一種工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種控制系統(tǒng)，具體是一種工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]步進(jìn)電機(jī)是一種將離散的電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)角位移或線(xiàn)位移的電磁機(jī)械裝置，它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比，是一種輸入與輸出脈沖對(duì)應(yīng)的增量驅(qū)動(dòng)元件。它具有轉(zhuǎn)矩大、慣性小、響應(yīng)頻率高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。但其步矩角較大，一般為1.5〃3°，往往滿(mǎn)足不了某些高精度定位、精密加工等方面的要求。
[0003]實(shí)現(xiàn)細(xì)分驅(qū)動(dòng)是減小步矩角、提高步進(jìn)分辨率、增加電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)的一種行之有效的方法。目前步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制，多采用量化的梯形波、正弦波作為細(xì)分驅(qū)動(dòng)的電流波形，但實(shí)際上這些電流波形一般在步進(jìn)電機(jī)上均不能得到滿(mǎn)意的細(xì)分精度。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0006]—種工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括單片機(jī)、傳感器模塊、LED指示模塊、按鍵模塊、串行通訊接口、前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路、斬波比較電路、放大電路、濾波電路和D/A轉(zhuǎn)換器，所述單片機(jī)分別連接保護(hù)電路、按鍵申旲塊、LED指不t旲塊、串彳丁通訊接口、傳感器申旲塊、如級(jí)驅(qū)動(dòng)電路、斬波比較電路和D/A轉(zhuǎn)換器，斬波比較電路還分別連接D/A轉(zhuǎn)換器另一端和光耦電路，光耦電路還連接濾波電路，濾波電路還連接放大電路，放大電路還連接步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)還分別連接功放電路和保護(hù)電路另一端，功放電路還連接前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路另一端。
[0007]作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案:所述傳感器模塊采用霍爾傳感器。
[0008]作為本實(shí)用新型再進(jìn)一步的方案:所述單片機(jī)采用AT89C51。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)能夠適應(yīng)大多數(shù)中小微型步進(jìn)電機(jī)的可變細(xì)分控制較高細(xì)分步距角精度及平滑運(yùn)行等要求，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，體積小，非常適合推廣使用。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的電路原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0012]請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例中，一種工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括單片機(jī)、傳感器模塊、LED指示模塊、按鍵模塊、串行通訊接口、前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路、斬波比較電路、放大電路、濾波電路和D/A轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)分別連接保護(hù)電路、按鍵t旲塊、LED指不t旲塊、串彳丁通訊接口、傳感器模塊、前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路、斬波比較電路和D/A轉(zhuǎn)換器，斬波比較電路還分別連接D/A轉(zhuǎn)換器另一端和光耦電路，光耦電路還連接濾波電路，濾波電路還連接放大電路，放大電路還連接步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)還分別連接功放電路和保護(hù)電路另一端，功放電路還連接前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路另一端。
[0013]傳感器模塊采用霍爾傳感器。
[0014]單片機(jī)采用AT89C51。
[0015]本實(shí)用新型的工作原理是:步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的細(xì)分控制，從本質(zhì)上講是通過(guò)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁繞組中的電流控制，使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的合成磁場(chǎng)為均勻的圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步矩角的細(xì)分。一般情況下，合成磁場(chǎng)矢量的幅值決定了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)力矩的大小，相鄰兩個(gè)合成磁場(chǎng)矢量之間的夾角大小決定了步矩角的大小。因此，想要實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的恒力矩均勻細(xì)分控制，必須合理控制步進(jìn)電機(jī)繞組中的電流，使電動(dòng)機(jī)內(nèi)部合成磁場(chǎng)的幅值恒定，而且每個(gè)進(jìn)給脈沖所引起的合成磁場(chǎng)的角度變化也要均勻。我們知道在空間彼此相差2 31 /m的m相繞組，分別通以相位上差2 π /m而幅值相同的正弦電流，則合成的電流矢量便在空間做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且幅值保持不便。這一點(diǎn)對(duì)于反映式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)比較困難，因?yàn)榉磻?yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)比較困難，因?yàn)榉从呈讲竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)只與繞組電流的絕對(duì)值有關(guān)，而與電流的正反流向無(wú)關(guān)。
