CN107689756A - 一种医用步进电机加减速行程控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种医用步进电机加减速行程控制方法，包括主控制器模块，电源模块，步进电机驱动模块，具有长度或角度的步进电机，四组槽型光电开关，联动装置及挡片。主控制器通过脉冲调整、细分控制的方式控制步进电机驱动器进而驱动步进电机；所述控制器通过获取四路槽型光电开关的状态，判断步进电机行程控制的具体位置，进而做出相应的自检、启停、加减速等具体的控制命令。本发明无需复杂的控制程序算法，功能多样可实现开机电机位置状态自检、限位、零位、冗余保护及硬件触发的步进电机加减速行程控制等功能。
Description
技术领域：本发明涉及医用运动控制领域，尤其是一种医用步进电机的控制方法。
技术背景：
在医学科研及医疗检验方面自动化程度和精确度要求越来越高。如检测样品的自动进样、定量摄取都需要严格的长度行程控制要求。如何快速可靠且低成本的实现高精度的行程控制重要的使用价值。由于医用检测仪器的自动化的大趋势，而由步进电机驱动的角度和行程控制成为最基本的组成模块。现有涉及医用自动化的行程控制器件多为国外进口，价格高昂控制复杂，对于自动化医用检测仪器的研发，维修来讲是一笔不小的负担。
发明内容：
为了克服现有技术的成本高昂控制复杂的特点，本发明提供了一种医用步进电机加减速行程控制方法。
一种医用步进电机加减速行程控制方法，步进电机一侧设置有行程控制板，步进电机上设置有丝杆，丝杆上连接有滑块连杆装置，滑块连杆装置上设置有挡片，行程控制板上设置有四个槽型光电开关，其中上限位设置两个，槽型光电开关一和槽型光电开关二，下限位设置两个，槽型光电开关三和槽型光电开关四，当滑块连杆装置上的挡片运动至槽型光电开关上的槽之间时，槽型光电开关产生一个电平触发信号，步进电机连接主控制器模块、电源模块和步进电机驱动模块，控制步进电机包括以下步骤：
步骤1：装置上电启动后，主控器模块先自检，根据各个槽型光电开关的状态判断当前电机位置状态；
步骤2：如果上限位的槽型光电开关一处于触发状态，则主控制器判断当前位置为正常初始状态；
步骤3：如果上限位的槽型光电开关一未处于触发状态，主控制器判断电机处于非零位状态，主控制器控制电机运行至初始状态；
步骤4：主控制器发出电机运行指令，电机低速启动，当挡片运行至槽型光电开关二上的槽之间，槽型光电开关二产生触发信号时，电机加速至匀速运行，当挡片运行至槽型光电开关三上的槽之间，槽型光电开关三产生触发信号时，则电机减速运行，当挡片运行至槽型光电开关四上的槽之间，槽型光电开关四产生触发信号时，则电机停止运行。
所述主控制模块采用ARM微控制芯片，ARM微控制芯片具有RS232串口或SPI或IIC或CAN或RJ45或USB通信接口。
所述的电源模块包括给主控制器模块供电部分以及给步进电机驱动模块供电部分。
本发明的有益效果:
1.系统集成度高，集成ARM主控芯片，步进电机驱动电路、槽型光电开关以及加减速行程控制装置及其控制方法。
2.功能多样，该套装置可用于行程控制，也可作为限位的冗余保护装置以及步进电机的驱动装置。
3．简单可靠，装置所采用的无论是控制器以及光电开关等都是常用的电子装置，价格低廉，控制方法简单有效。
4．易于系统集成，结合主控芯片提供的通信接口，可以方便的接入到其他仪器仪表设备中，为自动化医用检测仪器的开发提供方便。
附图说明：
图1为本发明的系统结构示意图。
图2为本发明控制板和电机装置示意图。
图3步进电机驱动模块示意图。
图4为本发明零位、限位、加减速控制流程图。
具体实施方式：
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图与实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种医用步进电机加减速行程控制方法，步进电机6一侧设置行程控制板10，步进电机6上设置有丝杆8，丝杆8上连接有滑块连杆装置5，滑块连杆装置用于带动其他设备，如进样针、定量注射器等；滑块连杆装置5上设置有挡片7，行程控制板10上设置有四个槽型光电开关，其中上限位设置两个，槽型光电开关一1和槽型光电开关二2，下限位设置两个，槽型光电开关三3和槽型光电开关四4，当滑块连杆装置上的挡片7运动至槽型光电开关上的槽之间时，槽型光电开关产生一个电平触发信号，步进电机6连接主控制器模块、电源模块和步进电机驱动模块，控制步进电机包括以下步骤：
