[实用新型]一种步进电机的控制装置

说明书

技术领域

本实用新型属机电控制领域，具体涉及一种步进电机的控制装置。

背景技术

由于步进电机具有低转速、大扭矩、误差不累计等特点，在高精度位移台、高精度电动转台等精密测试设备领域得到广泛的应用。

目前步进电机的控制方式大都采用功能单一的开环控制方式。其缺点有以下几个方面：

1)驱动脉冲频率准确度和稳定度不够高而引起各相绕组通电周期不一致导致控制精度低；

2)驱动脉冲频率不能根据负载需求和电机转速要求随意更改导致系统固有频率与驱动频率发生谐振而发生颤振和啸叫；

3)传统方式的细分控制通常是通过手动调节驱动器细分拨码开关来实现，不能根据需要进行实时程控修改；

4)由于传统控制装置驱动电流小且设定好后不能程控修改很难实现对大功率电机的直接驱动，现阶段多数使用的方法是通过丝杠或涡轮蜗杆等传动方式牺牲转速而提高扭矩以实现大负载驱动能力，但这种方式会引入机械结构件的齿间啮合误差和齿间空回，使运动精度下降，为了解决运动精度的问题，多数设计者使用加装编码器作为反馈的方式，但这无疑增加了设计成本和控制难度；

5)多数驱动器自带半流自锁和全流自锁功能，即在电机静止时绕组上通过的工作时的一半电流值或全部电流值使电机锁定而不发生转动，但当用户需要手动旋转电机时需要使控制电路断电，操作不方便。

由于上述技术问题，使得步进电机在精密测试设备应用领域中有一定的局限性，很难同时保证大功率步进电机的驱动能力和运动精度，在测试设备的系统集成方面也很难通过软件程控实现用户自己实际需求参数的修改，不便于系统集成下的自动控制。

实用新型内容

为了解决技术背景中存在技术问题和局限性，本实用新型提出了一种可远程控制、控制精度高、成本低并可实现手动控制的步进电机的控制装置。

本实用新型的具体技术方案是：

一种步进电机的控制装置，其特征在于：包括计算机、单片机、控制信号光电隔离电路、线性非稳压电源、输出电流控制电路、驱动电路、绕组电流采集电路、参考电压比较电路、反馈信号光电隔离电路；

计算机与单片机相互连接；单片机输出端经过控制信号光电隔离电路隔离后分别与驱动电路的控制信号输入端以及输出电流控制电路的输入端连接；输出电流控制电路的输出端与驱动电路的电流信号输入端连接；驱动电路的输出端分别与步进电机的输入端以及绕组电流采集电路的输入端连接；绕组电流采集电路的输出端与参考电压比较电路的输入端连接；参考电压比较电路的输出端经过反馈信号光电隔离电路隔离后与单片机连接；

所述驱动电路上设置有线性非稳压电源。

上述驱动电路采用双全桥MOSFET恒流斩波方式驱动步进电机；所述驱动电路最高耐压为50VDC，单相最大输出电流为4.5A，细分数可设置等级为1/2、1/8、1/16、1/32、1/40和1/64，并且能够实现20％、40％、60％和80％的绕组电流衰减。

上述控制信号光电隔离电路以及反馈信号光电隔离电路的响应时间均为45ns。

本实用新型的优点在于：

1、本实用新型实现了大功率步进电机的直接驱动，避免小功率步进电机通过牺牲转速来实现扭矩的局限性；

2、本实用新型采用单片机产生高准确度的驱动脉冲，提高了步进电机转动的稳定性和精度；

3、本实用新型设置绕组电流采集电路通过采集绕组电流脉冲的方式进行反馈，实现了运动补偿，避免了丢步现象；

4、本实用新型通过计算机与单片机的通讯，实现对步进电机驱动参数(细分数、转动方向、绕组电流、衰减方式)和运行参数(转动方向、转动脉冲数)的远程控制，避免了手动操作或外部设置的不方便因素，有利于系统的集成控制；

5、本实用新型中当步进电机运动完毕后，单片机会向计算机发送结束标志；当步进电机出现堵转等异常时，单片机会向计算机发送异常标志，有利于系统的自动控制；

7、本实用新型通过计算机可远程控制步进电机失电时实现手动操作，避免了外部切断电源方法带来的不利因素。

附图说明

图1为本实用新型的结构简图。

1-计算机、2-单片机、3-控制信号光电隔离电路、4-线性非稳压电、5-输出电流控制电路、6-驱动电路、7-绕组电流采集电路、8-参考电压比较电路、9-反馈信号光电隔离电路、10-步进电机。

具体实施方式