步进电机的闭环控制系统、微处理器和集成驱动电路技术方案

本申请公开了一种步进电机的闭环控制系统、微处理器和集成驱动电路。该系统包括：微处理器、集成驱动电路；其中，微处理器耦接集成驱动电路，集成驱动电路耦接步进电机，步进电机和编码器相对设置，编码器耦接微处理器；编码器，用于检测步进电机进而得到其运转信号，并向微处理器发送运转信号；微处理器，用于接收运转信号，并处理运转信号得到控制信号，并向集成驱动电路发送控制信号；集成驱动电路，用于接收控制信号和来自步进电机的电流反馈信号，处理控制信号和电流反馈信号得到驱动电流，以驱动步进电机。通过上述实施方式，本申请能够实现闭环控制，降低微处理器的负荷处理量。

Closed loop control system, microprocessor and integrated drive circuit of stepping motor

【技术实现步骤摘要】
步进电机的闭环控制系统、微处理器和集成驱动电路
本申请涉及电机闭环控制领域，特别涉及步进电机的闭环控制系统、微处理器、集成驱动电路。
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电机，是现代数字程序控制系统中的主要执行元件，应用极为广泛。相比于伺服电机的闭环控制系统，传统步进电机的开环控制系统在控制电机的速度和精度上有所欠缺。然而伺服电机又比较昂贵，这增加了装置的成本，并且伺服电机因为过冲的缺点，在一些需要相对静止的场合导致的结果是致命的。所以，为了兼顾步进电机价格低廉和一些特殊应用场合，近几年来，填补伺服电机和开环步进电机之间应用空白，闭环步进电机应运而生。但是步进电机的闭环细分控制系统中，闭环细分控制的精度需求高，微处理器需要处理和计算的数据量多，进而导致微处理器的负荷大。
技术实现思路
本申请主要解决的技术问题是提供一种步进电机的闭环控制系统、微处理器、集成驱动电路，能够降低微处理器的运算量，减轻微处理器的负荷。为解决上述技术问题，本申请第一方面提供了一种步进电机的闭环控制系统，该系统包括：微处理器、集成驱动电路；其中，微处理器耦接集成驱动电路，集成驱动电路耦接步进电机，步进电机和编码器相对设置，编码器耦接微处理器；编码器，用于检测步进电机进而得到其运转信号，并向微处理器发送运转信号；微处理器，用于接收运转信号，并处理运转信号得到控制信号，并向集成驱动电路发送控制信号；集成驱动电路，用于接收控制信号和来自步进电机的电流反馈信号，处理控制信号和电流反馈信号得到驱动电流，以驱动步进电机。为解决上述技术问题，本申请第二方面提供了一种用于闭环控制系统的微处理器，该微处理器包括：第一输入端，用于耦接编码器，以获得步进电机的运转信号；处理核心，耦接第一输入端，用于处理运转信号，得到控制信号；第一输出端，耦接处理核心，用于向集成驱动电路输出控制信号。为解决上述技术问题，本申请第三方面提供了一种用于闭环控制系统的集成驱动电路，该集成驱动电路包括：第二输入端，用于耦接微处理器，以获取来自微处理器的控制信号，控制信号是利用所述微处理器处理运转信号得到，由差量脉冲信号、差量方向信号及电流预设值构成；第二输入端，还用于耦接步进电机，以接收来自步进电机的电流反馈信号；驱动控制核心，耦接第二输入端和步进电机，用于处理控制信号和电流反馈信号得到驱动电流，以驱动步进电机。区别于现有技术的情况，本申请的有益效果是：通过增加集成驱动电路，步进电机的微处理器只对来自步进电机的运转信号进行处理得到控制信号，集成驱动电路对控制信号和来自步进电机的电流反馈信号进行处理得到驱动电流以驱动步进电机，从而降低了微处理器的运算量，进而减轻了微处理器的负荷。附图说明图1为本申请步进电机的闭环控制系统的第一实施例结构示意图；图2为本申请步进电机的闭环控制系统的第二实施例结构示意图；图3为本申请用于闭环控制系统的微处理器的第三实施例结构示意图；图4为本申请用于闭环控制系统的集成驱动电路的第四实施例结构示意图。其中图1-4中，100-微处理器，101-第一输入端，102-处理核心，103-第一输出端，200-集成驱动器，201-接收端，202-逻辑运算器，203-脉冲发生器，204-分配器，205-功率放大器，206-电流采样处理模块，207-电流采样执行器件，211-第二输入端，212-驱动控制核心，300-步进电机，400-编码器。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。参阅图1和图2，图1是本申请步进电机300的闭环控制系统的第一实施例结构示意图，图2是本申请步进电机300的闭环控制系统的第二实施例结构示意图。所谓闭环控制，即为将被控制的结果反馈回来，与预期值相比较判断是否存在误差，并根据它们的误差调整当前控制的系统。如图1和图2所示，本实施例提供的闭环控制系统可以包括：微处理器100、集成驱动电路200。需要说明的是，微处理器100可以是单片微型计算机(microcontrollerunit，MCU)，也可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessing，DSP)，还可以是可编程逻辑控制器(programmablelogiccontroller，PLC)，具体在此处不做限定。其中，微处理器100可以耦接集成驱动电路200，集成驱动电路200可以耦接步进电机300，步进电机300可以和编码器400相对设置，编码器400可以耦接微处理器100。需要说明的是，步进电机300可以是两相电机，也可以是三相电机，其电机的定子绕组可根据实际情况来选择，具体在此处不做限定。编码器400，可以用于检测步进电机300进而得到其运转信号，并可以向微处理器100发送运转信号。通常，编码器400可以为环形编码器。编码器400可以是光电编码器器，也可以是磁性编码器，具体在此处不做限定。以光电编码器为例，步进电机300的轴承上可以装有光电编码器，光电编码器包括编码圆盘，圆盘上印刷有能够遮住光的黑色条纹，可以用于区分零点信号和主信号。圆盘两侧有一对光源与受光元件，中间可放置分度尺，用于测量转子的精确位置。当步进电机300转动时，会带动编码圆盘进行转动，这时遇到玻璃透明的地方光就会通过，遇到黑色条纹光就会被遮住。受光元件将光的有无转变为电信号形成脉冲得到运转信号。同时，表示转动量的条纹中还有表示转动方向的条纹，比如基准条纹和主信号条纹，根据这3种条纹所表示的信息，可以采集到步进电机300转子的当前位置信息、当前速度信息和当前方向信息。但，需要注意的是，采集到的运转信号没有被微处理器100解析之前，是无法知道其代表的具体信息的含义的，所以编码器400采集到的运转信号需要发送给微处理器100，以解析其代表的具体信息。微处理器100，可以用于接收运转信号，并处理运转信号得到控制信号，并向集成驱动电路200发送控制信号。需要说明的是，该控制信号不是通常所理解的脉宽调制(pulsewidthmodulation，PWM)信号，PWM可调节数字型脉冲信号的占空比或模拟型脉冲信号的宽度，从而实现数字型脉冲信号或模拟型脉冲信号的转换。进一步地，为了处理接收的运转信号，微处理器100具体可以用于解析运转信号得到步进电机300的转子的当前位置信息、当前速度信息和当前方向信息，并可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种步进电机的闭环控制系统，其特征在于，包括：/n微处理器、集成驱动电路；/n其中，所述微处理器耦接所述集成驱动电路，所述集成驱动电路耦接步进电机，所述步进电机和编码器相对设置，所述编码器耦接所述微处理器；/n所述编码器，用于检测所述步进电机进而得到其运转信号，并向所述微处理器发送所述运转信号；/n所述微处理器，用于接收所述运转信号，并处理所述运转信号得到控制信号，并向所述集成驱动电路发送所述控制信号；/n所述集成驱动电路，用于接收所述控制信号和来自所述步进电机的电流反馈信号，处理所述控制信号和所述电流反馈信号得到驱动电流，以驱动所述步进电机。/n

