阅读说明：本技术 一种多电机驱动控制电路 (Multi-motor drive control circuit ) 是由 任林 于 2019-11-11 设计创作，主要内容包括：本发明实施例公开了一种多电机驱动控制电路。多电机驱动控制电路设置于快递仓中,包括：电源模块、主控模块、伺服电机驱动控制模块和至少2个无刷直流电机驱动控制模块；电源模块与主控模块电连接,电源模块为多电机驱动控制电路提供第一电源电压和第二电源电压；伺服电机驱动控制模块的输入端与主控模块的第一组控制端电连接,伺服电机驱动控制模块的输出端与伺服电机驱动器通信连接；无刷直流电机驱动控制模块的输入端与主控模块的第二组控制端电连接,无刷直流电机驱动控制模块的输出端与无刷直流电机驱动器电连接。本发明实施例提供的技术方案实现了通过MCU控制多类电机带动运动机构完成相应的动作,并降低驱动控制的开发成本。(The embodiment of the invention discloses a multi-motor drive control circuit. Many motor drive control circuit sets up in the express delivery storehouse, includes: the system comprises a power supply module, a main control module, a servo motor drive control module and at least 2 brushless direct current motor drive control modules; the power supply module is electrically connected with the main control module and provides a first power supply voltage and a second power supply voltage for the multi-motor drive control circuit; the input end of the servo motor drive control module is electrically connected with the first group of control ends of the main control module, and the output end of the servo motor drive control module is in communication connection with the servo motor driver; the input end of the brushless direct current motor driving control module is electrically connected with the second group of control ends of the main control module, and the output end of the brushless direct current motor driving control module is electrically connected with the brushless direct current motor driver. The technical scheme provided by the embodiment of the invention realizes that the MCU controls various motors to drive the motion mechanism to complete corresponding actions, and reduces the development cost of drive control.)

一种多电机驱动控制电路

技术领域

本发明实施例涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种多电机驱动控制电路。

背景技术

随着电商平台的迅速发展，网购越来越普遍，在各小区都能看到快递柜或快递仓的身影，相比于快递柜，快递仓要更加便利。

快递仓如同立体仓库，人机交互面板前只有一个存取口，存件时存取口打开，把快递或物品放在存取口托盘上，之后存取口关闭，快递仓内部运动机构会自动把快递或物品传送到适合的位置。取件时，也只需要在存取口等待数秒，快递仓内部运动机构会自动把要取的快递或物品传送到存取口，存取口门打开后取走快递或物品，存取口自动关闭。

现有技术的快递仓采用PLC控制，但PLC控制的成本较高，且用同一个PLC控制不同种类的电机，难度较大，电源分配和信号控制复杂，需要的信号线很多，导致布线复杂，干扰大，故障率高。

发明内容

本发明实施例提供一种多电机驱动控制电路，以实现快递仓中多类电机的驱动控制，降低驱动控制的开发成本。

本发明实施例提供的一种多电机驱动控制电路，设置于快递仓中，包括：电源模块、主控模块、伺服电机驱动控制模块和至少2个无刷直流电机驱动控制模块；

所述电源模块与所述主控模块电连接，所述电源模块为所述多电机驱动控制电路提供第一电源电压和第二电源电压；

所述伺服电机驱动控制模块的输入端与所述主控模块的第一组控制端电连接，所述伺服电机驱动控制模块的输出端与伺服电机驱动器通信连接；

所述无刷直流电机驱动控制模块的输入端与所述主控模块的第二组控制端电连接，所述无刷直流电机驱动控制模块的输出端与无刷直流电机驱动器电连接。

可选的，所述伺服电机驱动器的个数至少为5个，每一所述伺服电机驱动器对应一伺服电机，至少5个所述伺服电机驱动器串联后与所述伺服电机驱动控制模块通过CAN总线连接。

可选的，还包括至少1个有刷直流电机驱动控制模块和至少1个步进电机驱动控制模块；

所述有刷直流电机驱动控制模块的输入端接入所述第二电源电压，所述有刷直流电机驱动控制模块的输出端与有刷直流电机电连接，所述有刷直流电机驱动控制模块的控制端与所述主控模块的第三组控制端电连接；

所述步进电机驱动控制模块的输入端与所述主控模块的第四组控制端电连接，所述步进电机驱动控制模块的输出端与步进电机驱动器电连接。

可选的，所述伺服电机驱动控制模块包括CAN收发器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和磁珠，其中，CAN收发器包括信号发送端、信号接收端、高位数据线端、低位数据线端和电源端；

