[发明专利]一种3D打印机用步进电机开环控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印机技术领域，尤其涉及一种3D打印机用步进电机开环控制系统。

背景技术

3D打印技术起源于20世纪80年代出现的快速成形技术(RapidPrototyping，RP)。快速成形技术，又称自由成形技术(FreeformManufacturing，FM)。其基本原理属于加成制造(AdditiveFabrication，AF)，既不采用传统的加工机床和模具，依据工件的三维计算机辅助设计(CAD)模型，在计算机控制下由自由成形机直接成形三维工件。它结合了计算机辅助设计、数控、材料等多种先进技术，可谓是一种颠覆性的制造技术。它的基本原理是，利用计算机软件对CAD模型进行分层切片处理，得到各层界面的二维轮廓信息，根据轮廓信息生成G-code控制代码，快速成形机按照控制命令，分层沉积材料，形成一系列二维截面薄片层，最后快速成形机使片层与片层之间相互粘结，将这些薄片逐步顺序叠加堆积成三维工件实体。由于加成制造法通过三维至二维的转化，使工件的成形变得简化，只需要传统切削加工30％-50％的工时和20％-35％的成本，就能直接制作复杂的三维工件，在机械制造业引起了巨大的反响。

目前在3D打印机的使用过程中，需要用到电机，现有技术中多采用步进电机，步进电机是将输入脉冲信号转化成角位移或直线位移输出的电动机，具有结构简单，控制精度高和连续工作无累计误差等特点，是3D打印机理想的运动控制执行元件。但是现有的步进电机的精度差，有待进一步的提高。

发明内容

本发明为了克服现有技术中的不足，提供了一种3D打印机用步进电机开环控制系统。

本发明是通过以下技术方案实现：

一种3D打印机用步进电机开环控制系统，包括步进电机、驱动器、PWM波形发生器、脉冲分配器、电器，所述PWM波形发生器的输出端与所述脉冲分配器的输入端相连，所述脉冲分配器的输出端与驱动器的输入端相连，所述驱动器的输出端与所述步进电机相连，并用于驱动步进电机工作，所述电源为驱动器供电。

作为本发明的优选技术方案，所述步进电机为电压驱动。

作为本发明的优选技术方案，所述步进电机为双电压驱动。

作为本发明的优选技术方案，所述步进电机为恒电流控制。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：步进电机直接通入直流电源是不能工作的，必须经过驱动器的驱动，所以步进电机的驱动系统主要分成三个部分：控制器、驱动器和电机；步进电机的控制系统主要由PWM波发生器、脉冲分配器、驱动电路等电路组成，波形发生器产生脉冲信号，通过环形分配器分配，由驱动器驱动控制步进电机绕组的通电状态，利用该控制系统能够提高步进电机的控制精度。

附图说明

图1为本发明的原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，图1为本发明的原理图。

步进电机从其结构形式上分可以分为一下几种：反应式步进电机(VariableReluctance，VR)、永磁式步进电机(PermanentMagnet，PM)、混合式步进电机(HybridStepping，HS)等。反应式步进电机由定子、转子和定子绕组组成，且定子磁极和转子上很多小齿。定子和转子都是由软磁材料构成的。电机利用了“磁阻最小原理”所产生的磁阻转矩使电机一步一步转动。反应式步进电机多为三相，结构简单，步矩角较小，但其动态性能差，噪音很大；永磁式步进电机与反应式步进电机有所不同的是，永磁式步进电机的转子式永磁体，定、转子极数相同。工作时，永磁转子建立的磁场与定子电流所产生的磁场相互作用而产生转矩，使转子一步一步运转。永磁式步进电机输出力矩较大，有很好的动态性能，但是其步矩角较大，控制精度较差；混合式步进电机结合了反应式和永磁式步进电机的优点，它的定子铁芯与反应式的相同，同样是把定子分成若干个极，每个极上又有很多小齿；绕组的控制方式同永磁式步进电机相同，即两相集中，每相为两对极；转子铁芯上有齿槽，齿间距离和定子小齿间距相同。这样既有较大的输出力矩，又可以保证步矩角很小，受到市场的认可。