一種提高步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流上升特性的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提高步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流上升特性的裝置，其包括脈沖與高電平觸發(fā)裝置，開關(guān)單元，觸發(fā)脈沖穩(wěn)定裝置，短時(shí)間脈沖提供裝置，步進(jìn)電機(jī)，低電壓源，高電壓源，第一晶體管，第二晶體管，第一電阻、第二電阻，第三電阻，第四電阻，第五電阻，可變電阻，電容器，5V電壓源。根據(jù)本發(fā)明的裝置采用電壓切換方法來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，能夠快速啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，可以改善步進(jìn)電機(jī)的響應(yīng)特性曲線，改善步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流上升特性，使驅(qū)動(dòng)電流更加接近矩形。
【專利說明】一種提高步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流上升特性的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種提高步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流上升特性的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著步進(jìn)電機(jī)在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用越來越廣泛，人們對(duì)于步進(jìn)電機(jī)運(yùn)作、工作效率和壽命要求越來越高，這就要求我們要更好的改善步進(jìn)電機(jī)的響應(yīng)特性，因?yàn)橥ㄟ^改善電機(jī)的響應(yīng)可以達(dá)到這些效果。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路雖然也越來越多，但是對(duì)步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流上升特性的提高并不明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種提高步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流上升特性的裝置，其包括:
[0004]脈沖與高電平觸發(fā)裝置，開關(guān)單元，觸發(fā)脈沖穩(wěn)定裝置，短時(shí)間脈沖提供裝置，步進(jìn)電機(jī)，低電壓源，高電壓源，第一晶體管，第二晶體管，第一電阻、第二電阻，第三電阻，第四電阻，第五電阻，可變電阻，電容器，5V電壓源；
[0005]其中所述高電壓源的負(fù)極接地，其正極連接第一晶體管的發(fā)射極和第二電阻的一端，該第二電阻的另一端連接第三電阻的一端和第一晶體管的基極，該第一晶體管的集電極連接步進(jìn)電機(jī)的第一輸入端，該第三電阻的另一端連接第二晶體管的集電極，該第二晶體管的發(fā)射極接地，該第二晶體管的基極連接第四電阻的一端和第五電阻的一端，該第五電阻的另一端接地，該第四電阻的另一端連接至短時(shí)間脈沖提供裝置的輸出端，所述可變電阻的一端和滑動(dòng)觸頭一起連接5V電壓源，其另一端連接第一電阻的一端，該第一電阻的另一端分別連接電容器的一端和短時(shí)間脈沖提供裝置的第一輸入端，該電容器的另一端接地，所述脈沖與高電平觸發(fā)裝置的第一輸出端連接所述接觸發(fā)脈沖穩(wěn)定裝置的一個(gè)輸入端，所述脈沖與高電平觸發(fā)裝置的第二輸出端連接所述開關(guān)單元的一個(gè)輸入端，該開關(guān)單元的輸出端連接步進(jìn)電機(jī)的第二輸入端，所述接觸發(fā)脈沖穩(wěn)定裝置的輸出端連接所述短時(shí)間脈沖提供裝置的第二輸入端，低電壓源的正極連接步進(jìn)電機(jī)的第三輸入端以給步進(jìn)電機(jī)供電，負(fù)極接地。
[0006]優(yōu)選的，第一晶體管是PNP晶體管，第二晶體管是NPN晶體管。
