[发明专利]基于步进电机和光电开关的随动控制装置

说明书

本发明涉及一种基于步进电机和光电开关的随动控制装置，其中，包括：FPGA包括：步进电机控制模块，通过DSP发送的电机转速值，实时转化为可控制步进电机的脉冲信号，脉冲信号上升沿有效，通过每秒产生脉冲个数控制电机运行步数；光电开关信号滤波模块，对两个光电开关输入信号进行滤波，以消除干扰；角度计数及修正模块，对步进电机转动步数进行累计，正转时累加，反转时累减，并通过光电开关信号对当前累计步数值进行修正；DSP上电后执行整个运动范围转动，寻找零位，并记录零位位置；DSPb)根据FPGA反馈的当前角度值与目标位置，通过PID算法生成步进电机的速度值，并发送给FPGA。

技术领域

本发明涉及一种随动控制装置，特别涉及基于步进电机和光电开关的随动控制装置。

背景技术

基于角位置的闭环控制技术已在现代设备中广泛应用，其技术方案大都采用有刷/无刷直流力矩电机和角位置传感器实现，其中常用的角位置传感器有旋转变压器、光栅码盘、电位器、霍尔传感器四大类，采购价格都在几百至数万元不等，这大大增加了控制系统的成本支出。因此，设计一款结构简单，低成本的随动控制装置显得十分必要。

步进电机具有转矩大、惯性小、响应频率高等优点，因此具有瞬间起动与急速停止的优越特性。其输出的转角或位移精度高,误差不会积累，是用作控制系统的理想器件。

基于角位置的闭环控制技术已在现代设备中广泛应用，其技术方案大都采用有刷/无刷直流力矩电机和角位置传感器实现，其中常用的角位置传感器有旋转变压器、光栅码盘、电位器、霍尔传感器四大类，采购价格都在几百至数万元不等，这大大增加了控制系统的成本支出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于步进电机和光电开关的随动控制装置，用于解决上述现有技术的不足。

本发明一种基于步进电机和光电开关的随动控制装置，其中，包括控制电路板、步进电机以及光电开关；控制电路板的核心处理器采用DSP和FPGA共同完成；FPGA包括：步进电机控制模块，通过 DSP发送的电机转速值，实时转化为可控制步进电机的脉冲信号，脉冲信号上升沿有效，通过每秒产生脉冲个数控制电机运行步数；光电开关信号滤波模块，对两个光电开关输入信号进行滤波，以消除干扰；角度计数及修正模块，对步进电机转动步数进行累计，正转时累加，反转时累减，并通过光电开关信号对当前累计步数值进行修正；DSP上电后执行整个运动范围转动，寻找零位，并记录零位位置；DSPb) 根据FPGA反馈的当前角度值与目标位置，通过PID算法生成步进电机的速度值，并发送给FPGA。

根据本发明的基于步进电机和光电开关的随动控制装置的一实施例，其中，步进电机控制模块可设置步进电机工作状态为使能、运行方向和电流选择，同时通过DSP下发的速度指令控制步进电机转速。

根据本发明的基于步进电机和光电开关的随动控制装置的一实施例，其中，对于脉冲电平小于10us的信号认为是干扰信号，予以滤除。

根据本发明的基于步进电机和光电开关的随动控制装置的一实施例，其中，光电开关信号滤波模块当两个输入信号有高低电平变化时，分别进行10us的采样计数处理，若10us内出现相反电平，则计数器清零，直到计数器计满10us则认为信号稳定。

根据本发明的基于步进电机和光电开关的随动控制装置的一实施例，其中，角度计数及修正模块的角度计数由计数器实现，首先判定信号确定电机运行方向，累加或累减；通过检测信号上升沿对计数器加和减操作，角度修正通过检测信号实现，并对计数器修正。

根据本发明的基于步进电机和光电开关的随动控制装置的一实施例，其中，步进电机选用两相式步进电机。

根据本发明的基于步进电机和光电开关的随动控制装置的一实施例，其中，光电开关共2个，安装在电机侧，2个光电开关配合挡片使用，挡片与光电开关组合能够实现-4°、+4°、-22°以及+22°的位置切入切出响应。