CN110142965A - 伺服电机驱动电路及3d打印装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种伺服电机驱动电路及3D打印装置，通过运动控制器与定时器连接，用于向定时器发送驱动使能信号；脉冲周期提供单元与定时器和第一比较单元连接，用于在每个脉冲周期开始时刻向定时器和第一比较单元发送脉冲周期值；定时器与第一比较单元连接，用于在驱动使能信号的使能期间，响应接收到的脉冲周期值进行初始化，以脉冲周期值为计时周期进行循环计时，将计时时长发送至第一比较单元；第一比较单元用于根据预设占空比、脉冲周期值和计时时长，获取满足预设占空比的当前电平信息，并根据当前电平信息向伺服电机发送高电平或者低电平的驱动信号，从而实现对驱动信号在各脉冲周期中占空比的精确控制，提高伺服电机的运行连贯性。

Description

伺服电机驱动电路及3D打印装置
技术领域
本发明涉及驱动控制技术领域，尤其涉及一种伺服电机驱动电路及3D打印装置。
背景技术
现有的3D打印机通常包括字车和支撑平台，字车上安装有打印头，通常字车在伺服电机的驱动下在打印区域中维持匀速运动，在非打印区域中进行加速运动或减速运动，例如在进行目标物体打印之前字车需要做加速运动直到字车的移动速度达到打印区域中设定的速度值，在目标物体的当前打印区域完成后，字车需要做减速运动直到速度为0，之后再做加速运动进行下一区域的打印。因此需要根据运动需要而对伺服电机的加速、匀速和减速转动进行准确控制。
现有技术中，由单片机或计算机的软件控制伺服电机的转动，进而驱动字车交替进行加速、匀速和减速的运动。
然而，单片机或计算机输出脉冲的占空比不稳定，导致输出脉冲频率不准确，由此给移动部件的加减速移动造成不连贯的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种伺服电机驱动电路及3D打印装置，提高了驱动信号的占空比稳定性，从而提高了3D打印装置中移动部件的加减速移动的连贯性。
本发明实施例的第一方面，提供一种伺服电机驱动电路，包括：运动控制器、定时器、第一比较单元和脉冲周期提供单元；
所述运动控制器与所述定时器连接，用于向所述定时器发送驱动使能信号；
所述脉冲周期提供单元与所述定时器和所述第一比较单元连接，用于在每个脉冲周期开始时刻向所述定时器和所述第一比较单元发送脉冲周期值；
所述定时器与所述第一比较单元连接，用于在所述驱动使能信号的使能期间，响应接收到的所述脉冲周期值进行初始化，以所述脉冲周期值为计时周期进行循环计时，并将计时时长发送至所述第一比较单元；
所述第一比较单元用于根据预设占空比、所述脉冲周期值和所述计时时长，获取满足所述预设占空比的当前电平信息，并根据所述当前电平信息向伺服电机发送高电平或者低电平的驱动信号。
可选地，所述脉冲周期提供单元包括：锁存器、锁存触发单元以及周期控制单元；
所述周期控制单元与所述锁存器连接，用于接收脉冲周期更新信号，并响应所述脉冲周期更新信号向所述锁存器发送下一个脉冲周期的脉冲周期值；
所述锁存触发单元与所述运动控制器和所述锁存器连接，用于接收当前脉冲周期结束的信号，或者从所述运动控制器接收到锁存信号，并响应所述当前脉冲周期结束的信号或所述锁存信号，在每个脉冲周期开始时刻向所述锁存器发送锁存控制信号；
所述锁存器用于响应所述锁存控制信号，从所述周期控制单元接收所述脉冲周期值，并向所述定时器和所述第一比较单元发送从所述周期控制单元接收到的所述脉冲周期值；
所述运动控制器还用于在首个脉冲周期开始时向所述锁存触发单元发送锁存信号。
可选地，每个所述脉冲周期中的所述驱动信号顺序为第一电平信号和第二电平信号；
所述伺服电机驱动电路还包括：第一检测单元；
所述第一检测单元与所述锁存触发单元和所述第一比较单元连接，用于在所述驱动信号中检测到从第二电平信号变为第一电平信息号时，向所述锁存触发单元发送所述当前脉冲周期结束的信号。
可选地，还包括：第二比较单元；
所述第二比较单元与所述锁存触发单元和所述定时器连接，用于从所述定时器获取所述计时时长，并在所述计时时长等于所述脉冲周期值时，向所述锁存触发单元发送所述当前脉冲周期结束的信号。
