低成本新型步進電機驅(qū)動裝置及半流鎖定方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種低成本新型步進電機驅(qū)動裝置及半流鎖定方法，在辦公自動化、工業(yè)自動化機器、數(shù)控機械等眾多領(lǐng)域獲得更廣泛的應(yīng)用。
[0002]【背景技術(shù)】:
步進電機是由脈沖控制運行的特殊同步電動機，對應(yīng)每一供電脈沖，都產(chǎn)生一個恒定量的步進運動，可以是角位移或線位移，步進電機可以實現(xiàn)信號變換，是數(shù)字控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的執(zhí)行元件。同時步進電機驅(qū)動器也得到了很大的發(fā)展和改進，但是目前在工業(yè)應(yīng)用中，多數(shù)驅(qū)動器體積較大，通用性不強，往往要求外接多路電源，而且成本不低。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是提供一種低成本新型步進電機驅(qū)動裝置及半流鎖定方法。
[0004]上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn):
一種低成本新型步進電機驅(qū)動裝置，其組成包括:直流斬波器，所述的直流斬波器與A相功率驅(qū)動電路連接，所述的A相功率驅(qū)動電路與步進電機連接，所述的步進電機分別與B相功率驅(qū)動電力路、過載保護電路連接，所述的過載保護電路與步進電機專用控制器連接，所述的步進電機專用控制器與光耦連接。
[0005]所述的低成本新型步進電機驅(qū)動裝置，所述的步進電機專用控制器分別與直流斬波器、A相功率驅(qū)動電路、B相功率驅(qū)動電路連接。
[0006]所述的低成本新型步進電機驅(qū)動裝置，所述的步進電機專用控制器為L297，所述的直流斬波器是以S19114A為核心的變換電路。
[0007]所述的低成本新型步進電機驅(qū)動裝置，所述的步進電機專用控制器分別通過相位線A、相位線B、抑制線一與所述的A相功率驅(qū)動電路連接，所述的步進電機專用控制器分別通過相位線C、相位線D、抑制線二與B相功率驅(qū)動電路連接。
[0008]所述的低成本新型步進電機驅(qū)動裝置的半流鎖定方法，該方法包括如下步驟:系統(tǒng)接收步進脈沖信號CP、方向信號DIR、脫機信號FREE以及工作方式選擇信號MODE，通過光耦隔離輸入給L297，然后按一定的規(guī)律進行分配并輸出邏輯控制信號，再經(jīng)過功率驅(qū)動電路進行放大后加到步進電機各相輸入端，以驅(qū)動步進電機按指令運轉(zhuǎn)，當(dāng)CLK的周期小于或等于TW時，晶體管一直處于截止?fàn)顟B(tài)，不存在鎖定時間。而當(dāng)CLK的周期大于TW或處于靜止?fàn)顟B(tài)時，晶體管導(dǎo)通，電阻Rl并聯(lián)至參考電壓端，使參考電壓減半，即實現(xiàn)了電流減半的功能。
本發(fā)明的有益效果:
1.本發(fā)明具有一定的開環(huán)控制精度，步距誤差不長期積累，易于啟動、停止、正反轉(zhuǎn)及變速，與上位機接口簡單方便等特點，一種單一電源輸入、寬電壓、寬電流、低成本的兩相混合式步進電機驅(qū)動器設(shè)計方案，并通過試驗和實際使用驗證了其通用性強，控制簡單，可靠性高的特性。
[0009]本發(fā)明該系統(tǒng)中，以單片步進電機控制器集成電路L297為控制核心，由于其內(nèi)部集成了脈沖分配器、PWM斬波器以及輸出邏輯控制單元等豐富模塊，使系統(tǒng)控制更加方便簡單。采用由晶體三極管和功率MOS管組成的分立式的功率驅(qū)動電路代替集成塊電路，使系統(tǒng)成本降低，而且能夠滿足驅(qū)動寬電壓、大電流的步進電機的要求。
[0010]本發(fā)明以單片電流型PWM控制器集成電路SI9114A為核心，設(shè)計的高頻DC-DC變換電路解決了系統(tǒng)所需多路電源的需求，降低了系統(tǒng)功耗，減小了電源電路的體積，并且降低了成本。
[0011]本發(fā)明通過內(nèi)部集成的脈沖分配器產(chǎn)生三種相序信號，對應(yīng)于三種不同的工作方式，而在基本步距工作方式時，則產(chǎn)生每周期4拍的時序信號。L297的另一個重要組成是由兩個PWM斬波器來控制相繞組電流，實現(xiàn)恒流斬波控制，已獲得良好的轉(zhuǎn)矩一頻率特性，L297的控制器端用來選擇斬波信號的控制，將其置為低電平，以使斬波信號作用于INHl和INH2，而由A、B、C、D端來控制繞組的通斷與極性。
[0012]本發(fā)明在運行過程中，為輸出較大的轉(zhuǎn)矩及具有快速響應(yīng)，應(yīng)保持繞組電流為額定值而不使其下降，但在電機的鎖定狀態(tài)通常沒必要輸出大的轉(zhuǎn)矩，為減少電機的發(fā)熱，提高系統(tǒng)的效率，減輕驅(qū)動器的負(fù)擔(dān)，可在鎖定狀態(tài)適當(dāng)降低繞組電流。
[0013]【附圖說明】:
附圖1是本發(fā)明的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]附圖2是半流鎖定結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]【具體實施方式】:
實施例1:
