[发明专利]一种基于脉冲变频控制的步进电机控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于脉冲变频控制的步进电机控制系统及方法。解决现有步进电机的细分模式确定，步进固定，不能很好的降低电机运行噪音，减少电机运行抖动的问题。系统包括相连的MCU控制器、步进控制器、功率放大器和步进电机，步进控制器包括模式控制模块、脉冲变频模块、sin计数器和sin译码器。模式控制模块输出倍频至脉冲变频模块，脉冲变频模块根据倍频将输入脉冲进行变频处理。本发明摒弃了逐个脉冲累加一次步进值的细分控制，而是采用最小步进值，同时对输入脉冲进行变频处理，使得电机无论在哪种细分模式下都能以硬件最高精度细分运转，步进电机转动更静音、平稳、连贯。

技术领域

本发明涉及步进电机技术领域，尤其是涉及一种基于脉冲变频控制的步进电机控制系统及方法。

背景技术

目前细分驱动控制是提高步进电机运行精度，减小运行抖动和噪音的主流方法之一，通过有规律的设定流过电机线圈的电流大小，使原本一步运行的转动细分成多步运行，减小了步距角和步进震荡动能。常见的细分模式有半步模式、1/4步模式、1/8步模式等，即输入一个脉冲，步进电机分别转动1/2、1/4、1/8步距等。传统的步进电机控制系统如图1所示，由MCU控制器、步进控制器、功率放大器和步进电机组成。其细分驱动实现结构如图2所示，由模式控制器、sin计数器和sin译码器组成。方向控制输入设定sin计数器累加或者累减，脉冲输入设定sin计数器计数频率，模式控制模块设定sin计数器计数步进。步进控制器每接收到一个脉冲，sin计数器累加一次步进值，并通过sin译码器设定对应电流，步进电机转过对应步距角。但传统的细分模式模式确定，步进固定，还不能很好的降低电机运行噪音，减少电机运行抖动。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中步进电机的细分模式确定，步进固定，不能很好的降低电机运行噪音，减少电机运行抖动的问题，提供了一种基于脉冲变频控制的步进电机控制系统及方法。不用改变前级脉冲输入，采用最小步进值，同时对输入脉冲进行变频处理，步进电机能始终工作在最高硬件细分精度，提高了电机控制精度，也便于原有步进电机系统细分控制升级。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于脉冲变频控制的步进电机控制系统，包括MCU控制器、步进控制器、功率放大器和步进电机，MCU控制器发送脉冲和方向控制信息至步进控制器，步进控制器与功率放大器输入端连接，功率放大器输出端连接步进电机，所述步进控制器包括模式控制模块、脉冲变频模块、sin计数器和sin译码器，

模式控制模块：输入细分模式，根据输入细分模式步进控制器最高细分计算出倍频并发送至脉冲变频模块；

脉冲变频模块：根据倍频将输入脉冲进行变频处理，输出新脉冲至sin计数器；

sin计数器：获取方向控制信息，根据变频后的新脉冲累计步进值；其中方向控制信息用于设定sin计数器累加或者累减。

sin译码器：将累计的步进值设定为对应电流，通过功率放大器处理后传输给步进电机，由步进电机转换为对应步距角。

传统的细分模式模式确定，步进便固定，本发明摒弃了逐个脉冲累加一次步进值的细分控制，而是采用最小步进值，同时对输入脉冲进行变频处理，使得电机无论在哪种细分模式下都能以硬件最高精度细分运转，步进电机转动更静音、平稳、连贯。本发明提高了步进电机细分精度无需提高主控脉冲输入频率，可以便捷应用于原有步进电机控制系统细分控制升级。MCU控制器输出脉冲以及方向控制信息，sin译码器根据sin计数器计数值将其转换为对应电流，功率放大器对步进控制器输出电流进行放大，步进电机根据电流转换成对应步距角。

作为一种优选方案，所述脉冲变频模块包括宽度计数器、移位器、micstep计数器，宽度计数器连接移位器，移位器输入连接模式控制模块，移位器输出连接micstep计数器，micstep计数器输出连接sin计数器，