本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)，具體是一種電機通訊控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

步進電機是一種將離散的電脈沖信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)角位移或線位移的電磁機械裝置，它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比，是一種輸入與輸出脈沖對應(yīng)的增量驅(qū)動元件。它具有轉(zhuǎn)矩大、慣性小、響應(yīng)頻率高等優(yōu)點，已經(jīng)在工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。但其步矩角較大，一般為1.5"3°，往往滿足不了某些高精度定位、精密加工等方面的要求。

實現(xiàn)細分驅(qū)動是減小步矩角、提高步進分辨率、增加電機運行平穩(wěn)的一種行之有效的方法。目前步進電機細分驅(qū)動控制，多采用量化的梯形波、正弦波作為細分驅(qū)動的電流波形，但實際上這些電流波形一般在步進電機上均不能得到滿意的細分精度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種電機通訊控制系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種電機通訊控制系統(tǒng)，包括單片機、傳感器模塊、LED指示模塊、人機交互模塊、CAN總線通訊模塊、前級驅(qū)動電路、斬波比較電路、放大電路、濾波電路和D/A轉(zhuǎn)換器，所述單片機分別連接保護電路、無線通訊模塊、人機交互模塊、LED指示模塊、CAN總線通訊模塊、傳感器模塊、前級驅(qū)動電路、斬波比較電路和D/A轉(zhuǎn)換器，斬波比較電路還分別連接D/A轉(zhuǎn)換器另一端和光耦電路，光耦電路還連接濾波電路，濾波電路還連接放大電路，放大電路還連接步進電機，步進電機還分別連接功放電路和保護電路另一端，功放電路還連接前級驅(qū)動電路另一端；所述功放電路包括電阻R1、電容C1、三極管VT1、二極管D1和三極管VT2，所述電阻R1一端分別連接電阻R2、輸入信號Vi和三極管VT1基極，電阻R1另一端分別連接電容C1、三極管VT2發(fā)射極、三極管VT3發(fā)射極和輸出端Vo，三極管VT3集電極分別連接電容C2、電阻R3和電阻R2另一端并接地，電阻R3另一端分別連接電容C2另一端和三極管VT1發(fā)射極，三極管VT1集電極分別連接二極管D1負極、電容C4和三極管VT3基極，二極管D1正極連接電阻R5，電阻R5另一端分別連接電阻R4、電容C4另一端和三極管VT2基極，電阻R4另一端分別連接電容C1另一端和電阻R6，電阻R6另一端分別連接三極管VT2集電極和電源VCC；所述電源VCC電壓為5V。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述傳感器模塊采用霍爾傳感器。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述單片機采用STM32系列。

作為本發(fā)明再進一步的方案：所述人機交互模塊為觸摸屏模塊。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明電機通訊控制系統(tǒng)能夠適應(yīng)大多數(shù)中小微型步進電機的可變細分控制較高細分步距角精度及平滑運行等要求，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，體積小，非常適合推廣使用。

附圖說明

圖1為電機通訊控制系統(tǒng)的電路原理框圖；

圖2為電機通訊控制系統(tǒng)中功放電路的電路圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1~2，本發(fā)明實施例中，一種電機通訊控制系統(tǒng)，包括單片機、傳感器模塊、LED指示模塊、人機交互模塊、CAN總線通訊模塊、前級驅(qū)動電路、斬波比較電路、放大電路、濾波電路和D/A轉(zhuǎn)換器，所述單片機分別連接保護電路、無線通訊模塊、人機交互模塊、LED指示模塊、CAN總線通訊模塊、傳感器模塊、前級驅(qū)動電路、斬波比較電路和D/A轉(zhuǎn)換器，斬波比較電路還分別連接D/A轉(zhuǎn)換器另一端和光耦電路，光耦電路還連接濾波電路，濾波電路還連接放大電路，放大電路還連接步進電機，步進電機還分別連接功放電路和保護電路另一端，功放電路還連接前級驅(qū)動電路另一端；所述功放電路包括電阻R1、電容C1、三極管VT1、二極管D1和三極管VT2，所述電阻R1一端分別連接電阻R2、輸入信號Vi和三極管VT1基極，電阻R1另一端分別連接電容C1、三極管VT2發(fā)射極、三極管VT3發(fā)射極和輸出端Vo，三極管VT3集電極分別連接電容C2、電阻R3和電阻R2另一端并接地，電阻R3另一端分別連接電容C2另一端和三極管VT1發(fā)射極，三極管VT1集電極分別連接二極管D1負極、電容C4和三極管VT3基極，二極管D1正極連接電阻R5，電阻R5另一端分別連接電阻R4、電容C4另一端和三極管VT2基極，電阻R4另一端分別連接電容C1另一端和電阻R6，電阻R6另一端分別連接三極管VT2集電極和電源VCC；所述電源VCC電壓為5V。所述傳感器模塊采用霍爾傳感器。所述單片機采用STM32系列。所述人機交互模塊為觸摸屏模塊。