可选地，每个所述脉冲周期中的所述驱动信号顺序包括第一电平信号和第二电平信号；
所述伺服电机驱动电路还包括：第二检测单元；
所述第二检测单元与所述周期控制单元和所述第一比较单元连接，用于在所述驱动信号中检测到从第一电平信号变为第二电平信息号时，向所述周期控制单元发送所述脉冲周期更新信号。
可选地，还包括：第三比较单元；
所述第三比较单元与所述周期控制单元和所述定时器连接，用于从所述定时器获取所述计时时长，并在所述计时时长等于预设的计时阈值时，向所述周期控制单元发送所述脉冲周期更新信号，其中，所述计时阈值大于0且小于所述脉冲周期值。
可选地，每个所述脉冲周期中的所述驱动信号顺序包括：脉冲有效电平信号和脉冲无效电平信号；
所述第一比较单元用于：根据预设占空比和所述脉冲周期值，确定脉冲有效时长，其中，所述脉冲有效时长为预设占空比和所述脉冲周期值的乘积；在所述计时时长小于或等于所述有效时长时，向伺服电机发送所述脉冲有效电平信号；在所述计时时长大于所述有效时长时，向伺服电机发送所述脉冲无效电平信号。
可选地，每个所述脉冲周期中的所述驱动信号顺序包括：脉冲无效电平信号、脉冲有效电平信号；
所述第一比较单元用于：根据预设占空比和所述脉冲周期值，确定脉冲无效时长，其中，所述脉冲无效时长为1与所述预设占空比之差与所述脉冲周期值的乘积；在所述计时时长小于所述无效时长时，向伺服电机发送所述脉冲无效电平信号，在所述计时时长大于或等于所述无效时长时，向伺服电机发送所述脉冲有效电平信号。
可选地，每个所述脉冲周期中的所述驱动信号顺序包括：脉冲无效电平信号、脉冲有效电平信号、脉冲无效电平信号；
所述第一比较单元用于：根据预设占空比和所述脉冲周期值，确定脉冲有效时长下限时刻和脉冲有效时长上限时刻，其中，所述脉冲有效时长下限时刻为1与所述预设占空比之差与所述脉冲周期值的乘积的1/2，所述脉冲有效时长上限时刻为1与所述预设占空比之和与所述脉冲周期值的乘积的1/2；在所述计时时长小于所述脉冲有效时长下限时刻时，向伺服电机发送所述脉冲无效电平信号；在所述计时时长小于或等于所述脉冲有效时长上限时刻，且大于或等于所述脉冲有效时长下限时刻时，向伺服电机发送所述脉冲有效电平信号；在所述计时时长大于所述脉冲有效时长上限时刻时，向伺服电机发送所述脉冲无效电平信号。
可选地，所述运动控制器还与所述周期控制单元连接，用于向所述周期控制单元发送加速使能信号或减速使能信号；
所述周期控制单元还用于响应所述加速使能信号，根据与预设加速曲线相对应的周期序列向所述锁存器发送所述脉冲周期值，并将所述预设加速曲线的完成状态信号反馈给所述运动控制器；或者，响应所述减速使能信号，根据与预设减速曲线相对应的周期序列向所述锁存器发送所述脉冲周期值，并将所述预设减速曲线的完成状态信号反馈给所述运动控制器。
可选地，所述运动控制器还用于：向所述伺服电机发送运动方向信号。
可选地，所述运动控制器，还用于在向所述周期控制单元发送加速使能信号或减速使能信号之前，对所述周期控制单元进行初始化；初始化完成后且在向所述周期控制单元发送加速使能信号或减速使能信号之前，向所述锁存触发单元发送锁存信号；并在发送所述锁存信号之后，向所述定时器发送所述驱动使能信号，以使所述定时器计时。
可选地，所述锁存触发单元包括或运算电路。
本发明实施例的第二方面，提供一种3D打印装置，包括本发明第一方面及第一方面各种可能设计的所述伺服电机驱动电路。
本发明提供的一种伺服电机驱动电路及3D打印装置，伺服电机驱动电路包括：运动控制器、定时器、第一比较单元和脉冲周期提供单元。运动控制器与定时器连接，用于向定时器发送驱动使能信号；脉冲周期提供单元与定时器和第一比较单元连接，用于在每个脉冲周期开始时刻向定时器和第一比较单元发送脉冲周期值；定时器与第一比较单元连接，用于在驱动使能信号的使能期间，响应接收到的脉冲周期值进行初始化，以脉冲周期值为计时周期进行循环计时，并将计时时长发送至第一比较单元；第一比较单元用于根据预设占空比、脉冲周期值和计时时长，获取满足预设占空比的当前电平信息，并根据当前电平信息向伺服电机发送高电平或者低电平的驱动信号，从而实现对驱动信号在各脉冲周期中占空比的精确控制，提高伺服电机在加速或减速阶段的运行连贯性和平稳性，还减少了软件中断的介入，提高了整体系统稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种伺服电机驱动电路结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种单个脉冲周期中驱动信号的波形示意图；