步骤1：装置上电启动后，主控器模块先自检，根据各个槽型光电开关的状态判断当前电机位置状态；
步骤2：如果上限位的槽型光电开关一1处于触发状态，则主控制器判断当前位置为正常初始状态；
步骤3：如果上限位的槽型光电开关一1未处于触发状态，主控制器判断电机处于非零位状态，主控制器控制电机运行至初始状态；
步骤4：主控制器发出电机运行指令，电机低速启动，当挡片7运行至槽型光电开关二2上的槽之间，槽型光电开关二2产生触发信号时，电机加速至匀速运行，当挡片7运行至槽型光电开关三3上的槽之间，槽型光电开关三3产生触发信号时，则电机减速运行，当挡片7运行至槽型光电开关四4上的槽之间，槽型光电开关四4产生触发信号时，则电机停止运行。
槽型光电开关共四个，其中上限位两个，下限位两个，槽型光电开关由红外线发射管和红外线接收管组合而成，其作用实在滑块装置上的挡片运动至槽型光电开关上的槽之间时，槽型光电开关产生一个电平触发信号，该信号与槽型光电开关原始状态之间的信号相反，主控制器接收到该信号时判断当前的位置或运行状态，进而做出相应的控制命令，所述的四个槽型光电开关作用两个：一、有上下各两组开关作为上下限位，当其中某一个上限位或者下限位的光电开关出现故障时，另外一个起到冗余保护的作用；第二、作为步进电机加速或减速的触发信号，步进电机一般需要一定的低频率启动，在固定行程上运动时，加减速需要进行测算，软件实现过程复杂，本装置的四个槽型光电开关中的光电开关一1和光电开关四4可作为上下限位开关，光电开关二2和光电开关三3可作为加减速触发信号，当对应的光电触发时，主控制器根据运行的方向和状态做出相应的加速或减速命令。
主控制模块采用ARM微控制芯片，ARM微控制芯片具有RS232串口或SPI或IIC或CAN或RJ45或USB通信接口，可方便接入到其他自动控制装置或自动化检测仪器中，以此实现一种简单有效的医用行程控制。电源模块包括给主控制器模块供电部分以及给步进电机驱动模块供电部分。步进电机驱动模块可驱动两相四线的步进电机，最大驱动电流达到3A以上，可根据控制器输出的脉冲以及细分控制脚控制电机转动速度，根据方向控制脚控制电机转动方向，根据使能控制脚控制电机的通断启停。
Claims (3)
1.一种医用步进电机加减速行程控制方法，其特征在于，步进电机（6）一侧设置有行程控制板（10），步进电机（6）上设置有丝杆（8），丝杆（8）上连接有滑块连杆装置（5），滑块连杆装置（5）上设置有挡片（7），行程控制板（10）上设置有四个槽型光电开关，其中上限位设置两个，槽型光电开关一（1）和槽型光电开关二（2），下限位设置两个，槽型光电开关三（3）和槽型光电开关四（4），当滑块连杆装置上的挡片（7）运动至槽型光电开关上的槽之间时，槽型光电开关产生一个电平触发信号，步进电机（6）连接主控制器模块、电源模块和步进电机驱动模块，控制步进电机包括以下步骤：
步骤1：装置上电启动后，主控器模块先自检，根据各个槽型光电开关的状态判断当前电机位置状态；
步骤2：如果上限位的槽型光电开关一（1）处于触发状态，则主控制器判断当前位置为正常初始状态；
步骤3：如果上限位的槽型光电开关一（1）未处于触发状态，主控制器判断电机处于非零位状态，主控制器控制电机运行至初始状态；
步骤4：主控制器发出电机运行指令，电机低速启动，当挡片（7）运行至槽型光电开关二（2）上的槽之间，槽型光电开关二（2）产生触发信号时，电机加速至匀速运行，当挡片（7）运行至槽型光电开关三（3）上的槽之间，槽型光电开关三（3）产生触发信号时，则电机减速运行，当挡片（7）运行至槽型光电开关四（4）上的槽之间，槽型光电开关四（4）产生触发信号时，则电机停止运行。
2.根据权利要求书1所述的一种医用步进电机加减速行程控制方法，其特征在于，所述主控制模块采用ARM微控制芯片，ARM微控制芯片具有RS232串口或SPI或IIC或CAN或RJ45或USB通信接口。
3.根据权利要求书1所述的一种医用步进电机加减速行程控制方法，其特征在于，所述的电源模块包括给主控制器模块供电部分以及给步进电机驱动模块供电部分。
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