專利名稱：通過電源線控制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)、電控制電子技術(shù)，尤其是涉及一種控制步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動裝置的電子技術(shù)。
背景技術(shù)：
步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在沒有超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、角位移的大小和方向只取決于脈沖信號的頻率、脈沖數(shù)和相序，而不受負(fù)載變化的影響，再加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)，使得步進(jìn)電機(jī)在速度、位置等控制領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但步進(jìn)電機(jī)不能像普通的直流電機(jī)那樣方便的使用，它首先必須具有包括脈沖分配器、功率放大電路在內(nèi)的驅(qū)動器，再要外界控制器給它提供時鐘脈沖、方向控制信號等方可使用。步進(jìn)電機(jī)控制裝置表現(xiàn)出的成本高、設(shè)備復(fù)雜、外圍連線多、控制復(fù)雜、操作不便的缺點(diǎn)嚴(yán)重影響了步進(jìn)電機(jī)在一些僅需要恒定轉(zhuǎn)速和方向控制的場合的應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種成本低、設(shè)備相對簡單、操作方便的通過電源線控制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。
為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所提供的一種通過電源線控制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，包括
一極性判別電路，能判別輸入電源信號的正、負(fù)極性，并輸出與電源信號正、負(fù)極性相應(yīng)的高、低電平；一脈沖分配電路，接收來自所述極性判別電路的高、低電平信號，發(fā)生并輸出與所述高、低電平信號相應(yīng)的正、反相序脈沖信號；一功率放大電路，能放大來自所述脈沖分配電路的正、反相序脈沖信號，并輸出至步進(jìn)電機(jī)，用以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)；一時鐘信號電路，發(fā)生并輸出時鐘信號至所述脈沖分配電路；時鐘信號電路發(fā)生的時鐘信號的頻率決定脈沖分配電路輸出的相序脈沖信號的頻率，從而決定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
所述時鐘信號電路能在一定范圍內(nèi)調(diào)整時鐘信號的頻率。
利用本實(shí)用新型提供的通過電源線控制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，由于采用極性判別電路，用輸入的電源信號的極性控制正、反相序脈沖信號，從而控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向，即通過兩根電源線就能實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的供電和方向控制它用電源的通斷來控制步進(jìn)電機(jī)的啟動或停止，它用電源的極性來控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，通過調(diào)整驅(qū)動器的內(nèi)部時鐘來設(shè)定來步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；采用通過電源線控制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器來控制運(yùn)行步進(jìn)電機(jī)就像操作直流電機(jī)一樣方便，而且具有普通直流電機(jī)所不具備的轉(zhuǎn)速恒定、無需減速器就能低速運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本實(shí)用新型的原理框圖；圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施例的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖說明對本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實(shí)施例并不用于限制本實(shí)用新型，凡是采用本實(shí)用新型的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
參見圖1所示，在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，一種通過電源線控制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，包括一極性判別電路，電源信號由第一輸入端L1和第二輸入端L2輸入極性判別電路，極性判別電路對輸入電源信號的極性進(jìn)行判別，當(dāng)?shù)谝惠斎攵薒1為正、第二輸入端L2為負(fù)時該電路輸出一個接近于電源電壓的高電平，當(dāng)?shù)谝惠斎攵薒1為負(fù)、第二輸入端L2為正時該電路輸出一個接近于地的低電平；一脈沖分配電路，接收來自所述極性判別電路的高、低電平信號，發(fā)生并輸出與所述高、低電平信號相應(yīng)的正、反相序脈沖信號，即極性判別電路的電平?jīng)Q定脈沖分配電路輸出的是正相序脈沖還是反相序脈沖；一功率放大電路，將來自脈沖分配電路的相序脈沖信號放大，產(chǎn)生供給步進(jìn)電機(jī)各相繞組的電流從而驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按相序脈沖控制的方向轉(zhuǎn)動；綜上所述，由電源信號的極性來決定步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向；一時鐘信號電路，時鐘信號由時基電路產(chǎn)生，其信號頻率能夠在一定范圍內(nèi)調(diào)整，時鐘信號電路輸出時鐘信號至所述脈沖分配電路；時鐘信號電路發(fā)生的時鐘信號的頻率決定脈沖分配電路輸出的相序脈沖信號的頻率，從而決定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；穩(wěn)定的時鐘信號保證了步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的恒定。
參見圖2所示，在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，一種通過電源線控制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器用于控制工作電壓為12V的四相四拍步進(jìn)電機(jī)；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器包括由橋式整流器和電阻R2、穩(wěn)壓二極管D5組成的極性判別電路，其中，電源線第一輸入端L1、第二輸入端L2分別連接橋式整流器的二輸入端，橋式整流器的二輸出端之間連接濾波電容C2，第一輸入端L1經(jīng)電阻R2連接穩(wěn)壓二極管D5的負(fù)極，橋式整流器的負(fù)輸出端連接穩(wěn)壓二極管D5的正極，穩(wěn)壓二極管D5的正、負(fù)極分別連接緩沖整形異或門IC1D的二輸入端，緩沖整形異或門IC1D的輸出端連接由兩個異或門IC1A、IC1B與一片雙D型觸發(fā)器IC2組成的相序可控的四相四拍脈沖分配電路的輸入端，脈沖分配電路中雙D型觸發(fā)器IC2的四輸出端分別連接功率放大電路的四VMOS功率場效應(yīng)晶體管T1、T2、T3、T4的輸入控制端，由555時基集成電路IC3組成的時鐘信號電路輸出時鐘信號至脈沖分配電路中雙D型觸發(fā)器IC2的時鐘信號輸入端。