[0007]優(yōu)選的，低電壓源為8V，高電壓源為24V，第一電阻的阻值為150歐姆，第二電阻的阻值為470歐姆，第三電阻的阻值為1000歐姆，第四電阻的阻值為1000歐姆，第五電阻的阻值為4700歐姆，電容器C的電容值為10 u F，可變電阻器RT的阻值范圍為0-100歐姆。
[0008]本發(fā)明采用電壓切換方法來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，能夠快速啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，可以改善步進(jìn)電機(jī)的響應(yīng)特性曲線，改善步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流上升特性，使驅(qū)動(dòng)電流更加接近矩形。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的提高步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流上升特性的裝置的電路示意圖。
[0010]圖2是本發(fā)明的提高步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流上升的曲線圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0011]圖1是本發(fā)明的提高步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流上升特性的裝置的電路示意圖，如圖所示，本發(fā)明的一種提高步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流上升特性的裝置，其包括脈沖與高電平觸發(fā)裝置I，開關(guān)單元2，觸發(fā)脈沖穩(wěn)定裝置3，短時(shí)間脈沖提供裝置4，步進(jìn)電機(jī)5，低電壓源Ea，高電壓源Hv，第一晶體管VT1，第二晶體管VT2，第一電阻R1、第二電阻R2，第三電阻R3，第四電阻R4,第五電阻R5,可變電阻RT,電容器C, 5V電壓源。
[0012]其中，所述高電壓源Hv的負(fù)極接地，其正極連接第一晶體管VTl的發(fā)射極和第二電阻R2的一端，該第二電阻R2的另一端連接第三電阻R3的一端和第一晶體管VTl的基極，該第一晶體管VTl的集電極連接步進(jìn)電機(jī)的第一輸入端，該第三電阻R3的另一端連接第二晶體管VT2的集電極，該第二晶體管VT2的發(fā)射極接地，該第二晶體管VT2的基極連接第四電阻R4的一端和第五電阻R5的一端，該第五電阻R5的另一端接地，該第四電阻R4的另一端連接至短時(shí)間脈沖提供裝置4的輸出端，第一電阻R1、電容器C和可變電阻RT組成了定時(shí)電路，在該定時(shí)電路中，所述可變電阻RT的一端和滑動(dòng)觸頭一起連接5V電壓源，其另一端連接第一電阻Rl的一端，該第一電阻Rl的另一端分別連接電容器C的一端和短時(shí)間脈沖提供裝置4的第一輸入端，該電容器C的另一端接地。進(jìn)一步，所述脈沖與高電平觸發(fā)裝置I的第一輸出端連接所述接觸發(fā)脈沖穩(wěn)定裝置3的一個(gè)輸入端，所述脈沖與高電平觸發(fā)裝置I的第二輸出端連接所述開關(guān)單元2的一個(gè)輸入端，該開關(guān)單元2的輸出端連接步進(jìn)電機(jī)5的第二輸入端，所述接觸發(fā)脈沖穩(wěn)定裝置3的輸出端連接所述短時(shí)間脈沖提供裝置4的第二輸入端，低電壓源Ea的正極連接步進(jìn)電機(jī)5的第三輸入端以給步進(jìn)電機(jī)供電，負(fù)極接地。
[0013]在本發(fā)明提供的裝置中，脈沖與高電平觸發(fā)裝置1、開關(guān)單元2、觸發(fā)脈沖穩(wěn)定裝置3、短時(shí)間脈沖提供裝置4都可以采用本領(lǐng)域公知的裝置，這里不再對(duì)其的內(nèi)部結(jié)構(gòu)做具體的描述。低電壓源Ea提供的電壓為步進(jìn)電機(jī)的額定電壓值，高電壓源Hv提供的電壓為高于所述額定電壓值的電壓。在這里低電壓源Ea為8V，高電壓源Hv為24V。
[0014]在本發(fā)明的提高步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流上升特性的裝置中，第一晶體管VTl是PNP晶體管，第二晶體管VT2是NPN晶體管。
[0015]下面的內(nèi)容將具體描述一下本發(fā)明提供的提高步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流上升特性的裝置的工作過程。
