CN104617713A - 密闭环境下工作的步进电机断电位移恢复系统 - Google Patents

Abstract

一种密闭环境下工作的步进电机断电位移恢复系统，用于采用增量型编码器的步进电机，包括由电源和温差发电片并联连接供电的控制器、磁性随机存储器和编码器，其中，控制器通过CS线及I2C总线与磁性随机存储器连接，编码器通过总线与控制器和磁性随机存储器连接，温差发电片通过贴置于其两侧的导热硅片夹置于位移恢复系统的箱体与步进电机之间；在电源断电瞬间，温差发电片利用步进电机工作发热与箱体产生的温差对系统短时供电，及时将编码器信息读入磁性随机存储器，当电源恢复后通过读取磁性随机存储器内的编码器信息恢复步进电机的位移信息。本发明解决了增量式编码器断电后零位缺失的难题，结构简单、性价比高，具有应用范围广、可靠性高和工作寿命长的优点。

Description

密闭环境下工作的步进电机断电位移恢复系统

技术领域

本发明涉及步进电机的数据恢复系统，具体涉及一种密闭环境下工作的步进电机断电位移恢复系统，属于步进电机技术领域。

背景技术

步进电机通常与编码器配合工作，通过编码器能够获取步进电机的实际位移。编码器可分为增量型编码器和绝对型编码器。绝对性编码器的每个位置对应一个确定的数字码，因此具有数据可靠性高、掉电后位置信息不丢失的优点，但由于步进电机往往要运行多圈，而多圈绝对性编码器通常受到圈数限制并且价格昂贵，因此目前应用仍不是十分广泛。对于增量式编码器来说，位置信息是通过从零位标记开始计算的脉冲数量来确定的，因此，当电源断开时，若没有瞬时记录并保存电机的位移信息，则当电源再次接通时，控制器将失去电机当时的实际位移。

对于采用增量型编码器的步进电机，为了防止电机掉电后位移信息的缺失，通常的做法是设置参考点，通过开机后步进电机的寻零来保证初始零位的一致。但这种方法仅适用于机构形成不大的系统，同时还增加了由归零故障导致系统故障的风险,此外系统结构的复杂性和整体成本也将大大增加。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种密闭环境下工作的步进电机断电位移恢复系统，适用于在密闭环境下使用的采用增量型编码器的步进电机，当断电后能够恢复位移信息，本发明结构简单、性价比高，具有应用范围广、可靠性高和寿命长(无限次数据恢复)的优点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种密闭环境下工作的步进电机断电位移恢复系统，用于采用增量型编码器的步进电机，其特征在于：所述位移恢复系统包括由电源和温差发电片并联连接供电的控制器、磁性随机存储器和编码器，所述控制器通过CS线及I2C总线与所述磁性随机存储器连接，所述编码器通过总线与所述控制器和磁性随机存储器连接，所述温差发电片通过贴置于其两侧的导热硅片夹置于所述位移恢复系统的箱体与步进电机之间；

在所述电源断电瞬间，所述温差发电片利用所述步进电机工作发热与所述箱体产生的温差对系统短时供电，及时将所述编码器信息读入所述磁性随机存储器，当电源恢复后通过读取所述磁性随机存储器内的编码器信息恢复所述步进电机的位移信息。

进一步地，所述的一导热硅片的一侧与所述步进电机连接，另一侧与所述温差发电片的吸热端连接，另一导热硅片的一侧与所述箱体连接，另一侧与所述温差发电片的散热端连接。

进一步地，所述的温差发电片在40℃温差下能够产生2.2V电压和390mA电流。

进一步地，所述的磁性随机存储器为MRAM。

与现有技术相比，本发明所述的密闭环境下工作的步进电机断电位移恢复系统增加设置了磁性随机存储器和温差发电片，利用步进电机工作时发热与箱体产生温差，通过温差发电片向系统供电，在电源断电瞬间将编码器信息读入磁性随机存储器，在电源恢复后通过读取磁性存储器内编码器信息恢复步进电机的位移信息，从而有效克服了增量式编码器断电后零位缺失的难题。本发明采用MRAM代替传统的EEPROM和FLASH存储器，从而寿命更长、读写速度更快、功耗更小，并且可实现真正意义上的无限次擦写；本发明采用温差发电片，能够满足短时同时向ARM、MRAM及编码器供电的要求。与传统的增设参考点的方法相比较，本发明有效利用了步进电机运行发热的特点，具有应用范围广、结构简单、工作寿命长的优点，提高了可靠性及经济性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中，1-电源，2-控制器，3-磁性随机存储器，4-编码器，5-步进电机，6-温差发电片，7-导热硅片，8-箱体。

