現直流電機的正反轉，所以采用H橋式驅動電路，當INL為高電平而INR為低電平時，左上橋臂和右下橋臂的PMOS和NMOS導通，電流從MOTOR+流向MOTOR-。反之，電流從MOTOR-流向MOTOR+，從而實現電機方向的控制。此外INL和INR可采用PWM脈寬控制的方式實現電機速度的調整

作為一個實施例，所述位置速度檢測電路可以采用如圖4所示電路，通過B02B-XASK-1插針J22的2腳連接U_SIG腳將采集的信號傳送到MCU控制器、1腳與2腳通過并聯的電阻R122、R123與VCC端連接、4腳接地。

其中，位置速度檢測采用光柵式碼盤，配合一個紅外的U型傳感器，將位置和速度信號轉換成電信號傳送到MCU控制器。在遮擋時，信號被電阻上拉到電源，而在不遮擋時，信號被強制拉低到地，從而實現將位置和速度信號轉換成電信號。

作為一個實施例，所述主電流回流電路可以采用圖5所示電路，包括四個NMOS管：Q8A、Q8B、Q9A、Q9B；分別接電機電流的正極與驅動負極AP，AN，BP，BN，其中，Q8B兩端接AP及AP_CTL，Q8A兩端接AN及AN_CTL，Q9B兩端接BP及BP_CTL,Q9A兩端接BN及BN_CTL,且Q8B的3腳與Q8A的1腳、Q9B的3腳、Q9A的1腳相接后連接MOTOR_G腳，每個NMOS管并通過一個電阻接地，如電阻R91-R94。

步進電機接口并不提供功率地，它只提供電流正極和驅動負極AP，AN，BP，BN，所以直流電機的電流最終需通過步進電機接口的驅動負極回流到主板的功率地。而步進電機的驅動負極在正常工作時是頻繁變換的，因而本發明采四個NMOS，在MCU控制器的控制下實現輪流導通，實現直流電機電流的回流。

作為一個實施例，所述MCU采用通用的8位或16位單片機，主要用于采集步進電機驅動接口信號，控制直流電機驅動電路的占空比PWM，檢測直流電機的位置和速度，控制主電流回流電路的NMOS導通，最終實現系統的控制邏輯。所述MCU控制器及外圍電路的電路參見圖6所示。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。