[0016]開始工作時(shí)，正脈沖信號(hào)和負(fù)脈沖信號(hào)分別輸入給脈沖與高電平觸發(fā)裝置1，該脈沖與高電平觸發(fā)裝置I輸出脈沖信號(hào)給觸發(fā)脈沖穩(wěn)定裝置3，并且輸出高電平給開關(guān)單元2，以使其導(dǎo)通。所述脈沖信號(hào)通過觸發(fā)脈沖穩(wěn)定裝置3后，輸出一個(gè)穩(wěn)定的觸發(fā)脈沖給所述短時(shí)間脈沖提供裝置4，該短時(shí)間脈沖提供裝置4輸出一個(gè)短時(shí)脈沖，該短時(shí)脈沖為0.25秒，由所述定時(shí)電路控制短時(shí)脈沖的輸出時(shí)間。當(dāng)短時(shí)間脈沖提供裝置4輸出短時(shí)脈沖并經(jīng)由第四電阻R4到第二晶體管VT2的基極時(shí)，該第二晶體管VT2導(dǎo)通，繼而第一晶體管VTl也導(dǎo)通。此時(shí)，第一晶體管VT1、第二晶體管VT2和開關(guān)單元2都處于導(dǎo)通狀態(tài)，高電壓源Hv的輸出電壓就加在步進(jìn)電機(jī)上，同時(shí)低電壓源Ea的輸出電壓也加在步進(jìn)電機(jī)上。這樣，步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流上升就很快，見圖2。通過設(shè)置定時(shí)電路來控制短時(shí)間脈沖提供裝置4的輸出時(shí)間，使得當(dāng)該電流上升到驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的額定電流值時(shí)，第一晶體管VTl和第二晶體管VT2剛好截止，即短時(shí)間脈沖提供裝置4輸出的短時(shí)脈沖信號(hào)使得第二晶體管VT2的發(fā)射結(jié)電壓小于開啟電壓，集電極電壓反向偏置，從而使得該第二晶體管VT2截止，繼而導(dǎo)致第一晶體管VTl截止。在第一晶體管VTl和第二晶體管VT2都截止時(shí)，只有低電壓源Ea的輸出電壓加在步進(jìn)電機(jī)上，以便讓步進(jìn)電機(jī)持續(xù)工作。
[0017]本發(fā)明所提供的提高步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流上升特性的裝置，其通過控制第一晶體管VTl和第二晶體管VT2的導(dǎo)通和截止，來控制電壓的輸出方式。即，當(dāng)?shù)谝痪w管VTl和第二晶體管VT2導(dǎo)通時(shí)，由高電壓源Hv和低電壓源Ea同時(shí)給步進(jìn)電機(jī)供電，以便使得步進(jìn)電機(jī)能夠快速啟動(dòng)；當(dāng)?shù)谝痪w管VTl和第二晶體管VT2截止時(shí)，由低電壓源Ea給步進(jìn)電機(jī)供電，以便讓步進(jìn)電機(jī)持續(xù)工作，重復(fù)上述工作就可以獲得平穩(wěn)的運(yùn)行特性。
[0018]本發(fā)明所采用的各自元器件的參數(shù)值可以根據(jù)具體的應(yīng)用來確定，這里舉例說明一組在實(shí)踐中使用的元器件的參數(shù)值，第一電阻Rl的阻150歐姆，第二電阻R2的阻值為470歐姆，第三電阻R3的阻值為1000歐姆，第四電阻R4的阻值為1000歐姆，第五電阻R5的阻值為4700歐姆，電容器C的電容值為10 u F，可變電阻器RT的阻值范圍為0-100歐姆。
[0019]本發(fā)明在步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)同時(shí)使用高電壓源和低電壓源，可以使得步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流快速上升，等到該電流上升到步進(jìn)電機(jī)的額定電流值時(shí)，通過切換電壓供電，由低電壓源Ea給步進(jìn)電機(jī)供電，以便讓步進(jìn)電機(jī)持續(xù)工作。本發(fā)明采用電壓切換方法可以改善步進(jìn)電機(jī)的響應(yīng)特性曲線，改善步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流上升特性。
[0020]由圖2可知步進(jìn)電機(jī)的電流的波形非常接近矩形，這樣的電流特性曲線達(dá)到了本發(fā)明的設(shè)計(jì)要求。
[0021]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解本發(fā)明可以以本文中所述的那些以外的、沒有偏離本發(fā)明的精神和本質(zhì)特性的特定形式來執(zhí)行。因此，所有方面的上述實(shí)施方式應(yīng)當(dāng)被解釋為例示的而不是限制性的。本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)由所附權(quán)利要求書和它們的法律等同物來確定，而不是由上述描述來確定，并且所有落入所附權(quán)利要求書的含義和等同范圍之內(nèi)的改變都將包括進(jìn)來。