本發(fā)明的工作原理是：步進電動機的細分控制，從本質(zhì)上講是通過對步進電機的勵磁繞組中的電流控制，使步進電動機內(nèi)部的合成磁場為均勻的圓形旋轉(zhuǎn)磁場，從而實現(xiàn)步進電動機步矩角的細分。一般情況下，合成磁場矢量的幅值決定了步進電動機旋轉(zhuǎn)力矩的大小，相鄰兩個合成磁場矢量之間的夾角大小決定了步矩角的大小。因此，想要實現(xiàn)對步進電機的恒力矩均勻細分控制，必須合理控制步進電機繞組中的電流，使電動機內(nèi)部合成磁場的幅值恒定，而且每個進給脈沖所引起的合成磁場的角度變化也要均勻。我們知道在空間彼此相差2π/m的m 相繞組，分別通以相位上差2π/m而幅值相同的正弦電流，則合成的電流矢量便在空間做旋轉(zhuǎn)運動，且幅值保持不便。這一點對于反映式步進電動機來說比較困難，因為反應(yīng)式步進電動機來說比較困難，因為反映式步進電動機的旋轉(zhuǎn)磁場只與繞組電流的絕對值有關(guān)，而與電流的正反流向無關(guān)。

本發(fā)明是由單片機輸出儲存的細分電流控制信號，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號，再取樣信號進行比較，形成斬波控制信號，控制各功率管前級驅(qū)動電路的導(dǎo)通和關(guān)斷，實現(xiàn)繞組中電流的閉環(huán)控制，從而實現(xiàn)步矩的精確細分。

請參閱圖1，受控步進電機的細分倍數(shù)、運行脈沖、正反轉(zhuǎn)、運行速度、單次運行線位移、啟/停等的控制即可由人機交互模塊輸入控制，也可通過上位機的串行通信接口由上位機設(shè)置。LED顯示模塊提供當(dāng)前通電電機、機電流大小、電機運行時間、正反轉(zhuǎn)、當(dāng)前運行速度、線位移及相關(guān)計數(shù)等的顯示，并將工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)傳送給上位機。

傳感器模塊用于檢測計數(shù)器的當(dāng)前值，單片機的主要功能是輸出儲存的細分電流控制信號進行D/A轉(zhuǎn)換，根據(jù)轉(zhuǎn)換精度的要求，D/A轉(zhuǎn)換器即可以選擇8位的，也可以選擇12位的，下面以MAX516作為D/A轉(zhuǎn)換器進行詳細說明。

工作中，步進電機控制信號的D/A轉(zhuǎn)換值輸入到MAX516內(nèi)部各比較器COMPi的同向輸入端，步進電機繞組電流取樣信號Ui輸入到COMPi的反向輸入端，斬波恒流驅(qū)動采用固定頻率的方波與比較器輸出信號調(diào)制成斬波控制信號，控制步進電機繞組的通電時間，使反饋電壓始終跟隨D/A轉(zhuǎn)換器輸出的控制電壓，合理選擇續(xù)流回路就可使步進電機繞組中的電流值在一定的平均值上下波動，且波動范圍不大。

調(diào)制用方波信號頻率為21.7KHz，由STM32系列的P2.5/PWM端產(chǎn)生，且各相是同頻斬波，不會產(chǎn)生差拍現(xiàn)象，所以消除了電磁噪聲。

圖2為功放電路圖，功放電路包括電阻R1、電容C1、三極管VT1、二極管D1和三極管VT2，所述電阻R1一端分別連接電阻R2、輸入信號Vi和三極管VT1基極，電阻R1另一端分別連接電容C1、三極管VT2發(fā)射極、三極管VT3發(fā)射極和輸出端Vo，三極管VT3集電極分別連接電容C2、電阻R3和電阻R2另一端并接地，電阻R3另一端分別連接電容C2另一端和三極管VT1發(fā)射極，三極管VT1集電極分別連接二極管D1負極、電容C4和三極管VT3基極，二極管D1正極連接電阻R5，電阻R5另一端分別連接電阻R4、電容C4另一端和三極管VT2基極，電阻R4另一端分別連接電容C1另一端和電阻R6，電阻R6另一端分別連接三極管VT2集電極和電源VCC；

（1）當(dāng)輸入信號Vi為直流信號時，電源VCC接通后，三極管VT1、VT2和VT3并不是同時導(dǎo)通的，電源VCC首先經(jīng)R6、R4為VT2提供基極電流而使VT2導(dǎo)通，VT2導(dǎo)通后，它的發(fā)射極電流一路經(jīng)R1為VT1提供基極電流而使VT1導(dǎo)通，VT1導(dǎo)通后，VT3的基極電流才能通過VT1的C-E極、R3到地而導(dǎo)通，從而使VT3導(dǎo)通，輸出端Vo輸出放大的直流信號。

（2）當(dāng)輸入信號Vi為交流信號時，交流信號送到VT1基極，放大后從集電極輸出，由于集電極和基極是反相關(guān)系，所以VT1集電極輸出的信號與基極信號極性相反，當(dāng)Vi正半周信號經(jīng)VT1放大后，從集電極輸出變?yōu)樨摪胫苄盘?，該信號使A點電壓下降，經(jīng)D1和R5后，B點電壓也下降，VT2截止，A點電壓下降會使VT3導(dǎo)通程度深，進入正常放大狀態(tài)，有放大的電流從輸出端Vo輸出；Vi的負半周信號流程與上述流程類似，所以，當(dāng)Vi的正負半周信號加入電路時，VT2和VT3交替工作，有完整的放大的信號從輸出端Vo輸出。

本發(fā)明實現(xiàn)的控制系統(tǒng)，最高細分達到256細分，能夠適應(yīng)大多數(shù)中小微型步進電機的可變細分控制較高細分步距角精度及平滑運行等要求。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。