一种步进电机的控制装置及方法

摘要

本发明属机电控制领域，具体涉及一种步进电机的控制装置及方法。该装置是由计算机、单片机、控制信号光电隔离电路、线性非稳压电源、输出电流控制电路、驱动电路、绕组电流采集电路、参考电压比较电路、反馈信号光电隔离电路组成，计算机与单片机通讯实现步进电机参数的远程设置，单片机根据设置参数控制步进电机驱动电路对步进电机的高精度转动，同时采集由绕组电流采集电路反馈的电流信号和实际行走脉冲数，从而实现了大功率步进电机的高精度控制。

主权项

一种步进电机的控制方法，其特征在于,采用步进电机控制装置，所述步进电机控制装置包括计算机、单片机、控制信号光电隔离电路、线性非稳压电源、输出电流控制电路、驱动电路、绕组电流采集电路、参考电压比较电路、反馈信号光电隔离电路；计算机与单片机相互连接；单片机输出端经过控制信号光电隔离电路隔离后分别与驱动电路的控制信号输入端以及输出电流控制电路的输入端连接；输出电流控制电路的输出端与驱动电路的电流信号输入端连接；驱动电路的输出端分别与步进电机的输入端以及绕组电流采集电路的输入端连接；绕组电流采集电路的输出端与参考电压比较电路的输入端连接；参考电压比较电路的输出端经过反馈信号光电隔离电路隔离后与单片机连接；所述驱动电路上设置有线性非稳压电源；采用所述步进电机控制装置的控制方法，包括以下步骤：1)参数设置：1.1)计算机通过串口将步进电机需要设置的参数传输至单片机，单片机将接收到的参数发回计算机实现握手并根据参数内容输出控制信号；单片机输出的控制信号经过控制信号光电隔离电路隔离后送入驱动电路；所述控制信号包括细分、转动方向、绕组电流衰减方式；1.2)计算机通过串口将驱动输出电流值发送至单片机，单片机将接收到输出电流值发回计算机实现握手并根据输出电流值查找存储在RAM中的电流值与参考电压对应表后输出8bit数字电压信号；1.3)单片机输出的8bit数字电压信号经过控制信号光电隔离电路隔离后送入输出电流控制电路；1.4)输出电流控制电路将接收到的8bit数字电压信号转换成对应的模拟电压值并送入驱动电路；2)步进电机驱动：2.1)当完成步骤1)后，计算机开始通过串口将步进电机需要转动的脉冲数发送至单片机，单片机将收到的脉冲数发回至计算机实现握手并输出使能信号经过控制信号光电隔离电路隔离后使驱动电路输出使能有效；2.2)单片机运用自身定时器产生对应数量且准确度＜1×10^‑5、稳定度＜1×10^‑7的方波脉冲，并经过控制信号光电隔离电路隔离后传输至驱动电路；2.3)驱动电路根据步骤1.2)接收到的控制信号和输出电流值对方波脉冲进行功率放大进而驱动步进电机转动；所述驱动电路采用双全桥MOSFET恒流斩波方式驱动步进电机；2.4)当驱动电路驱动步进电机转动时，绕组电流采集电路采集各相绕组串联的电阻上的电压信号并传输至参考电压比较电路；参考电压比较电路将采集到的各相绕组电压信号绝对值相加并与单片机参考零电位进行比较，若相等则参考电压比较电路输出低电平经过反馈信号光电隔离电路反馈至单片机，若不相等则参考电压比较电路输出高电平经过反馈信号光电隔离电路反馈至单片机；所述各相绕组串联的电阻为2W/0.1Ω的大功率低阻值电阻；2.5)当单片机接收到持续高电平或低电平时，则认为步进电机运转不正常；当单片机接收到交替的高、低电平时，则认为步进电机运转正常；3)结束驱动：当步进电机完成转动，单片机通过串口向计算机发送结束标志，驱动电路启动半流自锁功能，使步进电机停止工作。