[0022]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，在所附權(quán)利要求書中沒有顯示地互相引用的權(quán)利要求可以組合起來，作為本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，或者被包括而在提交本申請(qǐng)之后通過之后的修改而成為新權(quán)利要求。
[0023]本發(fā)明的方式
[0024]以用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式已經(jīng)描述了各種實(shí)施方式。
[0025]工業(yè)應(yīng)用性
[0026]如根據(jù)上述描述所顯而易見的，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，可以對(duì)本發(fā)明做出各種修改和變型，而不偏離本發(fā)明的精神或范圍。因此，旨在本發(fā)明覆蓋落入所附權(quán)利要求書和它們的等同物的范圍之內(nèi)的修改例和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種提高步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流上升特性的裝置，其包括: 脈沖與高電平觸發(fā)裝置、開關(guān)單元、觸發(fā)脈沖穩(wěn)定裝置、短時(shí)間脈沖提供裝置、步進(jìn)電機(jī)、低電壓源、高電壓源、第一晶體管、第二晶體管、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、可變電阻、電容器、和5V電壓源； 其中所述高電壓源的負(fù)極接地，其正極連接第一晶體管的發(fā)射極和第二電阻的一端，該第二電阻的另一端連接第三電阻的一端和第一晶體管的基極，該第一晶體管的集電極連接步進(jìn)電機(jī)的第一輸入端，該第三電阻的另一端連接第二晶體管的集電極，該第二晶體管的發(fā)射極接地，該第二晶體管的基極連接第四電阻的一端和第五電阻的一端，該第五電阻的另一端接地，該第四電阻的另一端連接至短時(shí)間脈沖提供裝置的輸出端，所述可變電阻的一端和滑動(dòng)觸頭一起連接5V電壓源，其另一端連接第一電阻的一端，該第一電阻的另一端分別連接電容器的一端和短時(shí)間脈沖提供裝置的第一輸入端，該電容器的另一端接地，所述脈沖與高電平觸發(fā)裝置的第一輸出端連接所述接觸發(fā)脈沖穩(wěn)定裝置的一個(gè)輸入端，所述脈沖與高電平觸發(fā)裝置的第二輸出端連接所述開關(guān)單元的一個(gè)輸入端，該開關(guān)單元的輸出端連接步進(jìn)電機(jī)的第二輸入端，所述接觸發(fā)脈沖穩(wěn)定裝置的輸出端連接所述短時(shí)間脈沖提供裝置的第二輸入端，低電壓源的正極連接步進(jìn)電機(jī)的第三輸入端以給步進(jìn)電機(jī)供電，負(fù)極接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的提高步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流上升特性的裝置，其特征在于第一晶體管是PNP晶體管，第二晶體管是NPN晶體管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的提高步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流上升特性的裝置，其特征在于低電壓源為8V，高電壓源為24V，第一電阻的阻值為150歐姆，第二電阻的阻值為470歐姆，第三電阻的阻值為1000歐姆，第四電阻的阻值為1000歐姆，第五電阻的阻值為4700歐姆，電容器C的電容值為10 u F，可變電阻器RT的阻值范圍為0-100歐姆。
【文檔編號(hào)】H02P8/10GK103560729SQ201310504078
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】李澤智, 王啟銀, 臧天權(quán), 趙睿, 張堯, 蘇彥軍, 張小龍, 張博然 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 山西省電力公司大同供電分公司