具高速响应的步进电机驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术是一种具高速响应的步进电机驱动装置,包括多对激磁线圈绕组、驱动控制单元及增量式编码器；激磁线圈绕组具有与直流电源连接的各自一端且设置于步进电机中；驱动控制单元的控制模块用以提供一时钟脉冲信号；驱动控制单元的驱动芯片包含激磁控制电路和驱动电路,激磁控制电路接收时钟脉冲信号并响应于时钟脉冲信号的每个脉冲来更新和输出一激磁信号,驱动电路接收激磁信号并向步进电机供应驱动电流；增量式编码器根据步进电机所转动一个步距角而同步反馈至少一个脉冲信号。增量式编码器根据自身转动的角位移转换为脉冲个数并转换成脉冲信号反馈给控制模块，控制模块根据反馈的脉冲信号触发更新以提供驱动步进电机下次转动的时钟脉冲信号。

Stepping motor driver with high speed response

【技术实现步骤摘要】
具高速响应的步进电机驱动装置
本专利技术涉及一种步进电机驱动电源
，特别指一种以增量式编码器相互组合用以计算步进电机的步距角移位,并能够控制步进电机的正反转，能够调整驱动电流满足不同的负载使用驱动电路配置。
技术介绍
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为步距角，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。但是，当控制器发出的脉冲频率过高时，受步进电机工作特性影响，将出现丢步现象，严重影响控制精度。急需一种新的控制方法能够满足步进电机极速运动状态下，保证所要发的指令脉冲数等于步进电机所转动的步距角数，达到电机的极速运行并保证精度，提高工业生产的控制效率和产品的精度。有鉴于此，本专利技术设计人有鉴于现有技术中所产生的缺失，经过悉心试验与研究，设计一种以增量式编码器相组合步进电机驱动电路，能够控制步进电机的正反转，能够调整驱动电流满足不同的负载使之能用于不同的产品中并一本锲而不舍的精神，终构思出本专利技术以克服上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种具高速响应的步进电机驱动装置，内置了励磁时序电路的电机控制芯片，并以增量式编码器组合了一套角位移软件算法，从而达到高精准，抗干扰强的控制角位移作为精准控制角位移的目的，步进电机通过从外部输入时钟脉冲来驱动电机，编码器嵌入在步进电机轴上，从而使得编码器和电机为一体从而达到绑定电机运转，实现本专利技术解决现有技术中存在的上述技术问题。为达成本专利技术的目的，本专利技术提供的技术方案如下：一种具高速响应的步进电机驱动装置，包括：多对激磁线圈绕组、驱动控制单元以及增量式编码器；多对激磁线圈绕组具有与直流电源连接的各自一端且设置于步进电机中；驱动控制单元包含控制模块和驱动芯片；控制模块用以提供一时钟脉冲信号；驱动芯片包含激磁控制电路和驱动电路,激磁控制电路用以接收时钟脉冲信号并响应于时钟脉冲信号的每个脉冲来更新和输出一激磁信号,驱动电路用以接收激磁信号并向步进电机供应驱动电流以驱动步进电机转动，而驱动电流和接收的激磁信号相对应；增量式编码器连接步进电机和控制模块，增量式编码器用以根据步进电机所转动一个步距角而同步反馈至少一个脉冲信号给控制模块；其中,步进电机带动增量式编码器转动，增量式编码器根据自身转动的角位移转换为脉冲个数并进行转换成脉冲信号，并将转换后的脉冲信号反馈给控制模块，控制模块根据增量式编码器所反馈的脉冲信号作为触发更新以提供驱动步进电机下一次转动的时钟脉冲信号。在一种可能的设计中，控制模块为单片机(CPU)、微控制器(MCU)、基于ARM芯片的控制器中的任一种。