所述CAN收发器的信号发送端通过第一电阻与所述主控模块的第一组控制端电连接，所述信号接收端通过第二电阻与所述主控模块的第一组控制端电连接，所述高位数据线端和所述低位数据线端分别通过所述第三电阻和所述第四电阻与所述伺服电机驱动器电连接，所述第五电阻并联在所述高位数据线端与所述低位数据线端之间；

所述CAN收发器的电源端通过所述磁珠与电源电连接。

可选的，每一所述无刷直流电机驱动控制模块与一无刷直流电机驱动器一一对应；

所述无刷直流电机驱动控制模块包括第一光耦，所述第一光耦的输入端与所述主控模块的第二组控制端电连接，所述第一光耦的输入端接收所述第二组控制端发送的一组无刷直流电机控制信号，并从其输出端输出至所述无刷直流电机驱动器。

可选的，所述有刷直流电机驱动控制模块包括第一驱动芯片，所述第一驱动芯片包括第一输入端、第一输出端、第二输入端和第二输出端；

所述第一输入端与所述主控模块的第三组控制端电连接，所述第一输出端与第一有刷直流电机电连接；所述第二输入端与所述主控模块的第五组控制端电连接，所述第二输出端与第二有刷直流电机电连接。

可选的，所述步进电机驱动控制模块包括第二光耦，所述第二光耦的输入端与所述主控模块的第四组控制端电连接，所述第二光耦的输入端接收所述第四组控制端发送的一组步进电机控制信号，并从输出端输出至所述步进电机驱动器。

可选的，还包括交流电机驱动控制模块，所述交流电机驱动控制模块包括通信电路；

所述通信电路的输入端通过网线与所述主控模块的第六组控制端连接，所述通信电路的输出端与交流电机的变频器电连接。

可选的，所述通信电路包括收发器芯片、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一稳压管和第二稳压管，其中，所述收发器芯片包括信号接收端、信号接收使能端、信号驱动端、第一路信号发送端和第二路信号发送端；

所述信号接收端通过第六电阻与所述第六组控制端电连接，所述信号接收使能端通过第七电阻与第五组控制端电连接，所述信号驱动端通过第八电阻与所述第六组控制端电连接；

所述第一路信号发送端和所述第二路信号发送端与所述变频器电连接，所述第一路信号发送端通过第一稳压管接地，所述第二路信号发送端通过第二稳压管接地，所述第九电阻并联在所述第一路信号发送端和所述第二路信号发送端之间。

可选的，所述主控模块采用IMXRT1021作为主控芯片。

本发明实施例提供的技术方案，通过采用MCU作为主控芯片来控制各类电机，当各电机驱动控制模块收到寄存取指令后，驱动电机工作，使运动机构完成相应的动作，满足快递仓智能化、自动化的需求。且伺服电机采用总线通信的方式，布线简单，控制电路的集成度高，大大降低了控制电路的故障率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种多电机驱动控制电路的结构框图；

图2为本发明实施例提供的一种伺服电机与主控模块的连接示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种多电机驱动控制电路的结构框图；

图4为本发明实施例提供的另一种多电机驱动控制电路的结构框图；

图5为本发明实施例提供的另一种多电机驱动控制电路的结构框图；

图6为本发明实施例提供的另一种多电机驱动控制电路的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明实施例提供的一种多电机驱动控制电路的结构框图，本实施例所提供的多电机驱动控制电路可应用于快递仓中，以实现快递仓的自动化控制。参考图1，该多电机驱动控制电路包括电源模块10、主控模块20、伺服电机驱动控制模块30和至少2个无刷直流电机驱动控制模块40；

电源模块10与主控模块20电连接，电源模块10为多电机驱动控制电路提供第一电源电压和第二电源电压；

伺服电机驱动控制模块30的输入端B1与主控模块20的第一组控制端A3电连接，伺服电机驱动控制模块30的输出端B2与伺服电机驱动器31通信连接；

无刷直流电机驱动控制模块40的输入端C1与主控模块20的第二组控制端A4电连接，无刷直流电机驱动控制模块40的输出端C2与无刷直流电机驱动器41电连接。

需要说明的是，每组控制端包括多个输出端口，每一输出端口与控制端电连接的驱动控制模块的的输入端口一一对应。

具体的，快递仓中设置有多类电机，以使运动机构完成相应的动作，如伺服电机用于运动控制，使快递仓内部结构完成升降、平移等动作；无刷直流电机用于控制快递仓存取口的开关状态。电源模块10能够提供第一电源电压和第二电源电压，例如，第一电源电压可以为12V，用于为主控模块提供电源电压；第二电源电压可以为24V，用于为电机驱动器提供电源电压。第一电源电压和第二电源电压也可以通过电源转换电路转换为低压3.3V，用于为主控芯片提供驱动电压。各电机驱动控制模块根据主控模块发出的控制信号，控制相应的电机驱动器驱动电机工作，使运动机构完成相应的动作。

