一种步进电机控制器制造技术

本发明专利技术公开了一种步进电机控制器(20)，包括稳压器(23)、稳压器(24)、固定脉冲发生器(25)、与门(26)、电压比较器(27)、电压比较器(28)；稳压器(23)和稳压器(24)对输入电压信号ux(19)进行调制，为控制器、驱动器和步进电机供电，固定频率脉冲发生器(25)产生一个固定频率方波脉冲信号CP0，与门(26)接入CP0和输入电压信号ux(19)，输出脉冲信号CP，电压比较器(27)和电压比较器(28)识别输入信号ux(19)电压的高低，输出端接驱动器(21)；当输入高压直流电压信号UH时，步进电机正转，活塞的升程增大，从而增大发动机的压缩比，当输入低压直流电压信号UL时，步进电机反转，活塞升程减小，从而降低发动机的压缩比，当输入0V的电压信号时，步进电机不工作，发动机的压缩比不变。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种步进电机控制器，尤其是用于可变升程压缩比活塞的步进电机控制器。
技术介绍
可变压缩比发动机就是通过控制手段，实时的改变发动机的压缩比，使得发动机在中低负荷情况下，采用高的压缩比来提高发动机的热效率和燃油经济性；在高负荷的情况下采用低的压缩比防止爆震的产生。其中一种方式是通过调节活塞的升程，来改变发动机的压缩比。该可变升程压缩比活塞通过步进电机来改变升程，步进电机正转时，活塞升程增大，发动机压缩比增大，步进电机反转时，活塞升程减小，发动机压缩比减小，步进电机不工作时，发动机压缩比不变，而这种可变升程压缩比活塞的控制方式目前处于空白状态。步进电机的控制一般需要有电源线、信号线、地线三根线路，而活塞处于发动机内部，工作过程中作高速的往返直线运动，驱动活塞的步进电机处于活塞内部，与活塞一起运动，如果采用普通的线路连接方式，引线至少需要三根线路，一端固定，一端运动，可靠性差，而且如何布置是一个很大的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是专利技术一种步进电机控制器，用于控制可变升程压缩比活塞工作，从而达到调节发动机压缩比的目的。这种步进电机控制器简化了供电线路，控制方式简单，能够实现发动机压缩比的连续可变。为解决上述技术问题，本专利技术是采用如下技术方案实现的：本专利技术的步进电机控制器包括两个稳压器、一个固定脉冲发生器、一个与门、两个电压比较器，其特征在于：所述的步进电机控制器连同驱动器和步进电机(电机定子、电机转子)封装在一起，安装在活塞内部；所述的步进电机控制器的输入电压信号ux由曲轴、连杆和活塞上布置的一条石墨供电线路引入，电路的负极接到发动机的金属机体上；所述的两个稳压器的输入端接输入电压信号ux，其中一个稳压器的输出端接入到电压比较器反相端的电路和步进电机电源接口，另一个稳压器的输出端接到控制器和驱动器芯片的电源接口上；所述的与门的输入端分别接固定频率脉冲发生器的输出端和输入电压信号ux，输出端接驱动器的脉冲信号接口；所述的两个电压比较器的同相端接输入电压信号ux，其中一个电压比较器的输出端接驱动器的转向控制接口，另一个电压比较器的输出端接驱动器的使能接口。步进电机控制器，其特征在于，所述的输入电压信号ux由ECU控制，共有三种状态：高压直流电压UH、低压直流电压UL、0V，UH的电压范围为12-15V，UL的电压范围为6-10V。步进电机控制器，其特征在于，所述的其中一个稳压器的输出电压Us为两个电压比较器的反相端提供电源电压，同时为步进电机供电，另外一个稳压器的输出电压Vcc为控制器芯片和驱动器芯片供电。步进电机控制器，其特征在于，所述的固定频率脉冲发生器输出的脉冲频率与步进电机驱动器需求相匹配。步进电机控制器，其特征在于，所述的与门接入的输入电压信号ux为高压直流电压UH或者低压直流电压UL时，输出端输出脉冲信号来控制步进电机的角度位移和旋转速度，当输入电压信号ux为0V时，与门不输出脉冲信号。