[發明專利]步進電機擺動控制器

無效

• 申請號: 201310259975.1
• 申請日: 2013-06-24
• 公開（公告）號: CN104242753A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 孫冠群
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: H02P8/00
• 分類號: H02P8/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電動擺動器領域，具體涉及一種采用步進電機的擺動器控制裝置及其控制方法。

背景技術

當前，在音樂噴泉廣場、酒吧間的燈光變幻等的微力矩電動擺動驅動中，在工業控制領域的一些小負載的電動擺動裝置中，逐步為步進電機所驅動控制。在擺動力矩指標不高的眾多場合，同時也需要低成本、高可靠性、頗具靈活性的擺動器產品，步進電機的使用毋庸置疑。

當前現有的一些基于步進電機的電動擺動器產品，要么是雖然體積小巧，但往往限于微小型，輸出力矩過小，需外接脈沖信號輸入，影響其使用面，并且可靠性不高，相關信息可參見邵世凡、陳祥華、孫冠群等編寫的書籍《電機與拖動》(浙江大學出版社，2008年12月，236-237頁)；要么是較大力矩的步進電機電動擺動裝置，往往采用PLC、及限位開關等方式，成本高，精度不能嚴格保證，速度范圍也窄。

發明內容

基于以上提出的問題，本發明就提出一種基于步進電機的擺動控制電路與控制方法，可適應微型、小型較大力矩的擺動需求。

本發明的主要技術方案為：

一種基于步進電機的擺動控制電路與控制方法，由單片機電路、光電隔離電路、VCC3直流電源、步進電機、驅動集成電路、控制方法軟件組成；所述單片機電路根據輸入的高或低電平的擺動控制信號，輸出四路驅動信號與所述光電隔離電路連接，所述光電隔離電路輸出四路信號與所述驅動集成電路連接，所述驅動集成電路與所述步進電機連接，所述VCC3直流電源與所述驅動集成電路與所述步進電機連接，所述控制方法軟件燒錄入所述單片機電路的單片機中。

所述單片機電路采用89C52單片機，接收來自外部的擺動控制信號，該控制信號要么是高電平要么是低電平；所述單片機電路外圍還有復位電路、時鐘電路，所需直流電源經濾波處理。

所述光電隔離電路由線性度較好、速度較高的TIL113為基礎構成，數量為四個，分別接收所述單片機電路輸出的四路驅動信號，并且所述光電隔離電路輸出隔離后的四路驅動信號給所述的驅動集成電路。

所述驅動集成電路采用達林頓集成晶體電路ULN2XXX。

所述步進電機為四相步進電機。

所述VCC3直流電源值為+5-30VDC，它向所述驅動集成電路和所述步進電機供電。

本發明的控制方法采用軟件實現，采用C語言編程，程序燒錄到所述單片機電路的89C52單片機中。

控制方法軟件用以實現對步進電機繞組驅動信號的產生及通電相序的分配，產生所述步進電機四相繞組的驅動信號脈沖數量和頻率，在控制流程中，首先初始化并設置所述步進電機的旋轉速度和擺動角度值，隨后進行輸入單片機的擺動控制信號電平的上下沿判斷，若上下沿發生變化，則進入下一步并判斷是上升沿還是下降沿，如果是上升沿則正轉，如果是下降沿則反轉，合適的擺動控制信號頻率范圍內時，每個方向都會運行到所設置的角度值。

本發明的主要有益效果是：輸入本發明的步進電機擺動控制器高電平，它就以一定速度正轉一定角度，反之給低電平，它就沿原路擺動返回，如此反復的滿足一定頻率要求下的高、低電平控制輸入之下，它就反復的來回的擺動運動，無需脈沖發生器和專用脈沖分配器，這些由軟件實現，從而簡化了硬件結構，同時具有靈活性，可以以更改軟件的方式改變擺動的速度和角度等參數。

光電隔離電路的引入，適應了驅動相對較大步進電機的需求，擴展了應用面。

附圖說明

圖1所示為本發明的電路結構圖。

圖2所示為本發明的控制方法流程圖。

圖中：1、單片機電路；2、光電隔離電路；3、VCC3直流電源；4、步進電機；5、驅動集成電路。

具體實施方式

如附圖所示，一種基于步進電機的擺動控制電路與控制方法，由單片機電路(1)、光電隔離電路(2)、VCC3直流電源(3)、步進電機(4)、驅動集成電路(5)、控制方法軟件組成。

如附圖1所示，單片機電路(1)以U1即89C52單片機為核心構成；控制信號輸入的為或高或低的電平；VCC1直流電源為+5V，并經電容C4濾波，同時鑒于設置片內軟件需要，/EA/VPP引腳也接VCC1；復位電路由電阻R1、電解電容C1、以及手動復位開關S1組成，并接U1的RST引腳；時鐘電路由12MHz晶振Y1、電容C1和C2組成，C1和C2均為30pF。U1的其中四個I/O口，即P2.0、P2.1、P2.2、P2.3輸出四路分別控制步進電機四相繞組通斷的驅動信號。