一種低成本新型步進電機驅(qū)動裝置，其組成包括:直流斬波器3，所述的直流斬波器與A相功率驅(qū)動電路4連接，所述的A相功率驅(qū)動電路與步進電機連接1，所述的步進電機分別與B相功率驅(qū)動電力路5、過載保護電路7連接，所述的過載保護電路與步進電機專用控制器2連接，所述的步進電機專用控制器與光耦6連接。
[0016]實施例2:
根據(jù)實施例1所述的低成本新型步進電機驅(qū)動裝置，所述的步進電機專用控制器分別與直流斬波器、A相功率驅(qū)動電路、B相功率驅(qū)動電路連接。
[0017]實施例3:
根據(jù)實施例1或2所述的低成本新型步進電機驅(qū)動裝置，所述的步進電機專用控制器為L297，所述的直流斬波器是以S19114A為核心的變換電路。
[0018]實施例4:
根據(jù)實施例1或2或3所述的低成本新型步進電機驅(qū)動裝置，所述的步進電機專用控制器分別通過相位線A、相位線B、抑制線一與所述的A相功率驅(qū)動電路連接，所述的步進電機專用控制器分別通過相位線C、相位線D、抑制線二與B相功率驅(qū)動電路連接。
[0019]實施例5:
根據(jù)實施例1或2或3或4或所述的低成本新型步進電機驅(qū)動裝置，所述的CP為脈沖信號，所述的DIR為方向信號,所述的FREE為脫機信號,所述的MODE為工作方式選擇信號。
[0020]實施例6:
一種實施例1一5所述的低成本新型步進電機驅(qū)動裝置的半流鎖定方法，該方法包括如下步驟:系統(tǒng)接收步進脈沖信號CP、方向信號DIR、脫機信號FREE以及工作方式選擇信號MODE，通過光耦隔離輸入給L297，然后按一定的規(guī)律進行分配并輸出邏輯控制信號，再經(jīng)過功率驅(qū)動電路進行放大后加到步進電機各相輸入端，以驅(qū)動步進電機按指令運轉(zhuǎn)，當(dāng)CLK的周期小于或等于TW時，晶體管一直處于截止?fàn)顟B(tài)，不存在鎖定時間。而當(dāng)CLK的周期大于TW或處于靜止?fàn)顟B(tài)時，晶體管導(dǎo)通，電阻Rl并聯(lián)至參考電壓端，使參考電壓減半，即實現(xiàn)了電流減半的功能。
【主權(quán)項】
1.一種低成本新型步進電機驅(qū)動裝置，其組成包括:直流斬波器，其特征是:所述的直流斬波器與A相功率驅(qū)動電路連接，所述的A相功率驅(qū)動電路與步進電機連接，所述的步進電機分別與B相功率驅(qū)動電力路、過載保護電路連接，所述的過載保護電路與步進電機專用控制器連接，所述的步進電機專用控制器與光耦連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低成本新型步進電機驅(qū)動裝置，其特征是:所述的步進電機專用控制器分別與直流斬波器、A相功率驅(qū)動電路、B相功率驅(qū)動電路連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低成本新型步進電機驅(qū)動裝置，其特征是:所述的步進電機專用控制器為L297，所述的直流斬波器是以S19114A為核心的變換電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的低成本新型步進電機驅(qū)動裝置，其特征是:所述的步進電機專用控制器分別通過相位線A、相位線B、抑制線一與所述的A相功率驅(qū)動電路連接，所述的步進電機專用控制器分別通過相位線C、相位線D、抑制線二與B相功率驅(qū)動電路連接。
5.一種利用權(quán)利要求1一4所述的低成本新型步進電機驅(qū)動裝置的半流鎖定方法，其特征是:該方法包括如下步驟:系統(tǒng)接收步進脈沖信號CP、方向信號DIR、脫機信號FREE以及工作方式選擇信號MODE，通過光耦隔離輸入給L297，然后按一定的規(guī)律進行分配并輸出邏輯控制信號，再經(jīng)過功率驅(qū)動電路進行放大后加到步進電機各相輸入端，以驅(qū)動步進電機按指令運轉(zhuǎn)，當(dāng)CLK的周期小于或等于TW時，晶體管一直處于截止?fàn)顟B(tài)，不存在鎖定時間，而當(dāng)CLK的周期大于TW或處于靜止?fàn)顟B(tài)時，晶體管導(dǎo)通，電阻Rl并聯(lián)至參考電壓端，使參考電壓減半，即實現(xiàn)了電流減半的功能。
【專利摘要】低成本新型步進電機驅(qū)動裝置及半流鎖定方法。步進電機可以實現(xiàn)信號變換，是數(shù)字控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的執(zhí)行元件。同時步進電機驅(qū)動器也得到了很大的發(fā)展和改進，但是目前在工業(yè)應(yīng)用中，多數(shù)驅(qū)動器體積較大，通用性不強，往往要求外接多路電源，而且成本不低。一種低成本新型步進電機驅(qū)動裝置，其組成包括：直流斬波器（3），所述的直流斬波器與A相功率驅(qū)動電路（4）連接，所述的A相功率驅(qū)動電路與步進電機連接（1），所述的步進電機分別與B相功率驅(qū)動電力路（5）、過載保護電路（7）連接，所述的過載保護電路與步進電機專用控制器（2）連接，所述的步進電機專用控制器與光耦（6）連接。本發(fā)明應(yīng)用于辦公自動化、工業(yè)自動化機器等領(lǐng)域。
【IPC分類】H02P8-14, H02P8-12
【公開號】CN104617837
【申請?zhí)枴緾N201410702125
【發(fā)明人】李彥江, 鞏誠
【申請人】黑龍江大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年11月28日