[发明专利]带堵转检测功能的微型步进电机驱动控制器

说明书

技术领域

本发明属于控制设备技术领域，具体涉及一种带堵转检测功能的微型步进电机驱动控制器。

背景技术

随着工业电子技术、电子集成技术和嵌入式技术的飞速发展，使步进电机控制系统在硬件和软件控制手段上发生了巨大的变化，在硬件控制手段上，传统的以数字晶体管等大规模集成电路为控制核心的步进电机系统渐渐消失在人们的视线中，取而代之的是PLC、单片机、FPGA、DSP等高端智能控制设备和芯片，也出现了与硬件相匹配的软件控制方式，比如：C语言、汇编语言等。由此可见：随着科技不断的发展，极大的推动了步进电机驱动控制系统的进步。

尽管步进电机驱动控制系统发展至今已趋近于成熟，但是在长期的使用中，研究者们还发现了一个难解决的问题是步进电机驱动控制器在运动的时候必须外接编码器或者光电开关检测装置才能进行堵转检测(堵转检测的目的在于：当步进电机发生堵转时，电机会自动停机，能避免电机系统受到无法修复的损伤)，而就现有技术而言，解决该问题的方案较为罕见。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带堵转检测功能的微型步进电机驱动控制器，解决了步进电机驱动器在运动时必须外接编码器或光电开关检测装置才能进行堵转检测的问题。

本发明所采用的技术方案是，带堵转检测功能的微型步进电机驱动控制器，包括有主控模块，主控模块通过通信模块连接上位机，主控模块通过SPI通信方式与步进电机驱动模块信号相接，步进电机驱动模块与步进电机连接；主控模块还分别连接存储模块、报警模块。

本发明的特点还在于：

主控模块采用48脚的STM32F103CBT6芯片，且48脚的STM32F103CBT6芯片内核是Cortex-M3，存储容量是128K，配置2个SPI接口、4个串口、1个CAN通信口、2个高级定时器、4个普通定时器。

步进电机驱动模块内采用L9942步进电机驱动芯片，该芯片通过SPI接口与CPU进行通信，实现各项参数的配置，及运动方式配置。

通信模块为RS485通信模块，且RS485通信模块内采用max485芯片，它是带隔离的增强型RS485收发器，其内部由三通道的隔离器以及分别带三态输入/输出的差分接收/驱动器构成。

存储模块内采用AT24C32芯片，且AT24C32芯片由32，768/65，536bits串行电可擦除和4096/8192 8bits可编程只读存储器组成。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明的微型步进电机驱动控制器，是集主控模块、步进电机驱动模块及其它辅助设备为一体的机电一体化设备，可以配28或其他步进电机使用，具有经济实惠的特点(对比常规电机单独配驱动控制和编码器)，还能用在尺寸大的电机且无须太大力矩的位置控制领域。

(2)本发明的微型步进电机驱动控制器利用新型传感器器技术、新型步进电机驱动技术、步进电机堵转检测技术及可编程输出电流控制技术，其主要的技术如下：

(a)步进电机堵转监测：步进电机驱动模块包含逻辑模块用来检测由于机械负荷过大引起的步进电机堵转，在堵转情况下，负载电流上升的速度要比正常工作时的快，步进电机驱动模块通过检测这个时间并且与设定值进行比较，进而输出堵转标志位，系统进行判断处理；

(b)步进电机自适应混合曲线运动控制：研究步进电机自适应混合曲线运动控制算法，并将通过步进电机行程长短来选择最优电机运动控制方案，以便于解决初始脉冲频率过高导致的步进电机堵转误判问题；

(c)实时电流监测：本发明的微型步进电机驱动控制器具备强大的实时计算能力，实时监测相电流大小，实现更精准的电流控制，从而达到更平滑的运动控制效果和更高的闭环精度；

(d)编制专家软件设置参数、监测控制器运行情况：能实现数据采集、传输，及时了解控制器工作状态，并能通过软件对控制器各项参数进行配置。

(3)本发明的微型步进电机驱动控制器，克服了现有步进电机驱动器在运动时必须外接编码器或光电开关检测装置才能进行堵转检测的问题，应用市场前景广阔，使步进电机堵转检测技术在无位置传感器的情况下，通过检测步进电机驱动模块的负载电流上升速度的变化，进而输出堵转信号，判断步进电机是否堵转。

附图说明

图1是本发明带堵转检测功能的微型步进电机驱动控制器的结构示意图；

图2是本发明带堵转检测功能的微型步进电机驱动控制器内主控模块的电路图；

图3是本发明带堵转检测功能的微型步进电机驱动控制器内RS485通信模块的电路图；