[实用新型]步进电机的高速运行控制卡

说明书

本实用新型涉及一种步进电机的运行控制装置，确切地说，涉及一种步进电机的高速运行控制卡，属于数控设备执行机构控制装置技术领域。

步进电机是用脉冲信号控制其转子角位移的电动机，其线速度或转速正比于脉冲频率，可在宽广的范围内，通过脉冲频率来调速。所以，在位置控制系统中，步进电机占有十分重要的位置，尤其是随着步进电机制造技术的不断完善，运行频率越来越高，因此，要求步进电机的控制器能够产生高频脉冲序列，而且，这种高频脉冲序列能够根据电机的矩频特性平滑地控制步进电机进行升降频。

现在市场上销售的大部份步进电机控制器都存在着升降频频率跳变间隔过大的问题，尤其是高频输出部分，其频率跳变更大，不能平滑地输出升降频脉冲，以至造成步进电机失步。例如，台湾某公司生产的计算机插卡式控制器，是采用单片机作为控制器内部的中央处理器，使用单片机的内部程序计算频率的生成曲线，同时对频率输出进行控制。该控制器输出的频率是直接由可编程计数器产生的，即将可编程计数器设置为频率发生工作方式，直接由可编程计数器产生输出频率。其缺点就是在升降频过程中，频率跳变大；每一次频率跳变值都在几百赫兹到几千赫兹。所以，这种控制器只能使步进电机顺利地升频到几千赫兹的运行频率工作，不能升频至更高的几十千赫兹上运行，否则会造成步进电机的失步和过冲；再考，控制卡中配设单片机，也使其与主机的CPU配合协调问题突出出来，使控制复杂，成本提高。

本实用新型的目的是提供一种不需配设单片机的计算机插卡——步进电机高速运行控制卡。

本实用新型这样实现的：它是由计算机插接卡卡板及插卡板上的计算机接口、输出接口与控制电路组成的，其中计算机接口是由适应计算机总线插槽要求的数据总线、地址总线和控制总线三部分构成，输出接口则是一种与被控步进电机驱动器相连接的电缆插座，其特征在于：其中控制电路是由运行距离预置电路、运行频率预置电路、距离频率控制电路、将电机升降频曲线按时间间隔顺序分离为频率节点序列，并将该节点序列以二进制数据形式存储其中的非易失性数据存储器、可对非易失性数据存储器的地址实现跳变寻址的可逆计数器、D／A转换器、V／F转换器和功能控制电路构成的。其中运行距离预置电路和运行频率预置电路是采用可编程计数／定时器集成电路芯片实现的。其中非易失性数据存储器采用ROM芯片构成，也可以采用下述可编程器件：GAL、PAL、EPROM、EEPROM、PROM芯片组成。本实用新型是采用型号为8253的可编程计数／定时器电路作为运行距离预置电路和运行频率预置电路的。其中D／A转换器可以采用8位的AD7111芯片，也可以采用12位的AD7531芯片。

本实用新型的特点是：在该控制插卡中不采用单片机进行控制，也不需要主控计算机对控制过程进行干预，而是将根据电机矩频特性和实际使用特性而设计的升降频曲线数据转换成二进制数据直接存储在控制插卡内置的非易失性数据存储器中，再让该存储器与D／A转换器、V／F转换器顺序直接相连，来产生步进电机的运行控制频率。这样，主控计算机只需向本实用新型发出简单的运行指令，就可启动整个运行控制过程，自动完成步进电机的升降频控制曲线的平滑高速控制，甚至在对具有不同特性的多条升降频曲线进行切换时，主控计算机也不必随时监控本实用新型的工作。本实用新型在升降频控制中，可以用任意的节点频率控制步进电机的运行，从而可以使数据存储器内输出的脉冲频率都是以预置的最佳升降频方式完成的；还可以实现对任一频率的插值输出，即采用两个相邻节点频率来插值生成待输出的频率，使该输出频率与设定的频率误差非常小，从而使步进电机的速度控制和运动轨迹控制更加平稳光滑而理想化。在电路结构上，本实用新型是采用可逆计数器来实现非易失性数据存储器的地址跳变，这样可以用硬件逻辑来控制升降频运行。此外，它还具有单步运行、外部暂停、应急处理、工作频率生成等其他功能，完全可满足步进电机高速运行的控制要求。总之，本实用新型是一种设计思想新颖、独特，电路结构简单、巧妙，实际应用方便、灵活的一种步进电机高速运行控制卡。

图1是本实用新型的电路原理方框图。

图2是本实用新型的一个实施例电原理图。

参照图1介绍本实用新型的工作原理。