[实用新型]一种智能型步进电机驱动系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电机控制技术，具体的说是一种智能型步进电机驱动系统。

背景技术

步进电机是一种作为控制用的特种电机, 它的旋转是以固定的角度(称为“步距角”)一步一步运行的, 其特点是没有积累误差(精度为100%), 所以广泛应用于各种开环控制。步进电机的运行要有一电子装置进行驱动, 这种装置就是步进电机驱动器, 它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移, 或者说: 控制系统每发一个脉冲信号, 通过驱动器就使步进电机旋转一步距角。因此步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。所以，控制步进脉冲信号的频率，可以对电机精确调速；控制步进脉冲的个数，可以对电机精确定位。

步进电机驱动器外部输入信号通常都是脉冲及方向控制信号，因为由外部拨码开关来定义的细分种类极其有限，所以无法实现对细分的自由选择。

另外，步进电机驱动器在无传感器的情况下无法对电机力矩进行检测，从而也无法实现驱动电流根据电机负载的动态调节。

实用新型内容

 本实用新型目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种智能型步进电机驱动系统。该步进电机驱动系统可以实现电机控制细分的自由选择及无传感器下的电机力矩检测，从而实现驱动电流根据电机负载的动态调节。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种智能型步进电机驱动系统，它包括单片机控制电路、与该单片机控制电路分别相连的电源电路、光电隔离电路、外部信号控制电路、电机选择控制电路、细分电流选择电路和功率驱动电路。

该单片机控制电路包括单片机，和单片机相连的系统状态显示单元、AD检测单元、输入检测单元、外部信号控制选择单元；

功率驱动电路包括电机最大电流选择单元、力矩检测单元、电流跟随单元、功率保护单元、步进脉冲产生单元、电流检测单元、电流比较单元、主回路驱动单元、主回路功率单元。所述的步进脉冲产生单元和主回路驱动单元连接，主回路驱动单元和主回路功率单元连接，主回路功率单元分别和电机最大电流选择单元、力矩检测单元、功率保护单元、电流检测单元连接；力矩检测单元和电流跟随单元连接、电流跟随单元和电流比较单元连接、电流检测单元和电流比较单元连接；电流比较单元和步进脉冲产生单元连接。

其中：系统状态显示单元，用以显示整个系统的运行状态，包括系统未正常运行、系统内部电压出错、系统电压过压、系统电压欠压、系统过流等状态；

AD检测单元，用于检测系统工作电压和系统电流；输入检测单元，用以检测外部输入信号，外部输入信号包括：外部电机控制信号和功能选择信号；外部信号控制选择单元，用以选择外部信号控制方式，外部信号控制方式包括：常规的“脉冲/方向”和“SPI/方向”控制方式2种。

电源电路，用以对整体系统提供电源；

光电隔离电路，用以对外部输入的步进脉冲进行光电隔离后作为中断信号输出至功率驱动电路和输入检测单元，并对外部输入的方向信号和允许信号进行光电隔离后，输出至功率驱动电路和输入检测单元；

外部信号控制电路，用以对步进电机进行控制，包括常规的“脉冲/方向”控制电路和SPI控制电路；

电机选择控制电路，用以选择不同种类的电机控制方式，以保证受控电机在最优情况下运行；

细分电流选择电路，用以决定电机运行细分值和电机工作电流，并将所选择的结果送入输入检测单元进行处理；

电机最大电流选择单元，用以步进电机最大电流的选择；

力矩检测单元，用以电机运行时的力矩检测功能；

电流跟随单元，用以控制驱动电流根据电机负载的动态调节功能；

功率保护单元，用以防止功率驱动电路的过温、短路、开路、欠压；

步进脉冲产生单元，用以产生与驱动电路相匹配的步进电压脉冲；

A/D转换单元，用以检测电机总电流的值；

电流比较单元，用以将AD转换单元的值和根据外部脉冲信号产生的相对应细分阶梯电流的相应数值进行比较；

主回路驱动单元，用以驱动主回路功率单元进行功率控制；

主回路功率单元，用以接收主回路驱动单元的驱动信号，驱动电机运行。

本实用新型的工作原理为：在步进电机驱动器无力矩传感器的情况下，通过检测驱动器主回路的工作电流，检测到步进电机所带负载的大小，根据所检测到的结果动态调节步进电机驱动器的工作电流。