一种工业电机驱动控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种控制系统，具体是一种工业电机驱动控制系统。
【背景技术】
[0002]步进电机是一种将离散的电脉冲信号转化为相应角位移或线位移的电磁机械装置，它输出的角位移与输入的脉冲数成正比，是一种输入与输出脉冲对应的增量驱动元件。它具有转矩大、惯性小、响应频率高等优点，已经在工业上得到广泛的应用。但其步矩角较大，一般为1.5〃3°，往往满足不了某些高精度定位、精密加工等方面的要求。
[0003]实现细分驱动是减小步矩角、提高步进分辨率、增加电机运行平稳的一种行之有效的方法。目前步进电机细分驱动控制，多采用量化的梯形波、正弦波作为细分驱动的电流波形，但实际上这些电流波形一般在步进电机上均不能得到满意的细分精度。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种工业电机驱动控制系统，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0006]—种工业电机驱动控制系统，包括单片机、传感器模块、LED指示模块、按键模块、串行通讯接口、前级驱动电路、斩波比较电路、放大电路、滤波电路和D/A转换器，所述单片机分别连接保护电路、按键申旲块、LED指不t旲块、串彳丁通讯接口、传感器申旲块、如级驱动电路、斩波比较电路和D/A转换器，斩波比较电路还分别连接D/A转换器另一端和光耦电路，光耦电路还连接滤波电路，滤波电路还连接放大电路，放大电路还连接步进电机，步进电机还分别连接功放电路和保护电路另一端，功放电路还连接前级驱动电路另一端。
[0007]作为本实用新型进一步的方案:所述传感器模块采用霍尔传感器。
[0008]作为本实用新型再进一步的方案:所述单片机采用AT89C51。
[0009]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:本实用新型工业电机驱动控制系统能够适应大多数中小微型步进电机的可变细分控制较高细分步距角精度及平滑运行等要求，系统结构简单，成本低，体积小，非常适合推广使用。
【附图说明】
[0010]图1为工业电机驱动控制系统的电路原理框图。
【具体实施方式】
[0011]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0012]请参阅图1，本实用新型实施例中，一种工业电机驱动控制系统，包括单片机、传感器模块、LED指示模块、按键模块、串行通讯接口、前级驱动电路、斩波比较电路、放大电路、滤波电路和D/A转换器，单片机分别连接保护电路、按键t旲块、LED指不t旲块、串彳丁通讯接口、传感器模块、前级驱动电路、斩波比较电路和D/A转换器，斩波比较电路还分别连接D/A转换器另一端和光耦电路，光耦电路还连接滤波电路，滤波电路还连接放大电路，放大电路还连接步进电机，步进电机还分别连接功放电路和保护电路另一端，功放电路还连接前级驱动电路另一端。
[0013]传感器模块采用霍尔传感器。
[0014]单片机采用AT89C51。
[0015]本实用新型的工作原理是:步进电动机的细分控制，从本质上讲是通过对步进电机的励磁绕组中的电流控制，使步进电动机内部的合成磁场为均匀的圆形旋转磁场，从而实现步进电动机步矩角的细分。一般情况下，合成磁场矢量的幅值决定了步进电动机旋转力矩的大小，相邻两个合成磁场矢量之间的夹角大小决定了步矩角的大小。因此，想要实现对步进电机的恒力矩均匀细分控制，必须合理控制步进电机绕组中的电流，使电动机内部合成磁场的幅值恒定，而且每个进给脉冲所引起的合成磁场的角度变化也要均匀。我们知道在空间彼此相差2 31 /m的m相绕组，分别通以相位上差2 π /m而幅值相同的正弦电流，则合成的电流矢量便在空间做旋转运动，且幅值保持不便。这一点对于反映式步进电动机来说比较困难，因为反应式步进电动机来说比较困难，因为反映式步进电动机的旋转磁场只与绕组电流的绝对值有关，而与电流的正反流向无关。
