[发明专利]一种利用FPGA实现对步进电机精准控制的系统及方法

说明书

本发明公开了一种利用FPGA实现对步进电机精准控制的系统及方法，属于步进电机控制技术领域，包括FPGA器件、功率器件与步进电机；所述FPGA器件，用于产生精准驱动脉冲信号，并将驱动脉冲信号传输给所述功率器件；所述功率器件，用于通过放大脉冲信号的驱动能力来驱动所述步进电机的线圈，从而实现对所述步进电机的精准控制。本发明利用了FPGA器件的可编程性，可以在不需要变动硬件架构的情况下实现驱动脉冲信号的任意编辑，通过改变输出脉冲的频率、顺序和逻辑组合，从而更方便地控制步进电机的正反转和转动速度以及步进精度；并且在驱动不同功率的步进电机时，只需要更换功率器件的规格就可以实现，普适性很强，值得被推广使用。

技术领域

本发明涉及步进电机控制技术领域，具体涉及一种利用FPGA实现对步进电机精准控制的系统及方法。

背景技术

步进电机是常用电机的一种，步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。

现有的步进电机的控制方法主要采用单片机等可编程器件作为控制器来进行控制，上述可编程器件对步进电机进行控制时存在一定的弊端，可编程器件的门电路数是有限的，这样在驱动不同功率的步进电机时，经常会因可编程器件与步进电机不匹配而需要更换控制器，这样就给步进电机的控制工作带来了麻烦，因此，提出一种利用FPGA实现对步进电机精准控制的系统及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何更精准方便地完成对步进电机的控制工作，提供了一种利用FPGA实现对步进电机精准控制的系统。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括FPGA器件、功率器件与步进电机；

所述FPGA器件，用于产生精准驱动脉冲信号，并将驱动脉冲信号传输给所述功率器件，所述FPGA器件为系统中的控制元件；

所述功率器件，用于通过放大脉冲信号的驱动能力来驱动所述步进电机的线圈，从而实现对所述步进电机的精准控制；

所述步进电机，用于接收经所述功率器件放大后的脉冲信号，所述步进电机是系统中的执行元件，在驱动不同功率的步进电机时，只需要更换功率器件的规格就可以实现，普适性很强；

所述FPGA器件通过所述功率器件与所述步进电机相连接，驱动脉冲信号由FPGA器件输出，经所述功率器件放大后，其驱动能力提高，从而驱动所述步进电机转动，由于采用FPGA器件作为控制器来控制步进电机，利用了FPGA器件的可编程性，可以在不需要变动硬件架构的情况下实现驱动脉冲信号的任意编辑，通过改变输出脉冲的频率、顺序和逻辑组合，从而更方便地控制步进电机的正反转和转动速度以及步进精度。

优选的，所述功率器件的规格与所述步进电机的功率相匹配。

优选的，所述FPGA器件的内部包括有多个逻辑块，多个逻辑块根据对所述步进电机的控制要求进行连接，使用者可以根据需要通过可编辑的连接把所述FPGA器件内部的逻辑块连接起来，进而使所述FPGA器件可以完成所需要的逻辑功能，以此来实现对所述步进电机运动状态的精准控制。

一种利用FPGA实现对步进电机精准控制的方法，包括以下步骤：

S1：编辑驱动脉冲产生程序

利用编程软件完成对驱动脉冲产生程序的编辑工作；

S2：输出驱动脉冲信号