示例性的，主控模块20采用IMXRT1021作为主控芯片，IMXRT1021芯片具有高性能、高集成度和低成本的特点。在一个快递仓中，至少需要5个伺服电机才可以完成各机构的运动，每一伺服电机均对应一个伺服电机驱动器，至少五个伺服电机驱动器串联后与伺服电机驱动控制模块30通过总线连接，例如可以是CAN总线。伺服电机驱动控制模块30接收主控模块20发出的控制信号，如平移控制信号，伺服电机驱动控制模块30控制伺服电机驱动器工作，伺服电机驱动器控制相应的伺服电机完成平移运动。无刷直流电机用于完成存取口升降以及开关，无刷直流电机可以由电源模块10提供的第二电源电压供电，无刷直流电机驱动控制模块40通过接收主控模块20发出的一组无刷直流电机控制信号，如，使能信号EN、方向信号FR、刹车信号BK和PWM调速信号SV等，来控制无刷直流电机驱动器41驱动无刷直流电机运动，以完成相应的动作。

主控模块20可以通过RS485通信的方式与工控机100建立连接，工控机100内置有交互系统，交互系统运用APP带寄存取功能，当各电机驱动控制模块收到寄存取指令后，分别驱动对应的电机工作，带动运动机构完成相应的动作。

本发明实施例提供的技术方案，通过采用MCU作为主控芯片来控制各类电机，当各电机驱动控制模块收到寄存取指令后，驱动电机工作，使运动机构完成相应的动作，满足快递仓智能化、自动化的需求。且伺服电机采用总线通信的方式，布线简单，控制电路的集成度高，大大降低了控制电路的故障率。

可选的，图2为本发明实施例提供的一种伺服电机与主控模块的连接示意图，在上述实施例的基础上，参考图2，伺服电机驱动器的个数至少为5个，每一伺服电机驱动器对应一伺服电机，至少5个伺服电机驱动器串联后与伺服电机驱动控制模块30通过CAN总线连接。

具体的，每一伺服电机驱动器上均带有一进一出两个RJ45以太网口，伺服电机驱动控制模块30的输出端B2上也带有RJ45以太网口，至少5个伺服电机分别工作，带动运动机构完成快递仓自动存取功能。伺服电机与伺服电机驱动控制模块30之间采用CAN总线信号控制，至少5个伺服电机分别对应一伺服电机驱动器，至少5个伺服电机驱动器通过网线依次串联，伺服电机驱动器1的输入网口与伺服电机驱动控制模块30的输出端通过以太网线连接，伺服电机驱动器5的输出网口即为终端，且CAN总线采用串行的方式，并通过一个120Ω的电阻进行终端匹配，降低了由于信号反射带来的干扰。

可选的，图3为本发明实施例提供的另一种多电机驱动控制电路的结构框图，在上述实施例的基础上，参考图3，该多电机驱动控制电路还包括至少1个有刷直流电机驱动控制模块50和至少1个步进电机驱动控制模块60；

有刷直流电机驱动控制模块50的输入端接入第二电源电压，有刷直流电机驱动控制模块50的输出端与有刷直流电机电连接，有刷直流电机驱动控制模块50的控制端D1与主控模块20的第三组控制端A5电连接；

步进电机驱动控制模块60的输入端E1与主控模块20的第四组控制端A6电连接，步进电机驱动控制模块60的输出端E2与步进电机驱动器61电连接。

具体的，有刷直流电机驱动控制模块50由第二电源电压24V供电，有刷直流电机驱动控制模块50可以为全桥驱动电路，每一全桥驱动电路可以驱动2个有刷直流电机，其中，有刷直流电机可以为推杆电机，用于控制快递仓中托盘的运动。步进电机驱动控制模块60通过接收主控模块20输出的控制信号，控制步进电机的运动方式。例如，控制信号可以为使能信号EN、方向信号FR、刹车信号BK和PWM调速信号SV，分别对应步进电机的启动、方向、刹车和速度。步进电机和无刷直流电机的驱动控制方式相同，通过设置不同的使能信号EN、方向信号FR、刹车信号BK和PWM调速信号SV，可以实现步进电机和无刷直流电机不同的运动状态。

可选的，图4为本发明实施例提供的另一种多电机驱动控制电路的结构框图，在上述实施例的基础上，参考图4，伺服电机驱动控制模块30包括CAN收发器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和磁珠B，其中，CAN收发器U1包括信号发送端1、信号接收端2、高位数据线端3、低位数据线端4和电源端5；

