[发明专利]一种超精细步进电机的控制器

说明书

技术领域

本发明属于电机控制技术，特别涉及一种超精细步进电机的控制器。

背景技术

步进电机是一种离散的运动装置，广泛应用于国民经济的各个领域，目前通用的控制方法是采用单片机结合步进电机控制器的方法进行控制，这种控制方法的缺点是：1、由于单片机的运行速度限制，在实现细分驱动时，步进电机速度不高。2、单片机通过定时器控制步进电机的步进脉冲的产生，由于定时器的时间分辨率有限，所以步进电机的运行速度调节是离散的，各级速度之间间隔较大，在一些对速度要求严格的场合不能满足要求。3、由于速度的间隔较大，造成各个速度之间的力矩也不连续，容易发生失步。所以步进电机只能用于简单的控制系统中。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足，本发明提供一种超精细步进电机的控制器，可以超精细控制步进机的速度和步数。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种超精细步进电机的控制器，包括外部通信接口、控制信号发生器、步进电机驱动器，特点是所述控制信号发生器包括可编程逻辑器件芯片及其第一供电电路；该可编程逻辑器件芯片包括速度控制模块、解码模块、时钟模块，及其依次连接的主控模块、flash控制模块和存储模块，该可编程逻辑器件芯片还包括用于接收外部控制指令的接收端口和将控制参数转化成控制信号的输出端接口，所述控制信号发生器还具有用于接收外部控制指令的控制接口协议，精细调速算法和精确定位算法；

所述的步进电机驱动器包括接收端口和输出端口及其用于提供驱动电流的第二供电电路，所述的接收端口与所述的控制信号发生器的输出端口相连，所述的输出端口接所述的步进电机的控制端口相连。

所述的解码模块用于接收所述的控制信号发生器的接收端口接收的外部控制器发来的控制指令，并解码获得目标速度、目标方向和目标步数并输入所述的主控模块。

所述的主控模块用于将所述的目标速度、目标方向和目标位置与步进电机当前的速度、方向、位置进行比较，经计算获得所述的步进电机的运行状态参数：包括运行速度、方向，并按运行状态参数执行达到所述的目标位置。

所述的速度控制模块用于存储速度变化曲线，控制电机的运行速度变化。

所述的时钟模块用于产生所述控制信号发生器需要的分频信号。

所述的flash控制模块用于从所述的存储模块中读出控制数据，并转换该控制数据为适当的数据格式后输出给所述的电机驱动模块。

所述的存储模块用于存储步进电机的驱动控制数据。

所述的控制信号发生器采用EMP570芯片。

所述的步进电机驱动器采用集成芯片A3973。

与现有技术相比，本发明的有益效果是在实现高细分情况下的高速运行，同时实现步进电机的超精细的调速，提高启动和停止速度，提高启动力矩，并且可以极大的扩展步进电机的应用范围，如要求快速启停的控制场合等。

附图说明

图1是本发明超精细步进电机的控制器的结构示意图。

图2是本发明超精细步进电机控制器的外部通信时序图。

图3是本发明超精细步进电机控制器的电机驱动芯片A3973控制时序图。

图4是本发明的电机驱动电路图。

图5是本发明超精细步进电机控制器中控制信号发射器内部流程图。

图6是本发明控制信号发生器解码模块结构示意图。

图7是本发明的控制信号发生器时钟发生模块结构示意图。

图8是本发明的步进电机细分原理图。

表1是本发明的超精细步进电机控制器外部通信协议。

表2是本发明的步进电机驱动芯片A3973控制协议。

表3是DAC参数表。

表4是步进电机的参数列表

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明，但不以此限制本发明的保护范围。

请先参阅图1，图1是本发明超精细步进电机的控制器的结构示意图。如图所示，一种超精细步进电机的控制器，包括外部通信接口、控制信号发生器、步进电机驱动器，所述控制信号发生器包括可编程逻辑器件芯片及其第一供电电路；该可编程逻辑器件芯片包括速度控制模块1、解码模块2、时钟模块3，及其依次连接的主控模块4、flash控制模块5和存储模块6，该可编程逻辑器件芯片还包括用于接收外部控制指令的接收端口和将控制参数转化成控制信号的输出端接口，所述控制信号发生器还具有用于接收外部控制指令的控制接口协议，精细调速算法和精确定位算法；