CN204068798U - 一种全闭环步进电机伺服驱动系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公布一种全闭环步进电机伺服驱动系统，包括DSP模块、位置反馈处理模块、RS-485标准串行接口、电流检测模块、驱动电路模块和步进电机，DSP模块包括微步控制单元和PWM控制单元，微步控制单元包括循环加减计数器、EPROM、D/A转换器和电流控制器，循环加减计数器与EPROM电连接，EPROM与D/A转换器电连接，D/A转换器与电流控制器电连接；微步控制单元与PWM控制单元电连接，PWM控制单元与驱动电路模块电连接，驱动电路模块与步进电机电连接，步进电机与所述位置反馈处理模块通信连接，位置反馈处理模块与DSP模块通信连接。本实用新型能提高步进电机的步矩分辨率、减小转矩波动、避免低频共振、降低运行噪音且能够对电机运动进行高精度控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及步进电机驱动系统，特别涉及一种全闭环步进电机伺服驱动系统。
背景技术
原有步进电机的驱动系统采用MCU产生PWM推动MOS管驱动步进电机并对电流进行采样实现反馈系统。主控芯片再通过修正PWM，进而调节电机的转速和转子的目标位置。对电流采样实现反馈只能适用于对电机转速和位置定位要求不高的场合，存在步进电机走步和外部脉冲数不对应的情况(即步进电机可能失步或多走步)。对电机运动控制精度不够高，无法满足需求精准定位运动系统。同时无法避开步进电机固有缺陷，如共振，震荡等。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型在于提供一种能提高步进电机的步矩分辨率、减小转矩波动、避免低频共振、降低运行噪音且能够对电机运动进行高精度控制的全闭环步进电机伺服驱动系统。
为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：一种全闭环步进电机伺服驱动系统，包括DSP模块、位置反馈处理模块、RS-485标准串行接口、电流检测模块、驱动电路模块和步进电机，所述DSP模块包括DSP处理芯片、微步控制单元和PWM控制单元，所述微步控制单元包括循环加减计数器、EPROM、D/A转换器和电流控制器，所述循环加减计数器与所述EPROM电连接，所述EPROM与所述D/A转换器电连接，所述D/A转换器与所述电流控制器电连接；所述微步控制单元与所述PWM控制单元电连接，所述PWM控制单元与所述驱动电路模块电连接，所述驱动电路模块与所述步进电机电连接，所述步进电机与所述位置反馈处理模块通信连接，所述位置反馈处理模块与所述DSP模块通信连接；所述驱动电路模块与所述电流检测模块电连接，所述电流检测模块与所述DSP模块电连接；所述DSP模块与所述RS-485标准串行接口连接。
上述全闭环步进电机伺服驱动系统，所述电流控制器与所述PWM控制单元电连接，所述电流控制器与所述驱动电路模块的输入端电连接。
上述全闭环步进电机伺服驱动系统，所述驱动电路模块为功率驱动逆变器。
上述全闭环步进电机伺服驱动系统，所述DSP模块输入端连接有控制面板，所述控制面板上设有按键和显示屏。
上述全闭环步进电机伺服驱动系统，所述DSP模块输入端与微机通信连接。
上述全闭环步进电机伺服驱动系统，所述位置反馈处理模块为伺服电机编码器。
上述全闭环步进电机伺服驱动系统，所述伺服电机编码器与所述循环加减计数器通信连接。
本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型采用微步控制模块来对步进电机的步矩与转矩进行精确控制，解决了步进电机走步与外部脉冲数不相同的问题，实现了对步进电机运动的精确控制。
2.采用微步控制模块来对步进电机进行驱动控制，消除了步进电机低频共振的现象，也降低了步进电机的运行噪音。
附图说明
图1为本实用新型全闭环步进电机伺服驱动系统的系统硬件结构原理图；
图2为本实用新型全闭环步进电机伺服驱动系统的DSP模块中微步控制单元的结构框图。
具体实施方式
为清楚说明本实用新型中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。
如图1-图2所示，本实用新型全闭环步进电机伺服驱动系统，包括DSP模块、位置反馈处理模块、RS-485标准串行接口、电流检测模块、驱动电路模块和步进电机。其中，所述DSP模块包括DSP处理芯片、微步控制单元和PWM控制单元，所述微步控制单元包括循环加减计数器、EPROM、D/A转换器和电流控制器，所述驱动电路模块为功率驱动逆变器，所述位置反馈处理模块为伺服电机编码器。
如图2所示，所述循环加减计数器与所述EPROM电连接，所述EPROM与所述D/A转换器电连接，所述D/A转换器与所述电流控制器电连接，所述电流控制器与所述PWM控制单元的电连接，所述电流控制器与所述驱动电路模块的输入端电连接。
