[实用新型]步进电机控制器

说明书

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，涉及一种步进电机控制器，特别是一种工业缝纫机上的混合式四相六线步进电机控制器。

背景技术

在现有技术中，工业缝纫机广泛地使用步进电机，特别是混合式四相六线步进电机，作为X、Y方向的动力源。在步进电机驱动控制中，一般是采用单片机配合专用的步进电机驱动控制器来实现，这存在成本较高、各个环节搭配不便等问题。因而一般的工业缝纫机控制系统中，采用单片机外加驱动元件的方案，为了提高工业缝纫机的运行精度，需要对步进电机进行细分，因此控制步进电机需要严格的时序关系。但是工业缝纫机控制系统本身是一个高速复杂的系统，需要处理大量的其它任务，因此如把步进电机控制集成到单片机中进行处理，不仅增加了单片机的运算负担，占用了大量单片机资源，而且经常造成步进电机运行失控。

CPLD为Complex Programmable Logic Device的简称，为复杂可编程逻辑器件，属于大规模集成电路范围，是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。CPLD器件具有速度快、功耗低、保密性好、程序设计灵活、抗干扰能力强、与外围电路接口方便等特点。CPLD把接收到的数据转换成步进电机实际的控制信号(运转方向、运转速度等)输出给电机的驱动电路。这样的好处是外部单片机与CPLD各行其是。外部单片机可以专注于其它复杂的数据处理，不必占用过多的CPU资源去直接控制电机，也减小了由此引入干扰的可能性；CPLD只需把外部单片机传送过来的信息转换成电机的控制信号。这样就发挥了单片机和CPLD两者的优点。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的技术所存在的上述问题，而提供一种能够克服现有缝纫机系统中步进电机运行时的丢步、失控等现象步进电机控制器。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种步进电机控制器，包括一控制器以及与其相连接的步进电机的驱动电路，其特征在于，所述的控制器包括CPLD，所述的CPLD内部分别设置有用于对相应于正反转向的输入脉冲进行计数的计数器、用于提供细分的时间常数的定时器、用于实现CPLD的I/O口的模拟量输出的DAC以及用于避免驱动电路中上下桥的同时开启而造成电路短路死区控制器，所述的CPLD信号输入端与外部单片机相连接，输出端与驱动电路相连接。

在上述的步进电机控制器中，所述的驱动电路为恒流斩波驱动电路，所述恒流斩波驱动电路包括斩波脉宽调制器，及多个独立电路，所述斩波脉宽调制器形成斩波控制，所述多个独立电路的功放电路最终接入步进电机每相绕组中。

在上述的步进电机控制器中，所述的斩波脉宽调制器由电流检测和控制电路所组成，包括由运算放大器构成的施密特电路作电压比较器及脉宽调制电路，所述电压比较器在脉宽调制芯片UPC494内部，分别输入表示绕组电流的取样电压和表示设定电流值的预设电压，所述电流值的预设电压可由CPLD进行设定，可实现步进电机的零电流、半电流、全电流设定，同时能够使步进电机处在不同的工作状态，所述脉宽调制电路在脉宽调制芯片UPC494内部，形成高频的PWM波形。

在上述的步进电机控制器中，所述的CPLD的输入端连接有从外部单片机的输入信号A、B、C、D作为四位一个字节的并行数据总线以及EN、ACK作为通信控制信号输入端，所述的CPLD根据输入数据信号输出相应的工作状态。

这里外部单片机发送3个字节的数据(前两个字节数据包括速度、方向控制、控制使能、半流/全流信息，和校验字节)，当CPLD检测到EN从高到低的跳变表示传进数据开始，每个字节的有效数据出现在CPLD时钟的上升沿，ACK为CPLD的应答信号，当CPLD接收完数据后进行和校验，如果不对则把ACK拉高，通知外部单片机重新开始送数据，当CPLD接收到正确的数据后就把它转换成步进电机的物理运动，直到接收到新的控制数据。

在上述的步进电机控制器中，所述的定时器先判断是否到定时时间，若到定时时间，则从预先设定的脉冲环形分配表和八细分函数表中读取数据，再根据读取的数据，输出相应的工作状态。

在上述的步进电机控制器中，所述的步进电机是四相混合式步进电机，引出线为四相六线。

在上述的步进电机控制器中，所述的恒流斩波驱动电路中二极管D5、D6，稳压二级管D7、D8、D9，三极管Q9、Q10，组成续流电路。

在上述的步进电机控制器中，所述的恒流斩波驱动电路中U3的15脚接电阻R4，其16脚接电阻R3，电阻R3、R4并联接到三极管Q1。