CAN收发器U1的信号发送端1通过第一电阻R1与主控模块20的第一组控制端A3电连接，信号接收端2通过第二电阻R2与主控模块20的第一组控制端A3电连接，高位数据线端3和低位数据线端4分别通过第三电阻R3和第四电阻R4与伺服电机驱动器电连接，第五电阻R5并联在高位数据线端3与低位数据线端4之间；

CAN收发器U1的电源端5通过磁珠B与电源电连接。

具体的，主控模块20可以为IMXRT1021芯片，主控模块20的第一组控制端A3包括数据发送端CAN-TX和数据接收端CAN-RX，CAN收发器U1可以为MAX14880芯片，电源端5通过磁珠B与5V电源电连接，可以抑制电源线上的高频噪声和尖峰干扰，CAN收发器U1的信号发送端1接收主控模块20的数据发送端CAN-TX发送的伺服电机控制信号，并通过高位数据线端3和低位数据线端4输出至伺服电机驱动器，控制伺服电机运动。且高位数据线端3和低位数据线端4并联第五电阻R5，以减小由于信号反射带来的干扰。

在上述实施例的基础上，继续参考图4，每一无刷直流电机驱动控制模块40与一无刷直流电机驱动器41一一对应；

无刷直流电机驱动控制模块40包括第一光耦401，第一光耦401的输入端与主控模块20的第二组控制端A4电连接，第一光耦401的输入端接收第二组控制端A4发送的一组无刷直流电机控制信号，并从其输出端输出至无刷直流电机驱动器41。

具体的，第一光耦401包括16个引脚，其中，第一光耦401的第一引脚1、第三引脚3、第五引脚5和第七引脚7为电源端，接入3.3V直流电压。第一光耦401的第二引脚2可以接入使能信号BL-EV，控制无刷直流电机驱动器41的开启或关闭；第一光耦401的第四引脚4可以接入方向信号BL-FR，通过无刷直流电机驱动器41来控制无刷直流电机的运动方向；第一光耦401的第六引脚6可以接入刹车信号BL-BK，通过无刷直流电机驱动器41来控制无刷直流电机的启停；第一光耦401的第八引脚8可以接入PWM调速信号BL-SV，通过无刷直流电机驱动器41来控制无刷直流电机的旋转速度，以达到控制运动机构的运行速度。例如，当用户需要取件时，通过工控机100来实现人机交互功能，主控模块20接收取件命令，并根据取件命令生成无刷直流电机的控制信号，无刷直流电机驱动器41根据第一光耦401输出的使能信号BL-EV，使自身处于工作状态，进而对无刷直流电机实现控制。无刷直流电机根据方向信号BL-FR带动与直流电机连接的托盘向存取口的方向运动，通过PWM调速信号BL-SV控制托盘的运行速度，当载有快递物品的托盘到达存取口时，通过接收到的刹车信号BL-BK，使得托盘准确停止在存取口处，从而用户成功取件。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参考图4，有刷直流电机驱动控制模块50包括第一驱动芯片U2，第一驱动芯片U2包括第一输入端11、第一输出端33、第二输入端22和第二输出端44；

第一输入端11与主控模块20的第三组控制端A5电连接，第一输出端33与第一有刷直流电机电连接；第二输入端22与主控模块20的第五组控制端A7电连接，第二输出端44与第二有刷直流电机电连接。

具体的，第一驱动芯片U2可以为L6206Q，L6206Q为全桥控制芯片，用于控制有刷直流电机的伸缩和运动速度。主控模块20的第三组控制端A5可以包括第一使能信号DM-ENA端、第一输入信号DM-IN1A端和第二输入信号DM-IN2A端，分别输出第一使能信号ENA、第一输入信号IN1A和第二输入信号IN2A。第一驱动芯片U2的第一输入端11分别接收主控模块20发送的第一使能信号ENA、第一输入信号IN1A和第二输入信号IN2A，并通过第一驱动芯片U2内部电路转换为第一有刷直流电机的驱动信号，从第一驱动芯片U2的第一输出端33输出至第一有刷直流电机，其中，第一输出端的OUT1A端可以输出第一有刷直流电机的伸缩信号，OUT2A可以输出第一有刷直流电机的运动速度信号。同样的，主控模块20的第五组控制端A7输出控制第二有刷直流电机的伸缩信号和运动速度信号。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参考图4，步进电机驱动控制模块60包括第二光耦601，第二光耦601的输入端与主控模块20的第四组控制端A6电连接，第二光耦601的输入端接收第四组控制端A6发送的一组步进电机控制信号，并从输出端输出至步进电机驱动器61。