步进电机控制器，其特征在于，所述的控制步进电机转向的电压比较器反相端的电压低于UH，高于UL；另一个电压比较器反相端的电压低于UL，高于0V。步进电机控制器，其特征在于，所述的步进电机控制器通过输入信号ux电压的高低和持续时间的长短来调节发动机的压缩比，当输入电压信号ux为高压直流电压UH时，两个电压比较器同时输出高电平，与门输出脉冲信号CP,步进电机正转，使活塞的升程增大，进一步通过输入电压信号ux持续时间的长短来控制活塞升程增加量的大小，从而精确地增大发动机的压缩比；当输入电压信号ux为低压直流电压UL时，控制步进电机转向的电压比较器输出低电平，另一个电压比较器输出高电平，与门输出脉冲信号CP,步进电机反转，使活塞升程减小，进一步通过输入电压信号ux持续时间的长短来控制活塞升程减小量的大小，从而精确地降低发动机的压缩比；当输入电压信号ux为0V时，步进电机不工作，发动机的压缩比不变。与现有技术相比本专利技术的有益效果是：1.本专利技术所述的步进电机控制器连同驱动器和步进电机封装在一起，安装在活塞内部，步进电机的电源线和信号线合为一体且电路负极接到发动机金属机体上，因此简化了供电线路，只需要在曲轴、连杆和活塞上布置一条石墨供电线路即可。2.本专利技术所述的步进电机控制器所形成的控制方式较为简便，一方面利用输入电压信号解决供电问题，另一方面通过输入信号电压的高低和持续时间的长短来实现发动机压缩比的连续可变。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明：图1是本专利技术所述的步进电机控制器所涉及的曲轴连杆活塞整体示意图；图2是图1E处的放大图；图3是图1F处的放大图；图4是本专利技术所述的步进电机控制器所涉及的活塞主视图上的全剖视图；图5是本专利技术所述的步进电机控制器所构成的控制方式的整体流程图；图6是本专利技术所述的步进电机控制器内部电路的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作详细的描述：参阅图1，本专利技术所述的步进电机控制器所涉及的曲轴、连杆和活塞机构包括曲轴1、环形石墨槽2、曲轴石墨布置线路3、电刷4、电刷5、连杆6、连杆石墨布置线路7、电刷8、活塞内部石墨布置线路9、电机座10、活塞内部导线11、步进电机(电机定子12、电机转子14)、活塞13、塞体下部15、导向板16、内套17、塞体上部18。参阅图1，本专利技术所述的步进电机控制器的供电线路是通过在曲轴、连杆和活塞上挖槽布置一条石墨线路完成的，石墨线路和曲轴、连杆及活塞之间是绝缘的。参阅图1、图2、图3与图5，本专利技术所述的步进电机控制器所涉及的供电线路一共有三处用到电刷。电刷4固定在曲轴箱机体上同曲轴前端环形石墨槽2紧密接触，电刷5固定在曲轴上同连杆大头的石墨线路紧密接触，电刷8固定在塞体下部15上同连杆小头上的石墨线路紧密接触。输入电压信号ux19由导线接入电刷4，通过环形石墨槽2、曲轴石墨布置线路3、电刷5、连杆石墨布置线路7、电刷8、活塞内部石墨布置线路9、活塞内部导线11接入到本专利技术所述的步进电机控制器上，利用发动机金属机体作为电路的负极。参阅图1与图4，电机座10为圆盘类结构件，电机座10的底面上均匀地分布(铸)有一至八个结构相同的圆台形凸台，一至八结构相同的圆台形凸台和活塞体下部15上对应结构相同的圆台形凹坑相配装(对正)，由于活塞体下部15上的结构相同的圆台形凹坑限制了电机座10水平面内的转动，电机座10的底面和活塞体下部15设置的一至八结构相同的圆台形凹坑的圆环底面接触连接，限制了电机座10向下窜动；电机座10的顶端面与内套17的底面接触连接因而限制了电机座10向上窜动，从而将电机座10固定在活塞体下部15上。