專利名稱：一種兩相步進電機驅動電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種步進電機，尤其是涉及一種兩相步進電機驅動電路。
背景技術：
步進電機作為執(zhí)行元件，廣泛應用在各種自動化控制系統(tǒng)中，步進電機由于其自身特點，一旦在運行過程中發(fā)生負載突然變化、共振等情況，就會導致嚴重丟步甚至出現(xiàn)堵轉的現(xiàn)象，發(fā)生這樣的情況需要步進電機馬上停止運行，以免產(chǎn)生更為嚴重的后果。結合步進電機自身運行特點及從成本方面考慮，步進電機通常采用開環(huán)控制的方式，導致出現(xiàn)上述問題時無法實時的檢測。加入編碼器或位置傳感器等組成的反饋回路，雖然可以實現(xiàn)實時故障檢測，但編碼器或位置傳感器安裝復雜且成本較高，并不是一種理想的解決方案。
發(fā)明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種不需外接編碼器或位置傳感器、成本較低的兩相步進電機驅動電路。本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案為一種兩相步進電機驅動電路，其特征在于包括FPGA控制電路、與步進電機相連的驅動器和檢測電路，檢測電路與步進電機連接，檢測電路與FPGA控制電路連接，驅動器與FPGA控制電路連接，檢測電路對步進電機繞組電流頻率進行檢測，檢測到的信號反饋給FPGA控制電路，F(xiàn)PGA控制電路判斷步進電機是否發(fā)生運行故障。FPGA控制電路包括串口通信模塊、步進電機驅動控制模塊、預置頻率模塊和步進電機故障判斷模塊，串口通信模塊與步進電機驅動控制模塊連接，步進電機驅動控制模塊與預置頻率模塊連接，預置頻率模塊與步進電機故障判斷模塊連接，步進電機故障判斷模塊與串口通信模塊連接，步進電機驅動控制模塊與驅動器連接，步進電機故障判斷模塊與檢測電路連接。FPGA控制電路包括型號為EP2C5T144的第一芯片及外圍電路，驅動器包括型號為A3977的第二芯片及外圍電路，第一芯片與第二芯片相互連接，第二芯片的OUTlA引腳與步進電機一相繞組的一端連接，第二芯片的OUTlB引腳通過第一采樣電阻與步進電機一相繞組的另一端連接，第二芯片的0UT2A引腳與步進電機二相繞組的一端連接，第二芯片的0UT2B引腳通過第二采樣電阻與步進電機二相繞組的另一端連接。所述的檢測電路包括第一運算放大器和第二運算放大器，步進電機一相繞組與第一采樣電阻之間的連接點通過第一電阻與第一運算放大器的正極輸入端連接，第二芯片的OUTlB引腳與第一采樣電阻之間的連接點通過第二電阻與第一運算放大器的負極輸入端連接，第一運算放大器的正極輸入端通過第三電阻接地，第一運算放大器的負極輸入端與第一運算放大器的輸出端之間設置有第四電阻，第一運算放大器的輸出端通過第五電阻與第二運算放大器的負極輸入端連接，第二運算放大器的正極輸入端通過第六電阻接地，第二運算放大器的負極輸入端通過電容接地，第二運算放大器的正極輸入端與第二運算放大器的輸出端之間設置有第七電阻，第二運算放大器的輸出端通過二極管與第一芯片的UO引腳連接，二極管的負極通過第八電阻接地。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型所述的兩相步進電機驅動電路結構簡單、控制靈活，采用細分電流的方式驅動步進電機，提高了步進電機的運轉精度；結合所述的步進電機故障檢測方法可以在沒有使用編碼器和位置傳感器的情況下，通過對步進電機繞組電流頻率的測算，再通過與預置頻率的比較，就可以判斷步進電機運行是否發(fā)生故障，可以在開環(huán)控制情況下對步進電機進行實時故障檢測，電路實現(xiàn)簡單，成本低。

圖1為本實用新型的總體結構框圖；圖2為本實用新型的FPGA控制電路的結構框圖；圖3為本實用新型的FPGA控制電路、驅動器與步進電機的連接圖；圖4為本實用新型的檢測電路的原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。一種兩相步進電機驅動電路，包括FPGA控制電路1、與步進電機2相連的驅動器3和檢測電路4，檢測電路4與步進電機2連接，檢測電路4與FPGA控制電路I連接，驅動器3與FPGA控制電路I連接，檢測電路4對步進電機2繞組電流頻率進行檢測，檢測到的信號反饋給FPGA控制電路1，F(xiàn)PGA控制電路I判斷步進電機2是否發(fā)生運行故障。FPGA控制電路I包括串口通信模塊5、步進電機驅動控制模塊6、預置頻率模塊7和步進電機故障判斷模塊8，串口通信模塊5與步進電機驅動控制模塊6連接，步進電機驅動控制模塊6與預置頻率模塊7連接，預置頻率模塊7與步進電機故障判斷模塊8連接，步進電機故障判斷模塊8與串口通信模塊5連接，步進電機驅動控制模塊6與驅動器3連接，步進電機故障判斷模塊6與檢測電路4連接。FPGA控制電路I包括型號為EP2C5T144的第一芯片及外圍電路，驅動器3包括型號為A3977的第二芯片及外圍電路，第一芯片與第二芯片相互連接，第二芯片的OUTlA引腳與步進電機2 —相繞組的一端連接，第二芯片的OUTlB引腳通過第一采樣電阻Rsl與步進電機2 —相繞組的另一端連接，第二芯片的0UT2A引腳與步進電機2 二相繞組的一端連接，第二芯片的0UT2B引腳通過第二采樣電阻Rs2與步進電機2 二相繞組的另一端連接。