[发明专利]一种步进电机远距离调速的方法

摘要

一种步进电机远距离调速的方法，由整流控制单元、速度调节单元组成的装置实现。整流控制单元输入单相220V交流电源，输出经变压器降压后的可控整流电压，在可控整流电压中发送包含电机运行方向和运行速度等级的速度控制信号；速度控制信号包括由3工频周期的方向引导波和多个工频周期组成的速度数据波；速度调节单元输入含速度控制信号的可控整流电压，控制步进电机的速度。所述方法无需遥控器，无需单独敷设控制线，直接利用单相电源线传输速度控制信号，可实现远距离步进电机速度的控制调节。

主权项

一种步进电机远距离调速的方法，其特征在于：由整流控制单元和速度调节单元组成的装置实现；所述整流控制单元设有相线输入端子、零线输入端子、第一可控整流输出端子、第二可控整流输出端子；所述相线输入端子、零线输入端子输入单相220V交流电源；所述第一可控整流输出端子、第二可控整流输出端子输出可控整流电压；所述速度调节单元设有第一可控整流输入端子、第二可控整流输入端子，所述第一可控整流输入端子、第二可控整流输入端子分别连接至整流控制单元的第一可控整流输出端子、第二可控整流输出端子；所述整流控制单元由变压器、控制电源模块、可控整流模块、过零检测模块、单片机控制模块、触发控制模块、速度给定模块组成；所述变压器的两个输入端子分别为相线输入端子、零线输入端子，两个输出端子分别为第一交流端子、第二交流端子；所述第一交流端子、第二交流端子输出第二交流电源；所述控制电源模块由控制电源单相整流桥和第一滤波稳压电路组成，输出第一直流工作电源；所述控制电源单相整流桥的两个交流输入端分别连接至第一交流端子、第二交流端子；所述控制电源单相整流桥的整流负极性端为公共地；所述可控整流模块由整流桥UR1、双向晶闸管V1、双向晶闸管V2、双向晶闸管V3、双向晶闸管V4组成；所述整流桥UR1的2个交流输入端分别连接至第一交流端子和第二交流端子，整流输出正端连接至双向晶闸管V3的第二阳极，整流输出负端连接至双向晶闸管V4的第二阳极；双向晶闸管V1的第一阳极与双向晶闸管V3的第一阳极并联后连接至第一可控整流输出端子；双向晶闸管V1的第二阳极连接至第一交流端子；双向晶闸管V2的第一阳极与双向晶闸管V4的第一阳极并联后连接至第二可控整流输出端子；双向晶闸管V2的第二阳极连接至第二交流端子；所述触发控制模块设有交流控制输入端、整流控制输入端；所述交流控制输入端输入的交流控制信号有效时，触发控制模块控制双向晶闸管V1和双向晶闸管V2过零时触发导通；所述交流控制输入端输入的交流控制信号无效时，触发控制模块控制双向晶闸管V1和双向晶闸管V2过零后截止；所述整流控制输入端输入的整流控制信号有效时，触发控制模块控制双向晶闸管V3和双向晶闸管V4过零时触发导通；所述整流控制输入端输入的整流控制信号无效时，触发控制模块控制双向晶闸管V3和双向晶闸管V4过零后截止；所述过零检测模块设有过零电压输入端、过零脉冲输出端；所述过零电压输入端的两个端子分别连接至第一交流端子和第二交流端子；所述过零脉冲输出端输出的过零脉冲是正脉冲；所述过零脉冲与第二交流电源正半波对应；所述过零脉冲的宽度小于第二交流电源正半波宽度；所述第二交流电源正半波为第一交流端子电位高于第二交流端子电位的第二交流电源半波；所述速度给定模块设有速度给定信号输出端和方向给定信号输出端；所述单片机控制模块包括有速度给定信号输入端、方向给定信号输入端、捕捉信号输入端和两路电平信号输出端；所述速度给定信号输入端连接至速度给定模块的速度给定信号输出端；所述方向给定信号输入端连接至速度给定模块的方向给定信号输出端；所述捕捉信号输入端连接至过零检测模块的过零脉冲输出端；所述两路电平信号输出端分别为交流控制输出端、整流控制输出端；所述交流控制输出端、整流控制输出端分别连接至触发控制模块的交流控制输入端、整流控制输入端；所述速度调节单元由调节电源模块、波形取样模块、单片机调节模块、步进电机驱动模块组成；所述调节电源模块输入可控整流电压、输出第二直流工作电源，由调节电源单相整流桥和第二滤波稳压电路组成；所述调节电源单相整流桥的整流负极性端为参考地；所述波形取样模块设有取样波形输入端和取样脉冲输出端；所述取样波形输入端连接至第二可控整流输入端子；所述波形取样模块将第二可控整流输入端子电位高于第一可控整流输入端子电位的波形检出并限幅得到取样脉冲；所述取样脉冲的正脉冲与第二可控整流输入端子电位高于第一可控整流输入端子电位的波形相对应；所述单片机调节模块具有捕捉输入端和调速脉冲输出端、方向控制输出端；单片机调节模块的捕捉输入端连接至波形取样模块的取样脉冲输出端；所述步进电机驱动模块用于驱动步进电机，设有调速脉冲输入端、方向控制输入端；所述调速脉冲输入端连接至单片机调节模块的调速脉冲输出端，方向控制输入端连接至单片机调节模块的方向控制输出端；所述整流控制单元通过控制可控整流电压来发送速度控制信号，速度控制信号由方向引导波和速度数据波组成；所述方向引导波有两种；控制步进电机正转时，方向引导波由2个工频周期整流波和1个工频周期的交流波组成，整流波在前，交流波在后；控制步进电机反转时，方向引导波由1个工频周期整流波和2个工频周期的交流波组成，整流波在前，交流波在后；所述速度数据波为x个工频周期的可控整流电压波，x为大于等于2的整数；所述速度控制信号共有速度1－n，共n个速度等级；所述速度给定信号的速度等级有速度1－n；n为大于等于2的整数；所述速度数据波为x个工频周期的可控整流电压波，x为大于等于2的整数；所述x个工频周期的可控整流电压波中，1个工频周期对应1位速度码；x个工频周期的可控整流电压波对应x位速度码；所述速度码为二进制码；所述n与x之间的关系为：n小于等于2x；所述单片机控制模块发出一次速度控制信号的方法是，步骤1，等待，直到接收到过零脉冲的上升沿时进入步骤2；步骤2，停止交流输出，开始整流输出；等待，直到接收到过零脉冲的上升沿时进入步骤3；步骤3，发出1个工频周期的方向波；等待，直到接收到过零脉冲的上升沿时进入步骤4；步骤4，停止整流输出，开始交流输出；等待，直到接收到过零脉冲的上升沿时进入步骤5；步骤5，发出1个工频周期的可控整流电压波；等待，直到接收到过零脉冲的上升沿时进入步骤6；步骤6，已经发出x个工频周期的可控整流电压波时转到步骤7，否则返回步骤5；步骤7，停止整流输出，开始交流输出；所述整流控制单元发送速度控制信号的方法是，步骤A，读取给定信号；步骤B，发出一次速度控制信号；步骤C，判断速度是否发生改变，速度发生改变，返回步骤B；速度没有发生改变，返回步骤C；所述速度调节单元接收速度控制信号并调节步进电机速度的方法是，步骤一，电机控制初始化；步骤二，判断是否有速度控制信号；没有速度控制信号，返回步骤二；有速度控制信号，转到步骤三；步骤三，接收速度控制信号；步骤四，调节步进电机速度；返回步骤二。