参阅图1与图4，电机座10的顶端面的中心处设置有用于安装电机定子12的圆环体，圆环体、一至八结构相同的圆台形凸台所分布的圆周与电机座10的回转轴线共线；电机定子12安装在圆环体内为固定连接，不能平面移动，电机定子12的底端面与圆环体内的电机座10接触连接，使电机定子12不能向下窜动，电机转子14装入电机定子12的中心孔中，内套17套装在电机转子14与电机定子12的周围，并且内套17上的花键孔与电机转子14一(顶)端的花键轴配装，内套17中心孔的内底面与电机转子14的轴肩顶端面接触连接，电机转子14的轴肩的底面与电机定子12的顶端面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种步进电机控制器(20)，包括稳压器(23)、稳压器(24)、固定频率脉冲发生器(25)、与门(26)、电压比较器(27)、电压比较器(28)，其特征在于：所述的步进电机控制器(20)连同驱动器(21)和步进电机(电机定子12、电机转子14)封装在一起，安装在内套(17)内部；所述的步进电机控制器(20)的输入电压信号ux(19)由导线接入电刷(4)，然后通过环形石墨槽(2)、曲轴石墨布置线路(3)、电刷(5)、连杆石墨布置线路(7)、电刷(8)、活塞内部石墨线路布置线路(9)、活塞内部导线(11)进行传递，由活塞内部导线(11)接到步进电机控制器(20)上，负极接到发动机的金属机体上；所述的稳压器(23)和稳压器(24)的输入端接输入电压信号ux(19)，稳压器(23)的输出端接到电压比较器(27)和电压比较器(28)反相端的电路中，稳压器(24)接入到控制器(20)和驱动器(21)所用到的芯片的电源接口上；所述的与门(26)的输入端分别接入固定频率脉冲发生器(25)的输出端和输入电压信号ux(19)，输出端接驱动器(21)的脉冲信号接口；所述的电压比较器(27)和电压比较器(28)的同相端接输入电压信号ux(19)，电压比较器(27)的输出端DIR接驱动器(21)的转向控制接口，电压比较器(28)的输出端EN接驱动器(21)的使能接口。...

【技术特征摘要】
1.一种步进电机控制器(20)，包括稳压器(23)、稳压器(24)、固定频率脉冲发生器(25)、与门(26)、电压比较器(27)、电压比较器(28)，其特征在于：所述的步进电机控制器(20)连同驱动器(21)和步进电机(电机定子12、电机转子14)封装在一起，安装在内套(17)内部；所述的步进电机控制器(20)的输入电压信号ux(19)由导线接入电刷(4)，然后通过环形石墨槽(2)、曲轴石墨布置线路(3)、电刷(5)、连杆石墨布置线路(7)、电刷(8)、活塞内部石墨线路布置线路(9)、活塞内部导线(11)进行传递，由活塞内部导线(11)接到步进电机控制器(20)上，负极接到发动机的金属机体上；所述的稳压器(23)和稳压器(24)的输入端接输入电压信号ux(19)，稳压器(23)的输出端接到电压比较器(27)和电压比较器(28)反相端的电路中，稳压器(24)接入到控制器(20)和驱动器(21)所用到的芯片的电源接口上；所述的与门(26)的输入端分别接入固定频率脉冲发生器(25)的输出端和输入电压信号ux(19)，输出端接驱动器(21)的脉冲信号接口；所述的电压比较器(27)和电压比较器(28)的同相端接输入电压信号ux(19)，电压比较器(27)的输出端DIR接驱动器(21)的转向控制接口，电压比较器(28)的输出端EN接驱动器(21)的使能接口。2.按照权利要求1所述的步进电机控制器(20)，其特征在于，所述的输入电压信号ux(19)由ECU控制，共有三种状态：高压直流电压UH、低压直流电压UL、0V，UH的电压范围为12-15V，UL的电压范围为6-10V。3.按照权利要求1所述的步进电机控制器(20)，其特征在于，所述的稳压器(23)输出电压Us为电压比较...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏岩，王耀东，解方喜，洪伟，郭淑芳，朱振华，邵珠杰，赵海平，冯爽，于岐，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22