本發(fā)明屬于金融自動服務(wù)終端內(nèi)電機接口轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于將雙相單極性步進電機驅(qū)動接口轉(zhuǎn)換成有刷直流電機驅(qū)動接口的電機驅(qū)動接口轉(zhuǎn)換模塊。

背景技術(shù)：

現(xiàn)金處理設(shè)備(點鈔機、循環(huán)機、清分機等)中應(yīng)用了大量的電機用于鈔票的驅(qū)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(xiàn)金處理設(shè)備內(nèi)很容易對鈔票的位置和速度進行精確控制。所以前期設(shè)計中，控制主板一般為驅(qū)動機構(gòu)提供步進電機驅(qū)動接口。此外，考慮到以后設(shè)備功能升級的需要，控制主板還可能預(yù)留一些步進電機驅(qū)動接口。但是，后期如果一些設(shè)備組件進行了結(jié)構(gòu)升級而導(dǎo)致驅(qū)動電機變化，如果進行主控制板的重新設(shè)計與開發(fā)，則存在很高的價格成本和時間成本，并且存在結(jié)構(gòu)與電路上的兼容性問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種電機驅(qū)動接口轉(zhuǎn)換模塊，包括：

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

直流電機驅(qū)動電路，分別與直流電機驅(qū)動接口以及MCU控制器相連接，用于直流電機的驅(qū)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(qū)動電路與步進電機驅(qū)動接口間并與MCU控制器相連接，用于使直流電機電流經(jīng)直流電機驅(qū)動接口、直流電機驅(qū)動電路回流到步進電機驅(qū)動接口；

MCU控制器，用于對信號檢測電路檢測的步進電機驅(qū)動信號解析以判斷步進電機驅(qū)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(jù)位置速度檢測信號控制直流電機與步進電機驅(qū)動的同步。

本發(fā)明實現(xiàn)了由單極性步進電機驅(qū)動接口到有刷直流電機驅(qū)動接口的完全透明轉(zhuǎn)換，不僅能實現(xiàn)直流電機的方向控制，而且能實現(xiàn)速度控制及位置控制。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的電機驅(qū)動接口轉(zhuǎn)換模塊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明提供的一種信號檢測電路的電路圖；

圖3是本發(fā)明提供的一種直流電機驅(qū)動電路的電路圖；

圖4是本發(fā)明提供的一種位置速度檢測電路的電路圖；

圖5是本發(fā)明提供的一種主電流回流電路的電路圖；

圖6是本發(fā)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(jié)合實例對本發(fā)明的實質(zhì)性特點和優(yōu)勢作進一步的說明，但本發(fā)明并不局限于所列的實施例。

參見圖1所示，一種電機驅(qū)動接口轉(zhuǎn)換模塊，包括：

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

直流電機驅(qū)動電路，分別與直流電機驅(qū)動接口以及MCU控制器相連接，用于直流電機的驅(qū)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(xiàn)與步進電機驅(qū)動的同步；

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

MCU控制器，用于對信號檢測電路檢測的步進電機驅(qū)動信號解析以判斷步進電機驅(qū)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(jù)位置速度檢測信號控制直流電機與步進電機驅(qū)動的同步。

本發(fā)明是能夠自由變換電機驅(qū)動接口的電路模組，可實現(xiàn)電機驅(qū)動接口的變換，并且這種轉(zhuǎn)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(qū)動的是一個有刷直流電機。

本發(fā)明實現(xiàn)了由單極性步進電機驅(qū)動接口到有刷直流電機驅(qū)動接口的完全透明轉(zhuǎn)換，不僅能實現(xiàn)直流電機的方向控制，而且能實現(xiàn)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(fā)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(qū)動接口AP,AN,BP,BN，上拉電阻模擬線圈與步進驅(qū)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(qū)動，正常工作時,步進電機線圈的一端接電源24V，另一端接驅(qū)動接口AP,AN,BP,BN。但本發(fā)明里不存在步進電機，因而采用上拉電阻模擬線圈。當(dāng)步進電機驅(qū)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(xiàn)信號電壓的轉(zhuǎn)換，最終進入到MCU控制器。當(dāng)步進電機驅(qū)動工作時，步進電機驅(qū)動接口輪流將AP，AN，BP，N打開，實現(xiàn)其到功率地的導(dǎo)通，因而此處可采集到Vpp＝24V的方波信號，再通過三極管實現(xiàn)信號電壓的轉(zhuǎn)換，最終被MCU采集到。在全步雙相驅(qū)動模式時，如果當(dāng)前為AP導(dǎo)通，如果下一步是BP導(dǎo)通，則為正向轉(zhuǎn)動，如果下一步是BN導(dǎo)通，則為反向轉(zhuǎn)動。此外，一般來說，全步對應(yīng)電機軸轉(zhuǎn)動1.8度而單步對應(yīng)電機轉(zhuǎn)動0.9度，由此可判斷驅(qū)動的目標(biāo)速度。

作為一實施例，所述直流電機驅(qū)動電路可以采用圖3所示電路，采用PMOS和NMOS組成全橋驅(qū)動電路，實現(xiàn)直流電機的驅(qū)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(fā)射極接地，集電極經(jīng)電阻R59與Q4A的4腳相接，Q4A的4腳經(jīng)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(fā)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(lián)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(lián)后接INL端，電阻R54另一端接地。

由于要實現(xiàn)直流電機的正反轉(zhuǎn)，所以采用H橋式驅(qū)動電路，當(dāng)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(dǎo)通，電流從MOTOR+流向MOTOR-。反之，電流從MOTOR-流向MOTOR+，從而實現(xiàn)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(xiàn)電機速度的調(diào)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(lián)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(zhuǎn)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(xiàn)將位置和速度信號轉(zhuǎn)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(qū)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(qū)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(qū)動負極回流到主板的功率地。而步進電機的驅(qū)動負極在正常工作時是頻繁變換的，因而本發(fā)明采四個NMOS，在MCU控制器的控制下實現(xiàn)輪流導(dǎo)通，實現(xiàn)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(qū)動接口信號，控制直流電機驅(qū)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(dǎo)通，最終實現(xiàn)系統(tǒng)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(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)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(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。