如图1所示，所述微步控制单元与所述PWM控制单元电连接，所述PWM控制单元与所述驱动电路模块电连接，所述驱动电路模块与所述步进电机电连接，所述步进电机与所述位置反馈处理模块通信连接，所述位置反馈处理模块与所述DSP模块通信连接；所述驱动电路模块与所述电流检测模块电连接，所述电流检测模块与所述DSP模块电连接；所述DSP模块与所述RS-485标准串行接口连接。其中所述微步控制单元与所述PWM控制单元的电连接通过所述电流控制器与所述PWM控制单元的电连接来实现，由于所述位置反馈处理模块为伺服电机编码器，且所述位置反馈处理模块与所述DSP模块通信连接，为了实现对外部脉冲进行采样处理，进而实现对步进电机的微步控制，所述伺服电机编码器与所述循环加减计数器通信连接。
本实施例中，所述DSP处理芯片对外部脉冲进行采样分析，然后通过所述微步控制单元对分析结果进行处理，然后将处理结果通过所述电流控制器反馈给所述PWM控制单元，所述PWM控制单元产生控制信号对所述功率驱动逆变器进行控制，进而对所述步进电机进行控制，同时所述DSP处理芯片对所述伺服电机编码器反馈信号进行分析并将其和外部脉冲进行对比，然后对所述PWM控制单元产生的控制信号进行调整，进而对电机转速和转子的目标位置进行控制。通过所述微步控制单元和所述伺服电机编码器实现步进电机的快速响应、精准定位，并实现步进电机的全闭环控制，确保步进电机在低速下无蠕动，高速时不丢步，不失步，无过冲。
为了实现步进电机伺服驱动系统可操作性并便于操作以及对系统工况进行观察和了解，所述DSP模块输入端连接有控制面板，所述控制面板上设有按键和显示屏，步进电机的运行参数和实际运行参数均可在所述显示屏上显示。
此外，为了实现步进电机控制的智能化和科技化，所述DSP模块输入端可与微机通信连接，不仅使步进电机驱动系统的控制实现了智能化，也便于通过本实用新型对步进电机的运行进行控制和调整。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型创造所作的举例，而并非对本实用新型创造具体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所引伸出的任何显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造权利要求的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种全闭环步进电机伺服驱动系统，其特征在于，包括DSP模块、位置反馈处理模块、RS-485标准串行接口、电流检测模块、驱动电路模块和步进电机，所述DSP模块包括DSP处理芯片、微步控制单元和PWM控制单元，所述微步控制单元包括循环加减计数器、EPROM、D/A转换器和电流控制器，所述循环加减计数器与所述EPROM电连接，所述EPROM与所述D/A转换器电连接，所述D/A转换器与所述电流控制器电连接；所述微步控制单元与所述PWM控制单元电连接，所述PWM控制单元与所述驱动电路模块电连接，所述驱动电路模块与所述步进电机电连接，所述步进电机与所述位置反馈处理模块通信连接，所述位置反馈处理模块与所述DSP模块通信连接；所述驱动电路模块与所述电流检测模块电连接，所述电流检测模块与所述DSP模块电连接；所述DSP模块与所述RS-485标准串行接口连接。
2.根据权利要求1所述的全闭环步进电机伺服驱动系统，其特征在于，所述电流控制器与所述PWM控制单元电连接，所述电流控制器与所述驱动电路模块的输入端电连接。
3.根据权利要求1所述的全闭环步进电机伺服驱动系统，其特征在于，所述驱动电路模块为功率驱动逆变器。
4.根据权利要求1所述的全闭环步进电机伺服驱动系统，其特征在于，所述DSP模块输入端连接有控制面板，所述控制面板上设有按键和显示屏。
5.根据权利要求1所述的全闭环步进电机伺服驱动系统，其特征在于，所述DSP模块输入端与微机通信连接。
6.根据权利要求1所述的全闭环步进电机伺服驱动系统，其特征在于，所述位置反馈处理模块为伺服电机编码器。
7.根据权利要求6所述的全闭环步进电机伺服驱动系统，其特征在于，所述伺服电机编码器与所述循环加减计数器通信连接。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105375840A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-03-02 | 重庆红江机械有限责任公司 | 闭环控制方式单极步进电机控制器 |
| CN106253793A (zh) * | 2016-09-30 | 2016-12-21 | 成都普诺思博科技有限公司 | 一种移动机器人电机驱动控制系统及其控制和监测方法 |
| CN110927922A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-03-27 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种光学系统快速切换倍率的装置及切换方法 |
| CN114584019A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-06-03 | 深圳市大肯科技有限公司 | 一种步进电机伺服驱动电路 |
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