在一种可能的设计中，控制模块还包含提供：一电流连断信号，用以控制驱动芯片向步进电机供应或者停止供应驱动电流；一激磁模式信號，用以提供激磁控制电路指示步進电機的激磁相模式；以及一旋转方向信号，控制模块根据驱动芯片的激磁控制电路响应于时钟脉冲信号的每个脉冲更新激磁信号的激磁方向以决定步进电机正转(CW)或者反转(CCW)。在一种可能的设计中，控制模块还包含根据由驱动芯片停止向驱动芯片供应驱动电流之时的激磁相,储存为一暂時激磁相，以及根据驱动芯片的激磁控制电路响应于时钟脉冲信号的每个脉冲更新激磁信号数量。在一种可能的设计中，步进电机每完成转動一圈需要的脉冲数小于或等于增量式编码器线数l与转动比n的乘积時，步进电机每转动一圈所需要的脉冲数小于或等于增量式编码器反馈给控制模块的脉冲信号数量。在一种可能的设计中，控制模块根据自增量式编码器接收所反馈的脉冲信号触发更新，生成第一个脉冲信号给驱动芯片以驱动步进电机转动一个步距角，而与步进电机同步转动的增量式编码器转动相应角度并向控制模块反馈n个脉冲信号时，控制模块內部計數器的计数加1，当累加到n时，控制模块向驱动芯片发出一个时钟脉冲信号，直到将脉冲数n发完。在一种可能的设计中，驱动芯片采用AllegroMicrosystems的型号A4982的驱动芯片。在一种可能的设计中，增量式编码器采用USDigital的型号EMI-1-720-I的增量式编码器。在一种可能的设计中，步进电机为二相四线式步进电机，多对激磁线圈绕组分别构成步进电机的激磁A相侧、激磁B相侧。在一种可能的设计中，步进电机用以作为流量调节阀的阀门的开度控制。在一种可能的设计中，步进电机采用总电流控制驱动,作为流量调节阀的阀门的开度控制的步进电机根據需要驱动的步进电机相电流1.4-1.5倍，作為驱动芯片能夠提供最少所需輸出电流的選擇判斷。附图说明图1是本专利技术一实施例的步进电机驱动装置的整体结构方块图。图2是本专利技术一实施例的驱动芯片具体结构图。图3是本专利技术一实施例的時序示意图。图4是本专利技术图3的具體測試時序图。附图标记说明：100-驱动控制单元；110-控制模块；120-驱动芯片；121-激磁控制电路；122-驱动电路；200-步进电机；210-激磁线圈绕组；300-增量式编码器。具体实施方式有关本专利技术的详细说明及
技术实现思路
，配合图式说明如下，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本专利技术加以限制。以下结合附图对本专利技术的各种实施例进行详细描述，但本专利技术并不仅仅限于这些实施例。本专利技术涵盖任何在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本专利技术有彻底的了解，在以下本专利技术优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本专利技术。请参阅图1所示，其绘制本专利技术一实施例的步进电机驱动装置的整体结构图。步进电机驱动装置的整体结构包括驱动控制单元100、步进电机200以及增量式编码器300。多对激磁线圈绕组210具有与直流电源连接的各自一端且设置于步进电机200中，驱动控制单元100包含控制模块110和驱动芯片120，而增量式编码器300连接步进电机200和控制模块110。在具体实施例中，步进电机为二相四线式步进电机，多对激磁线圈绕组210分别构成步进电机的激磁A相侧、激磁B相侧。在具体实施例中，控制模块110为单片机(CPU)、微控制器(MCU)、基于ARM芯片的控制器中的任一种；舉例說明：控制模块110可包括CPU、ROM、RAM、EEPROM、计数器等部件的控制电路，所有这些部件都通过总线互连且具有用于和驱动芯片120等交换以下各種信号的时序生成电路(图未示)。