本實用新型屬于步進電機閉環(huán)控制技術領域，涉及一種 磁閉環(huán)步進電機控制器。
背景技術：
步進電機是機電一體化產(chǎn)品中的關鍵元件之一，是一種性能良好的數(shù)字化執(zhí)行元件。它能夠?qū)㈦姷拿}沖信號轉(zhuǎn)換成相應的角位移，是一種離散型自動化執(zhí)行元件，且沒有累計誤差。一般在中低速轉(zhuǎn)動時具有良好的開環(huán)控制效果。然而隨著轉(zhuǎn)速的提高，扭矩的減小呈現(xiàn)非線性快速衰退的情形，此時步進電機極易發(fā)生失步導致運動部件的位置異常，為了解決這個問題，高速步進電機控制器一般都有閉環(huán)檢測系統(tǒng)。
目前市場上的步進電機閉環(huán)系統(tǒng)采用的方案大致有三種，光電編碼器檢測，反向電動勢檢測，相電流檢測。三種檢測方式都有比較明顯的缺點，第一種增加了電機的體積并且安裝復雜，第二種在低速時反向電動勢電壓太低幾乎無法檢測，第三種在只能在某一段速度范圍內(nèi)檢測，基本只能用于速度控制。因此，針對這些問題開發(fā)了基于磁場檢測位置的高速步進電機驅(qū)動器。
技術實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的是提供一種新的基于磁場檢測手段來獲取步進電機位置并進行高速驅(qū)動控制的控制器，克服了目前各種閉環(huán)控制器的缺點。
本實用新型所采用的技術方案是：一種磁閉環(huán)步進電機控制器，包括步進電機轉(zhuǎn)軸，步進電機定子繞組，所述步進電機轉(zhuǎn)軸與所述步進電機定子繞組固定連接；包括：所述步進電機轉(zhuǎn)軸上固定連接有薄片永磁體，所述薄片永磁體靠近安裝有磁傳感器；所述磁傳感器與單片機控制器通過差分編碼接口連接，所述單片機控制器與電機驅(qū)動電路連接，所述電機驅(qū)動電路與所述步進電機定子繞組相連。
進一步地，所述薄片永磁體為圓形。
進一步地，所述電機驅(qū)動電路的驅(qū)動信號為PWM。
進一步地，所述薄片永磁體與所述磁傳感器的安裝距離為3-10mm。
本實用新型的有益效果是：基于磁閉環(huán)的方式進行步進電機的位置速度控制，體積比光電傳感器要小得多，位置信息更加精確（每圈可精細到1600個細分角度），無論低速還是高速運行都不會丟失位置信息，并且接口通用簡單，易于實現(xiàn)，電路及軟件算法的復雜度比反向電動勢及相電流獲取位置信息的方式低得多，同光電編碼器的復雜度相同。具有良好的應用價值及前景。
附圖說明
圖1是本實用新型提供的一種磁閉環(huán)步進電機控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
參見圖1，是本實用新型提供的一種磁閉環(huán)步進電機控制器，包括步進電機轉(zhuǎn)軸1，步進電機定子繞組2，薄片永磁體3，磁傳感器4，單片機控制器5，電機驅(qū)動電路6。薄片永磁體3與步進電機轉(zhuǎn)軸1固定在一起，薄片永磁體3與磁傳感器4靠近安裝，磁傳感器4與單片機控制器5通過差分編碼接口連接，單片機控制器5與電機驅(qū)動電路6連接，驅(qū)動信號為PWM（脈沖寬度編碼），電機驅(qū)動電路6與步進電機定子繞組2相連，單片機運行程序，接收用戶指令，完成位置采集以及電機的加減速控制算法。
本實用新型的裝置工作原理是，薄片永磁體3產(chǎn)生由N極到S極的恒定磁場，并固定于步進電機轉(zhuǎn)軸1 上，磁傳感器4靠近薄片永磁體3安裝，當步進電機轉(zhuǎn)軸1運動時，薄片永磁體3產(chǎn)生的磁場方向會跟著旋轉(zhuǎn)，磁傳感器4會探測到磁場方向的變化并將變化值經(jīng)過處理通過數(shù)字差分編碼接口發(fā)給單片機控制器5，單片機控制器5接收到位置信息后會根據(jù)但前的位置以及用戶指令位置，或者根據(jù)當前速度以及用戶指令速度來控制PWM輸出的頻率，PWM信號驅(qū)動電機驅(qū)動電路6轉(zhuǎn)化為相電流信號給步進電機定子繞組2，產(chǎn)生扭矩控制電機轉(zhuǎn)動到用戶想要的位置或者轉(zhuǎn)速。
具體的說，所述電機轉(zhuǎn)軸1與薄片永磁體3固定在一起，薄片永磁體3產(chǎn)生恒定磁場，磁傳感器4探測此恒定磁場的方向即位置信息，單片機控制器5根據(jù)用戶指令及位置信息產(chǎn)生PWM，電機驅(qū)動電路6產(chǎn)生恒電流驅(qū)動步進電機定子繞組2控制電機轉(zhuǎn)動，使電機工作在用戶要求的速度或者位置上。
特別的說，整個系統(tǒng)基于對薄片永磁體3磁場方向的探測完成電機的位置信息反饋，以此為依據(jù)產(chǎn)生控制時序。
本實用新型通過將一薄片圓形永磁鐵固定于步進電機的轉(zhuǎn)軸，利用磁傳感器檢測永磁鐵磁力線方向的方法來確定電機轉(zhuǎn)軸的精確位置，永磁鐵會產(chǎn)生垂直于電機轉(zhuǎn)軸的磁力線，方向從N到S，傳感器利用霍爾效應分別在X，Y軸上檢測對應的磁場大小并進行相應的補償后計算出精確的角度信息再通過數(shù)字的方式將位置信息傳遞給單片機控制器，單片機控制器根據(jù)當前的位置以及目標位置或者根據(jù)當前的速度以及目標速度結(jié)合控制算法給出電機的控制信號完成閉環(huán)控制。
本領域普通技術人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計算機程序來指令相關的硬件來完成，所述的程序可存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體（Read-Only Memory，ROM）或隨機存儲記憶體（Random Access Memory，RAM）等。
以上所述是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護范圍。