下面用圖2的實(shí)施例來說明本實(shí)用新型的工作原理電源從電源線第一輸入端L1、第二輸入端L2進(jìn)入由橋式整流器和電阻R2、穩(wěn)壓二極管D5組成的極性判別電路。極性判別電路利用穩(wěn)壓二極管正反向均能導(dǎo)通且導(dǎo)通電壓不同的特點(diǎn)，將電源極性轉(zhuǎn)化為兩種電平信號，其原理如下橋式整流器為驅(qū)動器提供極性恒定的工作電源，同時也為極性判別電路提供穩(wěn)定參考地電位。當(dāng)?shù)谝惠斎攵薒1為正、第二輸入端L2為負(fù)時，電流由第一輸入端L1經(jīng)電阻R2、穩(wěn)壓二極管D5及橋式整流器的D3回到第二輸入端L2，使得9V穩(wěn)壓二極管D5反向?qū)?，Va被鉗定在9V，經(jīng)緩沖整形異或門IC1D緩沖整形后輸出一個邏輯高電平，為了產(chǎn)生可靠的邏輯高電平，穩(wěn)壓二極管D5的穩(wěn)壓值應(yīng)大于電源電壓三分之二；當(dāng)?shù)谝惠斎攵薒1為負(fù)第二輸入端L2為正時，電流由第二輸入端L2經(jīng)橋式整流器的D4、負(fù)載、穩(wěn)壓二極管D5、電阻R2及橋式整流器的D2回到L1，穩(wěn)壓二極管D5正向?qū)?，Va被鉗定在0.7V，經(jīng)緩沖整形異或門IC1D緩沖后輸出一個邏輯低電平。
脈沖分配電路用于產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)的相序脈沖。本實(shí)施例中利用異或門電路的正反向邏輯受控于另一端的特性，僅用兩個異或門與一片雙D型觸發(fā)器構(gòu)成了相序可控的四相四拍脈沖分配電路。當(dāng)極性判別電路輸出為高電平時，第一異或門IC1A、第二異或門IC1B的輸出為反相邏輯，它們與雙D型觸發(fā)器IC2構(gòu)成的脈沖分配電路輸出正(順)相序脈沖，相序?yàn)閍b→bc→cd→da→ab，正(順)相序脈沖將控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)極性判別電路輸出為低電平時，第一異或門IC1A、第二異或門IC1B的輸出為同相邏輯，脈沖分配電路輸出反相序脈沖，相序?yàn)閍b→da→cd→bc→ab。
本實(shí)施例中的功率放大電路采用能被CMOS集成電路直接驅(qū)動的VMOS功率場效應(yīng)晶體管T1、T2、T3、T4。雙D型觸發(fā)器IC2輸出的相序脈沖經(jīng)場效應(yīng)晶體管T1、T2、T3、T4放大后驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動。
本實(shí)施例的時鐘信號由555時基集成電路IC3組成的無穩(wěn)態(tài)振蕩器產(chǎn)生。555時基集成電路IC3的振蕩頻率由PR1、R1、和C1決定，通過調(diào)節(jié)PR1可以將時鐘頻率設(shè)定在10Hz到100Hz之間，對應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速為3轉(zhuǎn)/分鐘到30轉(zhuǎn)/分鐘。
本實(shí)用新型上述實(shí)施例所采用的主要元器件如下四異或門集成電路IC1為CD4070，雙D型觸發(fā)器IC2為CD4013，555時基集成電路IC3為LM555，四相四拍步進(jìn)電機(jī)為12V工作電壓的55BH02B型。
權(quán)利要求1.一種通過電源線控制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，其特征是，包括一極性判別電路，能判別輸入電源信號的正、負(fù)極性，并輸出與電源信號正、負(fù)極性相應(yīng)的高、低電平；一脈沖分配電路，接收來自所述極性判別電路的高、低電平信號，發(fā)生并輸出與所述高、低電平信號相應(yīng)的正、反相序脈沖信號；一功率放大電路，能放大來自所述脈沖分配電路的正、反相序脈沖信號，并輸出至步進(jìn)電機(jī)，用以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)；一時鐘信號電路，發(fā)生并輸出時鐘信號至所述脈沖分配電路；時鐘信號電路發(fā)生的時鐘信號的頻率決定脈沖分配電路輸出的相序脈沖信號的頻率，從而決定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過電源線控制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，其特征是，所述的時鐘信號電路為555時基集成電路組成的無穩(wěn)態(tài)振蕩器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通過電源線控制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，其特征是，所述的無穩(wěn)態(tài)振蕩器中RC振蕩電路的電阻為可變電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的通過電源線控制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，其特征是，所述的功率放大電路由VMOS功率場效應(yīng)晶體管組成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種通過電源線控制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，涉及機(jī)、電控制的電子技術(shù)領(lǐng)域；該驅(qū)動器包括能判別輸入電源信號的正、負(fù)極性并且輸出與相應(yīng)的高、低電平的極性判別電路；接收來自極性判別電路的高、低電平信號并輸出與其相應(yīng)的正、反相序脈沖信號的脈沖分配電路；能放大來自所述脈沖分配電路的正、反相序脈沖信號并輸出至步進(jìn)電機(jī)，用以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的功率放大電路；發(fā)生并輸出時鐘信號至所述脈沖分配電路的時鐘信號電路；采用本實(shí)用新型的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器來控制運(yùn)行步進(jìn)電機(jī)就像操作直流電機(jī)一樣方便，而且具有普通直流電機(jī)所不具備的轉(zhuǎn)速恒定、無需減速器就能低速運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H02P8/06GK2819639SQ20052004072
公開日2006年9月20日 申請日期2005年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月8日
發(fā)明者董建順, 趙強(qiáng), 呂旭鵬 申請人:上海交大?？?集團(tuán))有限公司