[0016]本實(shí)用新型是由單片機(jī)輸出儲(chǔ)存的細(xì)分電流控制信號(hào)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)，再取樣信號(hào)進(jìn)行比較，形成斬波控制信號(hào)，控制各功率管前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路的導(dǎo)通和關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)繞組中電流的閉環(huán)控制，從而實(shí)現(xiàn)步矩的精確細(xì)分。
[0017]請(qǐng)參閱圖1，受控步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分倍數(shù)、運(yùn)行脈沖、正反轉(zhuǎn)、運(yùn)行速度、單次運(yùn)行線(xiàn)位移、啟/停等的控制即可由按鍵模塊輸入控制，也可通過(guò)上位機(jī)的串行通信接口由上位機(jī)設(shè)置。LED顯示模塊提供當(dāng)前通電電機(jī)、機(jī)電流大小、電機(jī)運(yùn)行時(shí)間、正反轉(zhuǎn)、當(dāng)前運(yùn)行速度、線(xiàn)位移及相關(guān)計(jì)數(shù)等的顯示，并將工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)。
[0018]傳感器模塊用于檢測(cè)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值，單片機(jī)的主要功能是輸出儲(chǔ)存的細(xì)分電流控制信號(hào)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，根據(jù)轉(zhuǎn)換精度的要求，D/A轉(zhuǎn)換器即可以選擇8位的，也可以選擇12位的，下面以MAX516作為D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]工作中，步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)的D/A轉(zhuǎn)換值輸入到MAX516內(nèi)部各比較器COMPi的同向輸入端，步進(jìn)電機(jī)繞組電流取樣信號(hào)Ui輸入到COMPi的反向輸入端，斬波恒流驅(qū)動(dòng)采用固定頻率的方波與比較器輸出信號(hào)調(diào)制成斬波控制信號(hào)，控制步進(jìn)電機(jī)繞組的通電時(shí)間，使反饋電壓始終跟隨D/A轉(zhuǎn)換器輸出的控制電壓，合理選擇續(xù)流回路就可使步進(jìn)電機(jī)繞組中的電流值在一定的平均值上下波動(dòng)，且波動(dòng)范圍不大。
[0020]調(diào)制用方波信號(hào)頻率為21.7KHz，由AT89C51的P2.5/PWM端產(chǎn)生，且各相是同頻斬波，不會(huì)產(chǎn)生差拍現(xiàn)象，所以消除了電磁噪聲。
[0021]功放電路采用了高速光電耦合器6N137為隔離元件，一方面可以實(shí)現(xiàn)前級(jí)控制電路同步進(jìn)電機(jī)繞組的隔離:另一方面使功率開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)變的方便可靠。反饋通道的濾波部分采用無(wú)源低通濾波器，其作用是高速衰減繞組在開(kāi)關(guān)時(shí)截止頻率以上的瞬時(shí)高頻電壓信號(hào)，從而避免控制電路做出太迅速的反應(yīng)可以有效的的防止步進(jìn)電機(jī)的振蕩。光耦電路的作用是將濾波后的采樣電阻反饋信號(hào)線(xiàn)性的傳輸給斬波比較電路。
[0022]本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)，最高細(xì)分達(dá)到256細(xì)分，能夠適應(yīng)大多數(shù)中小微型步進(jìn)電機(jī)的可變細(xì)分控制較高細(xì)分步距角精度及平滑運(yùn)行等要求。
[0023]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0024]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括單片機(jī)、傳感器模塊、LED指示模塊、按鍵模塊、串行通訊接口、前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路、斬波比較電路、放大電路、濾波電路和D/A轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述單片機(jī)分別連接保護(hù)電路、按鍵模塊、LED指示模塊、串行通訊接口、傳感器模塊、前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路、斬波比較電路和D/A轉(zhuǎn)換器，斬波比較電路還分別連接D/A轉(zhuǎn)換器另一端和光耦電路，光耦電路還連接濾波電路，濾波電路還連接放大電路，放大電路還連接步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)還分別連接功放電路和保護(hù)電路另一端，功放電路還連接前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路另一端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器模塊采用霍爾傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機(jī)采用AT89C51。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括單片機(jī)、傳感器模塊、LED指示模塊、按鍵模塊、串行通訊接口、前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路、斬波比較電路、放大電路、濾波電路和D/A轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)分別連接保護(hù)電路、按鍵模塊、LED指示模塊、串行通訊接口、傳感器模塊、前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路、斬波比較電路和D/A轉(zhuǎn)換器，斬波比較電路還分別連接D/A轉(zhuǎn)換器另一端和光耦電路，光耦電路還連接濾波電路，濾波電路還連接放大電路，放大電路還連接步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)還分別連接功放電路和保護(hù)電路另一端。本實(shí)用新型工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)能夠適應(yīng)大多數(shù)中小微型步進(jìn)電機(jī)的可變細(xì)分控制較高細(xì)分步距角精度及平滑運(yùn)行等要求，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，體積小，非常適合推廣使用。
【IPC分類(lèi)】H02P8/12
【公開(kāi)號(hào)】CN205070868
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520847505
【發(fā)明人】吳家黨
【申請(qǐng)人】吳家黨
【公開(kāi)日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年10月28日