[發(fā)明專利]帶堵轉(zhuǎn)檢測功能的微型步進電機驅(qū)動控制器

在審

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• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN106887983A
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發(fā)明（設計）人: 朱耀麟;耿瑯環(huán);熊偉
• 申請（專利權(quán)）人: 西安工程大學
• 主分類號: H02P8/14
• 分類號: H02P8/14;H02P8/36
• 代理公司: 西安弘理專利事務所61214
• 代理人: 楊璐

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于控制設備技術(shù)領域，具體涉及一種帶堵轉(zhuǎn)檢測功能的微型步進電機驅(qū)動控制器。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)電子技術(shù)、電子集成技術(shù)和嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，使步進電機控制系統(tǒng)在硬件和軟件控制手段上發(fā)生了巨大的變化，在硬件控制手段上，傳統(tǒng)的以數(shù)字晶體管等大規(guī)模集成電路為控制核心的步進電機系統(tǒng)漸漸消失在人們的視線中，取而代之的是PLC、單片機、FPGA、DSP等高端智能控制設備和芯片，也出現(xiàn)了與硬件相匹配的軟件控制方式，比如：C語言、匯編語言等。由此可見：隨著科技不斷的發(fā)展，極大的推動了步進電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的進步。

盡管步進電機驅(qū)動控制系統(tǒng)發(fā)展至今已趨近于成熟，但是在長期的使用中，研究者們還發(fā)現(xiàn)了一個難解決的問題是步進電機驅(qū)動控制器在運動的時候必須外接編碼器或者光電開關檢測裝置才能進行堵轉(zhuǎn)檢測(堵轉(zhuǎn)檢測的目的在于：當步進電機發(fā)生堵轉(zhuǎn)時，電機會自動停機，能避免電機系統(tǒng)受到無法修復的損傷)，而就現(xiàn)有技術(shù)而言，解決該問題的方案較為罕見。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種帶堵轉(zhuǎn)檢測功能的微型步進電機驅(qū)動控制器，解決了步進電機驅(qū)動器在運動時必須外接編碼器或光電開關檢測裝置才能進行堵轉(zhuǎn)檢測的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，帶堵轉(zhuǎn)檢測功能的微型步進電機驅(qū)動控制器，包括有主控模塊，主控模塊通過通信模塊連接上位機，主控模塊通過SPI通信方式與步進電機驅(qū)動模塊信號相接，步進電機驅(qū)動模塊與步進電機連接；主控模塊還分別連接存儲模塊、報警模塊。

本發(fā)明的特點還在于：

主控模塊采用48腳的STM32F103CBT6芯片，且48腳的STM32F103CBT6芯片內(nèi)核是Cortex-M3，存儲容量是128K，配置2個SPI接口、4個串口、1個CAN通信口、2個高級定時器、4個普通定時器。

步進電機驅(qū)動模塊內(nèi)采用L9942步進電機驅(qū)動芯片，該芯片通過SPI接口與CPU進行通信，實現(xiàn)各項參數(shù)的配置，及運動方式配置。

通信模塊為RS485通信模塊，且RS485通信模塊內(nèi)采用max485芯片，它是帶隔離的增強型RS485收發(fā)器，其內(nèi)部由三通道的隔離器以及分別帶三態(tài)輸入/輸出的差分接收/驅(qū)動器構(gòu)成。

存儲模塊內(nèi)采用AT24C32芯片，且AT24C32芯片由32，768/65，536bits串行電可擦除和4096/8192 8bits可編程只讀存儲器組成。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明的微型步進電機驅(qū)動控制器，是集主控模塊、步進電機驅(qū)動模塊及其它輔助設備為一體的機電一體化設備，可以配28或其他步進電機使用，具有經(jīng)濟實惠的特點(對比常規(guī)電機單獨配驅(qū)動控制和編碼器)，還能用在尺寸大的電機且無須太大力矩的位置控制領域。

(2)本發(fā)明的微型步進電機驅(qū)動控制器利用新型傳感器器技術(shù)、新型步進電機驅(qū)動技術(shù)、步進電機堵轉(zhuǎn)檢測技術(shù)及可編程輸出電流控制技術(shù)，其主要的技術(shù)如下：

(a)步進電機堵轉(zhuǎn)監(jiān)測：步進電機驅(qū)動模塊包含邏輯模塊用來檢測由于機械負荷過大引起的步進電機堵轉(zhuǎn)，在堵轉(zhuǎn)情況下，負載電流上升的速度要比正常工作時的快，步進電機驅(qū)動模塊通過檢測這個時間并且與設定值進行比較，進而輸出堵轉(zhuǎn)標志位，系統(tǒng)進行判斷處理；

(b)步進電機自適應混合曲線運動控制：研究步進電機自適應混合曲線運動控制算法，并將通過步進電機行程長短來選擇最優(yōu)電機運動控制方案，以便于解決初始脈沖頻率過高導致的步進電機堵轉(zhuǎn)誤判問題；

(c)實時電流監(jiān)測：本發(fā)明的微型步進電機驅(qū)動控制器具備強大的實時計算能力，實時監(jiān)測相電流大小，實現(xiàn)更精準的電流控制，從而達到更平滑的運動控制效果和更高的閉環(huán)精度；

(d)編制專家軟件設置參數(shù)、監(jiān)測控制器運行情況：能實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸，及時了解控制器工作狀態(tài)，并能通過軟件對控制器各項參數(shù)進行配置。

(3)本發(fā)明的微型步進電機驅(qū)動控制器，克服了現(xiàn)有步進電機驅(qū)動器在運動時必須外接編碼器或光電開關檢測裝置才能進行堵轉(zhuǎn)檢測的問題，應用市場前景廣闊，使步進電機堵轉(zhuǎn)檢測技術(shù)在無位置傳感器的情況下，通過檢測步進電機驅(qū)動模塊的負載電流上升速度的變化，進而輸出堵轉(zhuǎn)信號，判斷步進電機是否堵轉(zhuǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明帶堵轉(zhuǎn)檢測功能的微型步進電機驅(qū)動控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明帶堵轉(zhuǎn)檢測功能的微型步進電機驅(qū)動控制器內(nèi)主控模塊的電路圖；

圖3是本發(fā)明帶堵轉(zhuǎn)檢測功能的微型步進電機驅(qū)動控制器內(nèi)RS485通信模塊的電路圖；