具体的，第二光耦601的工作原理与第一光耦401相同，在此不再赘述。

可选的，图5为本发明实施例提供的另一种多电机驱动控制电路的结构框图，图6为本发明实施例提供的另一种多电机驱动控制电路的结构框图，在上述实施例的基础上，参考图5和图6，该多电机驱动控制电路还包括交流电机驱动控制模块70，交流电机驱动控制模块70包括通信电路701；

通信电路701的输入端通过网线与主控模块20的第六组控制端A8连接，通信电路701的输出端与交流电机的变频器71电连接。

具体的，交流电机用作备用电机，由市电进行供电，交流电机驱动控制模块70通过网线与变频器71通信连接，以控制交流电机的启动、刹车、方向和速度等。交流电机驱动控制模块70上设置有RJ45网口，与变频器71通过通信电路701进行RS485通信。

可选的，参考图6，通信电路701包括收发器芯片U3、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第一稳压管VD1和第二稳压管VD2，其中，收发器芯片U3包括信号接收端31、信号接收使能端32、信号驱动端33、第一路信号发送端34和第二路信号发送端35；

信号接收端31通过第六电阻R6与第六组控制端A8电连接，信号接收使能端32通过第七电阻R7与第六组控制端A8电连接，信号驱动端33通过第八电阻R8与第六组控制端A8电连接；

第一路信号发送端34和第二路信号发送端35与变频器71电连接，第一路信号发送34端通过第一稳压管VD1接地，第二路信号发送端35通过第二稳压管VD2接地，第九电阻R9并联在第一路信号发送端34和第二路信号发送端35之间。

具体的，收发器芯片U3可以为MAX3485AE，用于实现交流电机驱动控制模块70与变频器71之间的通信。收发器芯片U3的信号接收端31用于接收主控模块20发送的交流电机控制信号，信号接收使能端32用于控制收发器芯片U3的开启，信号驱动端33用于接收主控模块20发送的交流电机驱动信号，以控制变频器701驱动交流电机运行，第九电阻R9用于减小由于信号反射带来的干扰。

参考图5，该多电机驱动控制电路的具体工作原理如下：

电源模块10为主控模块和各电机提供电源电压，主控模块20采用IMXRT1021作为主控芯片，具有高性能、高集成度和低成本的特点。当用户进行取件或寄件时，通过工控机100与主控模块20建立交互通信，当工控机收到用户输入的取件命令时，电源模块10为有刷直流电机驱动控制模块50提供24V直流电源电压，有刷直流电机驱动控制模块50包括全桥驱动芯片，驱动芯片输出24V直流电压给有刷直流电机，并控制有刷直流电机的伸缩和运动速度，1个有刷直流电机驱动控制模块50可以控制2个有刷直流电机分别带动不同的托盘完成相应的动作。

快递仓运动控制需要5个伺服电机，且每个伺服电机配对有伺服电机驱动器，以完成快递仓的存取功能。5个伺服电机采用CAN总线信号控制，5个伺服电机驱动器串联后与伺服电机驱动控制模块30通过CAN总线连接，且CAN总线通过一个120Ω的电阻进行终端匹配，降低了由于信号反射带来的干扰。无刷直流电机和步进电机的控制方式相同，均是通过主控模块20发送的使能信号EN、方向信号FR、刹车信号BK和PWM调速信号SV来控制无刷直流电机和步进电机的启动、方向、刹车和速度，无刷直流电机驱动控制模块40与无刷直流电机驱动器41之间通过第一光耦进行隔离，步进电机驱动控制模块60与步进电机驱动器61之间通过第二光耦进行隔离，通过改变使能信号EN、方向信号FR、刹车信号BK和PWM调速信号SV的时序、幅值等来控制无刷直流电机带动运动机构完成开门和升降的功能，以及控制步进电机完成快递物品的缓存。而交流电机则用作备用电机，由交流220V进行供电，交流电机驱动控制模块70通过网线与变频器71通信连接，以控制交流电机的启动、刹车、方向和速度等。交流电机驱动控制模块70上设置有RJ45网口，与变频器71通过通信电路701进行RS485通信。

本发明实施例提供的多电机驱动控制电路，通过采用MCU作为主控芯片来控制各类电机，当各电机驱动控制模块收到寄存取指令后，驱动电机工作，使运动机构完成相应的动作，实现快递仓内部运动机构的开门、升降、行走、取货和缓存等功能，满足快递仓智能化、自动化的需求。且伺服电机采用CAN总线通信的方式，布线简单，控制电路的集成度高，大大降低了控制电路的故障率。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。