檢測電路4包括第一運算放大器Ul和第二運算放大器U2，步進電機2 —相繞組與第一采樣電阻Rsl之間的連接點通過第一電阻Rl與第一運算放大器Ul的正極輸入端連接，第二芯片的OUTlB引腳與第一采樣電阻Rsl之間的連接點通過第二電阻R2與第一運算放大器Ul的負極輸入端連接，第一運算放大器Ul的正極輸入端通過第三電阻R3接地，第一運算放大器Ul的負極輸入端與第一運算放大器Ul的輸出端之間設置有第四電阻R4，第一運算放大器Ul的輸出端通過第五電阻R5與第二運算放大器U2的負極輸入端連接，第二運算放大器U2的正極輸入端通過第六電阻R6接地，第二運算放大器U2的負極輸入端通過電容C接地，第二運算放大器U2的正極輸入端與第二運算放大器U2的輸出端之間設置有第七電阻R7，第二運算放大器U2的輸出端通過二極管Dl與第一芯片的UO引腳連接，二極管Dl的負極通過第八電阻R8接地。一種兩相步進電機故障檢測方法，其特征在于包括如下步驟A :測算步進電機運轉時繞組電流的頻率；步驟A包括如下具體步驟A1 :檢測電路4采樣步進電機2繞組電流并將電流轉化為電壓；并對轉換后的電壓進行濾波和整形，形成矩形脈沖；A2 =FPGA控制電路I中的步進電機故障判斷模塊8對形成的矩形脈沖的頻率進行測算；B :根據(jù)測得的繞組電流頻率與預置頻率相比較，輸出電機是否故障的檢測結果；B1:設定基于A3977的兩相步進電機的驅動器3的電流細分模式；B2 :根據(jù)設定的電流細分模式計算預置頻率；B3:測得的繞組電流頻率與預置頻率相比較，將比較得到的差值與預設的閾值相比較，若比較得到的差值大于預設的閾值，則輸出步進電機故障的檢測結果，若比較得到的差值小于預設的閾值，則輸出步進電機正確的檢測結果。BI步驟中的電流細分模式取1、1/2、1/4或1/8。預置頻率由如下公式得到
權利要求1.一種兩相步進電機驅動電路，其特征在于包括FPGA控制電路、與步進電機相連的驅動器和檢測電路，檢測電路與步進電機連接，檢測電路與FPGA控制電路連接，驅動器與FPGA控制電路連接，檢測電路對步進電機繞組電流頻率進行檢測，檢測到的信號反饋給FPGA控制電路，F(xiàn)PGA控制電路判斷步進電機是否發(fā)生運行故障。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種兩相步進電機驅動電路，其特征在于FPGA控制電路包括串口通信模塊、步進電機驅動控制模塊、預置頻率模塊和步進電機故障判斷模塊，串口通信模塊與步進電機驅動控制模塊連接，步進電機驅動控制模塊與預置頻率模塊連接，預置頻率模塊與步進電機故障判斷模塊連接，步進電機故障判斷模塊與串口通信模塊連接，步進電機驅動控制模塊與驅動器連接，步進電機故障判斷模塊與檢測電路連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種兩相步進電機驅動電路，其特征在于FPGA控制電路包括型號為EP2C5T144的第一芯片及外圍電路，驅動器包括型號為A3977的第二芯片及外圍電路，第一芯片與第二芯片相互連接，第二芯片的OUTlA引腳與步進電機一相繞組的一端連接，第二芯片的OUTlB引腳通過第一采樣電阻與步進電機一相繞組的另一端連接，第二芯片的0UT2A引腳與步進電機二相繞組的一端連接，第二芯片的0UT2B引腳通過第二采樣電阻與步進電機二相繞組的另一端連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種兩相步進電機驅動電路，其特征在于所述的檢測電路包括第一運算放大器和第二運算放大器，步進電機一相繞組與第一采樣電阻之間的連接點通過第一電阻與第一運算放大器的正極輸入端連接，第二芯片的OUTlB引腳與第一采樣電阻之間的連接點通過第二電阻與第一運算放大器的負極輸入端連接，第一運算放大器的正極輸入端通過第三電阻接地，第一運算放大器的負極輸入端與第一運算放大器的輸出端之間設置有第四電阻，第一運算放大器的輸出端通過第五電阻與第二運算放大器的負極輸入端連接，第二運算放大器的正極輸入端通過第六電阻接地，第二運算放大器的負極輸入端通過電容接地，第二運算放大器的正極輸入端與第二運算放大器的輸出端之間設置有第七電阻，第二運算放大器的輸出端通過二極管與第一芯片的UO引腳連接，二極管的負極通過第八電阻接地。
專利摘要本實用新型公開了一種兩相步進電機驅動電路，包括FPGA控制電路、與步進電機相連的驅動器和檢測電路，檢測電路與步進電機連接，檢測電路與FPGA控制電路連接，驅動器與FPGA控制電路連接，檢測電路對步進電機繞組電流頻率進行檢測，檢測到的信號反饋給FPGA控制電路，F(xiàn)PGA控制電路判斷步進電機是否發(fā)生運行故障，其優(yōu)點是在沒有使用編碼器和位置傳感器的情況下，通過對步進電機繞組電流頻率的測算，再通過與預置頻率的比較，就可以判斷步進電機運行是否發(fā)生故障，可以在開環(huán)控制情況下對步進電機進行實時故障檢測，電路簡單，成本低。
文檔編號H02P8/36GK202906821SQ201220513840
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月8日 優(yōu)先權日2012年10月8日
發(fā)明者胡文龍, 李宏, 陳煒鋼, 閻偉 申請人:寧波大學