[發(fā)明專利]步進(jìn)電機(jī)陣列控制系統(tǒng)及其控制方法

無效

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• 申請日: 2011-08-01
• 公開（公告）號: CN102545753A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樊仲維;張東升
• 申請（專利權(quán)）人: 北京國科世紀(jì)激光技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02P8/40
• 分類號: H02P8/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種自動控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種步進(jìn)電機(jī)陣列控制系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

隨著微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、自動控制技術(shù)和材料科學(xué)的飛速發(fā)展，國內(nèi)外出現(xiàn)了許多性能優(yōu)越的新型步進(jìn)電機(jī)。此類步進(jìn)電機(jī)與計算機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合，被廣泛應(yīng)用于各種光路調(diào)整、交通運(yùn)輸、家用電器、電氣傳動及武器裝備、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。

步進(jìn)電機(jī)的使用需要與控制器配合，而不能直接使用普通交直流電源。一般情況下，一臺控制器可以控制一臺電機(jī)或同步控制幾臺步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，經(jīng)常會出現(xiàn)需要控制兩個或多個步進(jìn)電機(jī)的情況。通常，是利用微處理器(MCU)的I/O接口來控制。當(dāng)大量電機(jī)運(yùn)行時，意味著需要選用具有更多I/O接口的MCU來進(jìn)行控制，而如果為每臺步進(jìn)電機(jī)配備相應(yīng)的控制器和驅(qū)動器，則成本會更高。

在現(xiàn)有技術(shù)中，多采用一個控制器，通過繼電器切換的方式來實(shí)現(xiàn)對多臺步進(jìn)電機(jī)的控制，此方法能夠節(jié)約成本，便于推廣應(yīng)用。然而，這種做法需要較多的繼電器，以及驅(qū)動繼電器的三極管以及電流泄放二極管等元件，使得整個系統(tǒng)的可靠性較低；同時，為了使步進(jìn)電機(jī)切換后停止在上次運(yùn)行結(jié)束的位置，需要為每臺步進(jìn)電機(jī)配備在斷電情況下的彈簧或永磁抱死裝置，此方法不但成本較高，且由于采用繼電器切換方式完成控制，其實(shí)時性也不高。

有鑒于此，需要提供一種新的步進(jìn)電機(jī)陣列控制技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種步進(jìn)電機(jī)陣列控制系統(tǒng)及其控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中需要大量繼電器、實(shí)時性不高、可靠性較低等問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案：

一種步進(jìn)電機(jī)陣列控制系統(tǒng)，其中，包括：

主機(jī)，用于接收用戶輸入的指令，并將用戶指令傳達(dá)給控制器；

控制器，其進(jìn)一步包括一存儲器，所述存儲器存儲步進(jìn)電機(jī)陣列中各個步進(jìn)電機(jī)的上一次運(yùn)行信息；所述控制器根據(jù)運(yùn)行信息和用戶指令推導(dǎo)出所需進(jìn)行控制的步進(jìn)電機(jī)機(jī)本次運(yùn)行的驅(qū)動指令，并將驅(qū)動指令發(fā)送到CPLD驅(qū)動裝置；

CPLD驅(qū)動裝置，用于將驅(qū)動指令發(fā)送到H橋驅(qū)動芯片；

H橋驅(qū)動芯片，其用于根據(jù)驅(qū)動指令來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)陣列；

步進(jìn)電機(jī)陣列，其進(jìn)一步包括多個步進(jìn)電機(jī)；

所述主機(jī)、控制器、CPLD驅(qū)動裝置、H橋驅(qū)動芯片和步進(jìn)電機(jī)陣列依次連接。

所述的步進(jìn)電機(jī)陣列控制系統(tǒng)，其中，所述主機(jī)為通用計算機(jī)或工控機(jī)。

所述的步進(jìn)電機(jī)陣列控制系統(tǒng)，其中，所述CPLD驅(qū)動裝置包括：

控制接口，其用于接收來主控制器的驅(qū)動指令，將需要進(jìn)行控制的步進(jìn)電機(jī)的地址信息送入電機(jī)地址切換控制器；

電機(jī)地址切換控制器，其用于生成使能控制信號，并將其發(fā)送到驅(qū)動信號控制器；

驅(qū)動信號控制器，用于根據(jù)所述使能控制信號生成公共H橋驅(qū)動信號并發(fā)送到驅(qū)動信號發(fā)生器；

驅(qū)動信號發(fā)生器，用于將公共H橋驅(qū)動信號以及該路電機(jī)H橋驅(qū)動信號送入死區(qū)控制器；

死區(qū)控制器，用于將加入死區(qū)時間的驅(qū)動信號送入H橋驅(qū)動芯片；

所述控制接口、電機(jī)地址切換控制器、驅(qū)動信號控制器、驅(qū)動信號發(fā)生器和死區(qū)控制器依次連接。

所述的步進(jìn)電機(jī)陣列控制系統(tǒng)，其中，所述CPLD驅(qū)動裝置還包括；與電機(jī)地址切換控制器連接的限位信號三態(tài)控制器，其用于控制帶有限位信號的步進(jìn)電機(jī)。

所述的步進(jìn)電機(jī)陣列控制系統(tǒng)，其中，所述H橋驅(qū)動芯片包括：

主驅(qū)動芯片，其連接所有步進(jìn)電機(jī)的繞組一端；

與各個步進(jìn)電機(jī)相對應(yīng)的副驅(qū)動芯片，其分別與相對應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)的繞組的另一端連接。

一種上述步進(jìn)電機(jī)陣列控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

S1、主機(jī)接收控制指令，并傳達(dá)給控制器；

S2、所述控制器讀取存儲器中存儲的所要進(jìn)行控制的步進(jìn)電機(jī)的上一次運(yùn)行信息，并與控制指令相結(jié)合，推導(dǎo)出驅(qū)動指令，并發(fā)送給CPLD驅(qū)動裝置；

S3、所述CPLD驅(qū)動裝置將驅(qū)動指令發(fā)送到H橋驅(qū)動芯片；

S4、H橋驅(qū)動芯片根據(jù)驅(qū)動指令來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)陣列進(jìn)行工作；

S5、控制器將此次進(jìn)行控制的步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行信息存儲到存儲器中，覆蓋前次的運(yùn)行信息。

所述的步進(jìn)電機(jī)陣列控制系統(tǒng)的控制方法，其中，所述步驟S2還包括：控制器還可以檢測步進(jìn)電機(jī)是否已經(jīng)執(zhí)行完成，如沒有則使步進(jìn)電機(jī)繼續(xù)執(zhí)行。