[发明专利]具高速响应的步进电机驱动装置

说明书

本发明是一种具高速响应的步进电机驱动装置,包括多对激磁线圈绕组、驱动控制单元及增量式编码器；激磁线圈绕组具有与直流电源连接的各自一端且设置于步进电机中；驱动控制单元的控制模块用以提供一时钟脉冲信号；驱动控制单元的驱动芯片包含激磁控制电路和驱动电路,激磁控制电路接收时钟脉冲信号并响应于时钟脉冲信号的每个脉冲来更新和输出一激磁信号,驱动电路接收激磁信号并向步进电机供应驱动电流；增量式编码器根据步进电机所转动一个步距角而同步反馈至少一个脉冲信号。增量式编码器根据自身转动的角位移转换为脉冲个数并转换成脉冲信号反馈给控制模块，控制模块根据反馈的脉冲信号触发更新以提供驱动步进电机下次转动的时钟脉冲信号。

技术领域

本发明涉及一种步进电机驱动电源技术领域，特别指一种以增量式编码器相互组合用以计算步进电机的步距角移位,并能够控制步进电机的正反转，能够调整驱动电流满足不同的负载使用驱动电路配置。

背景技术

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为步距角，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

但是，当控制器发出的脉冲频率过高时，受步进电机工作特性影响，将出现丢步现象，严重影响控制精度。急需一种新的控制方法能够满足步进电机极速运动状态下，保证所要发的指令脉冲数等于步进电机所转动的步距角数，达到电机的极速运行并保证精度，提高工业生产的控制效率和产品的精度。

有鉴于此，本发明设计人有鉴于现有技术中所产生的缺失，经过悉心试验与研究，设计一种以增量式编码器相组合步进电机驱动电路，能够控制步进电机的正反转，能够调整驱动电流满足不同的负载使之能用于不同的产品中并一本锲而不舍的精神，终构思出本发明以克服上述问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种具高速响应的步进电机驱动装置，内置了励磁时序电路的电机控制芯片，并以增量式编码器组合了一套角位移软件算法，从而达到高精准，抗干扰强的控制角位移作为精准控制角位移的目的，步进电机通过从外部输入时钟脉冲来驱动电机，编码器嵌入在步进电机轴上，从而使得编码器和电机为一体从而达到绑定电机运转，实现本发明解决现有技术中存在的上述技术问题。

为达成本发明的目的，本发明提供的技术方案如下：

一种具高速响应的步进电机驱动装置，包括：多对激磁线圈绕组、驱动控制单元以及增量式编码器；

多对激磁线圈绕组具有与直流电源连接的各自一端且设置于步进电机中；

驱动控制单元包含控制模块和驱动芯片；控制模块用以提供一时钟脉冲信号；驱动芯片包含激磁控制电路和驱动电路,激磁控制电路用以接收时钟脉冲信号并响应于时钟脉冲信号的每个脉冲来更新和输出一激磁信号,驱动电路用以接收激磁信号并向步进电机供应驱动电流以驱动步进电机转动，而驱动电流和接收的激磁信号相对应；

增量式编码器连接步进电机和控制模块，增量式编码器用以根据步进电机所转动一个步距角而同步反馈至少一个脉冲信号给控制模块；

其中,步进电机带动增量式编码器转动，增量式编码器根据自身转动的角位移转换为脉冲个数并进行转换成脉冲信号，并将转换后的脉冲信号反馈给控制模块，控制模块根据增量式编码器所反馈的脉冲信号作为触发更新以提供驱动步进电机下一次转动的时钟脉冲信号。

在一种可能的设计中，控制模块为单片机(CPU)、微控制器(MCU)、基于ARM芯片的控制器中的任一种。

在一种可能的设计中，控制模块还包含提供：