控制模块110中的时序生成电路用以提供一电流连断信号、一激磁模式信號、一旋转方向信号、一时钟脉冲信号。例如将断开信号发送至开关(图未示)以接通和断开。在具体实施例中，时序生成电路还向激磁控制电路121发送信号，包括指示步进电机200激磁模式的激磁模式信號、指示步进电机200围绕其旋转轴应旋转的方向(即顺时针(CW)或逆时针(CCW))的旋转方向信号、以及指示切换激磁相的时钟脉冲信号。驱动时序生成电路由逻辑电路构成，用于在接收来自CPU的驱动开始信号之后在硬件中自动生成用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具高速响应的步进电机驱动装置，用以驱动一步进电机，其特征在于，所述具高速响应的步进电机驱动装置包括：多对激磁线圈绕组，具有与直流电源连接的各自一端且设置于所述步进电机中；驱动控制单元,包含：控制模块，用以提供一时钟脉冲信号；以及驱动芯片，包含激磁控制电路和驱动电路,所述激磁控制电路用以接收所述时钟脉冲信号并响应于所述时钟脉冲信号的每个脉冲来更新和输出一激磁信号,所述驱动电路用以接收所述激磁信号并向所述步进电机供应驱动电流以驱动所述步进电机转动，而所述驱动电流和接收的所述激磁信号相对应；以及增量式编码器，连接所述步进电机和所述控制模块，所述增量式编码器用以根据所述步进电机所转动一个步距角而同步反馈至少一个脉冲信号给所述控制模块；其中,所述步进电机带动所述增量式编码器转动，所述增量式编码器根据自身转动的角位移转换为脉冲个数并进行转换成所述脉冲信号，并将转换后的所述脉冲信号反馈给所述控制模块，所述控制模块根据所述增量式编码器所反馈的所述脉冲信号作为触发更新以提供驱动所述步进电机下一次转动的所述时钟脉冲信号。

【技术特征摘要】
1.一种具高速响应的步进电机驱动装置，用以驱动一步进电机，其特征在于，所述具高速响应的步进电机驱动装置包括：多对激磁线圈绕组，具有与直流电源连接的各自一端且设置于所述步进电机中；驱动控制单元,包含：控制模块，用以提供一时钟脉冲信号；以及驱动芯片，包含激磁控制电路和驱动电路,所述激磁控制电路用以接收所述时钟脉冲信号并响应于所述时钟脉冲信号的每个脉冲来更新和输出一激磁信号,所述驱动电路用以接收所述激磁信号并向所述步进电机供应驱动电流以驱动所述步进电机转动，而所述驱动电流和接收的所述激磁信号相对应；以及增量式编码器，连接所述步进电机和所述控制模块，所述增量式编码器用以根据所述步进电机所转动一个步距角而同步反馈至少一个脉冲信号给所述控制模块；其中,所述步进电机带动所述增量式编码器转动，所述增量式编码器根据自身转动的角位移转换为脉冲个数并进行转换成所述脉冲信号，并将转换后的所述脉冲信号反馈给所述控制模块，所述控制模块根据所述增量式编码器所反馈的所述脉冲信号作为触发更新以提供驱动所述步进电机下一次转动的所述时钟脉冲信号。2.根据权利要求1所述的具高速响应的步进电机驱动装置，其特征在于,所述控制模块为单片机(CPU)、微控制器(MCU)、或是基于ARM芯片的控制器。3.根据权利要求1所述的具高速响应的步进电机驱动装置，其特征在于,所述控制模块还包含提供：一电流连断信号，用以控制所述驱动芯片向所述步进电机供应或者停止供应所述驱动电流；一激磁模式信號，用以提供所述激磁控制电路指示所述步進电機的激磁相模式；以及一旋转方向信号，所述控制模块根据所述驱动芯片的所述激磁控制电路响应于所述时钟脉冲信号的每个脉冲更新所述激磁信号的激磁方向以决定所述步进电机正转(CW)或者反转(CCW)。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：余贤涛，
申请(专利权)人：上海北昂医药科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31