具体实施方式

本发明用于采用增量型编码器的步进电机，请参阅图1，图示密闭环境下工作的步进电机断电位移恢复系统包括电源1、控制器2、磁性随机存储器3、编码器4、步进电机5、温差发电片6、二导热硅片7和箱体8。在所述电源1断电瞬间，所述温差发电片6利用所述步进电机5工作发热与所述箱体8产生的温差对系统短时供电，及时将所述编码器4的信息读入所述磁性随机存储器3，当电源1恢复后通过读取所述磁性随机存储器3内的编码器信息恢复所述步进电机5的位移信息。

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，以下实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

图1所示位移恢复系统中，所述控制器2通过CS线及I2C总线与所述磁性随机存储器3连接，所述编码器4通过总线与所述控制器2和磁性随机存储器3连接。所述控制器2为ARM，所述磁性随机存储器3为MRAM，该MRAM磁性随机存储器与传统存储器相比较，具有快速写入、高耐久性、无限次擦写以及低功耗的优点。正常工作时，所述控制器2、磁性随机存储器3和编码器4由所述电源1供电。同时所述控制器2、磁性随机存储器3和编码器4还与所述温差发电片6连接，该温差发电片6与所述电源1并联连接，当电源1不正常时，所述温差发电片6能够利用所述步进电机5工作时发热与所述箱体8产生的温差发电，在短时间内向所述位移恢复系统供电。

所述温差发电片6通过贴置于其两侧的二导热硅片7夹置于所述位移恢复系统的箱体8与步进电机5之间；所述的一导热硅片7的一侧与所述步进电机5连接，另一侧与所述温差发电片6的吸热端连接；另一导热硅片7的一侧与所述箱体8连接，另一侧与所述温差发电片6的散热端连接。所述温差发电片在40℃温差下能够产生2.2V电压和390mA电流，并且具有寿命长、电路连接简单的优点。

系统正常工作时，电源1同时给控制器2、磁性随机存储器3和编码器4供电；控制器2通过IO对电源1的电压进行采样，检测判断电源1是否正常供电，若正常，则不向磁性随机存储器3发送任何命令；编码器4通过总线直接将电机位移信息传递给控制器2。系统工作一段时间后，步进电机5发热并与箱体8产生温差，热量通过导热硅片7传递给温差发电片6，温差发电片6在温差作用下发电；一旦电源1发生失效，温差发电片6在短时间内作为临时电源向控制器2、磁性随机存储器3和编码器4供电；与此同时，控制器2检测到电源1失效，即刻通过CS线选通磁性随机存储器3，并通过I2C总线向磁性随机存储器3发送存储命令，磁性随机存储器3瞬时读取并保存编码器4的位移信息；当电源1恢复供电时，控制器2再次通过CS线选通磁性随机存储器3，并通过I2C总线读取磁性随机存储器3内存储的编码器信息，从而获得断电前步进电机5的位移信息。

本发明有效的利用了步进电机工作发热的特点，结构简单，性价比高，具有应用范围广、可靠性高和寿命长的优点。

Claims (4)

1.一种密闭环境下工作的步进电机断电位移恢复系统，用于采用增量型编码器的步进电机，其特征在于：所述位移恢复系统包括由电源和温差发电片并联连接供电的控制器、磁性随机存储器和编码器，所述控制器通过CS线及I2C总线与所述磁性随机存储器连接，所述编码器通过总线与所述控制器和磁性随机存储器连接，所述温差发电片通过贴置于其两侧的导热硅片夹置于所述位移恢复系统的箱体与步进电机之间；

在所述电源断电瞬间，所述温差发电片利用所述步进电机工作发热与所述箱体产生的温差对系统短时供电，及时将所述编码器信息读入所述磁性随机存储器，当电源恢复后通过读取所述磁性随机存储器内的编码器信息恢复所述步进电机的位移信息。

2.如权利要求1所述的密闭环境下工作的步进电机断电位移恢复系统，其特征在于：所述的一导热硅片的一侧与所述步进电机连接，另一侧与所述温差发电片的吸热端连接，另一导热硅片的一侧与所述箱体连接，另一侧与所述温差发电片的散热端连接。

3.如权利要求1所述的密闭环境下工作的步进电机断电位移恢复系统，其特征在于：所述的温差发电片在40℃温差下能够产生2.2V电压和390mA电流。

4.如权利要求1所述的密闭环境下工作的步进电机断电位移恢复系统，其特征在于：所述的磁性随机存储器为MRAM。