[0016]本实用新型是由单片机输出储存的细分电流控制信号，经D/A转换器转换为模拟电压信号，再取样信号进行比较，形成斩波控制信号，控制各功率管前级驱动电路的导通和关断，实现绕组中电流的闭环控制，从而实现步矩的精确细分。
[0017]请参阅图1，受控步进电机的细分倍数、运行脉冲、正反转、运行速度、单次运行线位移、启/停等的控制即可由按键模块输入控制，也可通过上位机的串行通信接口由上位机设置。LED显示模块提供当前通电电机、机电流大小、电机运行时间、正反转、当前运行速度、线位移及相关计数等的显示，并将工作状态和数据传送给上位机。
[0018]传感器模块用于检测计数器的当前值，单片机的主要功能是输出储存的细分电流控制信号进行D/A转换，根据转换精度的要求，D/A转换器即可以选择8位的，也可以选择12位的，下面以MAX516作为D/A转换器进行详细说明。
[0019]工作中，步进电机控制信号的D/A转换值输入到MAX516内部各比较器COMPi的同向输入端，步进电机绕组电流取样信号Ui输入到COMPi的反向输入端，斩波恒流驱动采用固定频率的方波与比较器输出信号调制成斩波控制信号，控制步进电机绕组的通电时间，使反馈电压始终跟随D/A转换器输出的控制电压，合理选择续流回路就可使步进电机绕组中的电流值在一定的平均值上下波动，且波动范围不大。
[0020]调制用方波信号频率为21.7KHz，由AT89C51的P2.5/PWM端产生，且各相是同频斩波，不会产生差拍现象，所以消除了电磁噪声。
[0021]功放电路采用了高速光电耦合器6N137为隔离元件，一方面可以实现前级控制电路同步进电机绕组的隔离:另一方面使功率开关管的驱动变的方便可靠。反馈通道的滤波部分采用无源低通滤波器，其作用是高速衰减绕组在开关时截止频率以上的瞬时高频电压信号，从而避免控制电路做出太迅速的反应可以有效的的防止步进电机的振荡。光耦电路的作用是将滤波后的采样电阻反馈信号线性的传输给斩波比较电路。
[0022]本实用新型实现的控制系统，最高细分达到256细分，能够适应大多数中小微型步进电机的可变细分控制较高细分步距角精度及平滑运行等要求。
[0023]对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0024]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种工业电机驱动控制系统，包括单片机、传感器模块、LED指示模块、按键模块、串行通讯接口、前级驱动电路、斩波比较电路、放大电路、滤波电路和D/A转换器，其特征在于，所述单片机分别连接保护电路、按键模块、LED指示模块、串行通讯接口、传感器模块、前级驱动电路、斩波比较电路和D/A转换器，斩波比较电路还分别连接D/A转换器另一端和光耦电路，光耦电路还连接滤波电路，滤波电路还连接放大电路，放大电路还连接步进电机，步进电机还分别连接功放电路和保护电路另一端，功放电路还连接前级驱动电路另一端。2.根据权利要求1所述的工业电机驱动控制系统，其特征在于，所述传感器模块采用霍尔传感器。3.根据权利要求1所述的工业电机驱动控制系统，其特征在于，所述单片机采用AT89C51。
【专利摘要】本实用新型公开了一种工业电机驱动控制系统，包括单片机、传感器模块、LED指示模块、按键模块、串行通讯接口、前级驱动电路、斩波比较电路、放大电路、滤波电路和D/A转换器，单片机分别连接保护电路、按键模块、LED指示模块、串行通讯接口、传感器模块、前级驱动电路、斩波比较电路和D/A转换器，斩波比较电路还分别连接D/A转换器另一端和光耦电路，光耦电路还连接滤波电路，滤波电路还连接放大电路，放大电路还连接步进电机，步进电机还分别连接功放电路和保护电路另一端。本实用新型工业电机驱动控制系统能够适应大多数中小微型步进电机的可变细分控制较高细分步距角精度及平滑运行等要求，系统结构简单，成本低，体积小，非常适合推广使用。
【IPC分类】H02P8/12
【公开号】CN205070868
【申请号】CN201520847505
【发明人】吴家党
【申请人】吴家党
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年10月28日