【技术特征摘要】
1.一种步进电机的闭环控制系统，其特征在于，包括：
微处理器、集成驱动电路；
其中，所述微处理器耦接所述集成驱动电路，所述集成驱动电路耦接步进电机，所述步进电机和编码器相对设置，所述编码器耦接所述微处理器；
所述编码器，用于检测所述步进电机进而得到其运转信号，并向所述微处理器发送所述运转信号；
所述微处理器，用于接收所述运转信号，并处理所述运转信号得到控制信号，并向所述集成驱动电路发送所述控制信号；
所述集成驱动电路，用于接收所述控制信号和来自所述步进电机的电流反馈信号，处理所述控制信号和所述电流反馈信号得到驱动电流，以驱动所述步进电机。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微处理器具体用于解析所述运转信号得到所述步进电机的转子的当前位置信息、当前速度信息和当前方向信息，将所述当前位置信息、所述当前速度信息、所述当前方向信息分别与预设位置信息、预设速度信息和预设方向信息比较，得到差量脉冲信号、差量方向信号，所述差量脉冲信号、所述差量方向信号及电流预设值构成所述控制信号。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述集成驱动电路包括：
接收端，用于接收所述微处理器发送的所述控制信号；
逻辑运算器，耦接所述接收端，用于解析所述控制信号并运算处理所述控制信号得到驱动信号；
功率放大器，耦接所述逻辑运算器，用于放大并转化所述驱动信号，得到驱动所述电机的所述驱动电流；
所述接收端，还用于耦接所述步进电机，得到反馈电流信号；
所述逻辑运算器，还用于将所述反馈电流信号与所述电流预设值进行比较，得到电流差量信号；根据所述电流差量信号控制所述驱动信号，以使得所述驱动电流逼近或等于所述电流预设值。


4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，
所述逻辑运算器根据所述电流差量信号控制所述驱动信号，以使得所述驱动电流逼近所述电流预设值具体为：判断所述电流差量信号是否小于0：
若小于，则所述逻辑运算器控制增大所述驱动电流，以逼近或等于所述电流预设值；
若大于，则所述逻辑运算器控制减小所述驱动电流，以逼近或等于所述电流预设值。


5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微处理器耦接所述集成驱动电路，包括：
所述微处理器直接连接所述集成驱动电路，直接连接包括串口或者并联口的板内连接；
其中，所述微处理器发送所述差量脉冲信号、所述差量方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，
申请(专利权)人：深圳软艺电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44