图3是本发明实施例提供的另一种单个脉冲周期中驱动信号的波形示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种单个脉冲周期中驱动信号的波形示意图；
图5是本发明实施例提供的另一种伺服电机驱动电路结构示意图；
图6是本发明实施例提供的再一种伺服电机驱动电路结构示意图；
图7是本发明实施例提供的一种控制逻辑示意图；
图8是本发明实施例提供的另一种控制逻辑示意图；
图9是本发明实施例提供的又一种伺服电机驱动电路结构示意图；
图10是本发明实施例提供的又一种伺服电机驱动电路结构示意图；
图11是本发明实施例提供的又一种伺服电机驱动电路结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
应当理解，在本发明的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
应当理解，在本发明中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本发明中，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“包含A、B和C”、“包含A、B、C”是指A、B、C三者都包含，“包含A、B或C”是指包含A、B、C三者之一，“包含A、B和/或C”是指包含A、B、C三者中任1个或任2个或3个。
应当理解，在本发明中，“与A对应的B”、“与A相对应的B”、“A与B相对应”或者“B与A相对应”，表示B与A相关联，根据A可以确定B。根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其他信息确定B。A与B的匹配，是A与B的相似度大于或等于预设的阈值。
在本发明中，取决于语境，术语“若”、“响应”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。此外，术语“连接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段，因此，若文中描述第一元件连接第二元件，则代表该第一元件可直接电气连接该第二元件，或者通过其他元件或连接手段间接地电气连接该第二元件。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
在例如3D打印机的应用场景中，本发明实施例中的伺服电机驱动电路向伺服电机发送驱动信号，伺服电机根据驱动信号的脉冲而在指定的方向和旋转速度下运转，带动3D打印机字车的移动部件在支撑平台之上进行加速、匀速或减速移动，实现3D打印。其中，通过本发明实施例提供的伺服电机驱动电路，可以准确控制脉冲周期中的占空比，提高伺服电机在加速或减速阶段的运行连贯性和平稳性，还减少了软件中断的介入，提高了整体系统稳定性。
参见图1，是本发明实施例提供的一种伺服电机驱动电路结构示意图。如图1所示的伺服电机驱动电路，主要包括：运动控制器、定时器、第一比较单元和脉冲周期提供单元。
其中，如图1所示，运动控制器与定时器连接，用于向所述定时器发送驱动使能信号。可以理解为，运动控制器的驱动使能信号输出端与定时器的使能端连接，运动控制器在移动部件的移动期间，或者理解为在3D打印实施期间，保持向定时器传输使能信号，以使得定时器在驱动使能信号的使能期间保持上电工作状态。
如图1所示，脉冲周期提供单元与定时器和第一比较单元连接，用于在每个脉冲周期开始时刻向定时器和第一比较单元发送脉冲周期值。脉冲周期提供单元可以理解为预先存储有脉冲周期序列，并根据脉冲周期序列向定时器和第一比较单元同时发送每个脉冲周期的脉冲周期值。在一些实施例中，脉冲周期提供单元可以是定时发送脉冲周期值，也可以是根据定时器和/或第一比较单元的输出信号而确定发送脉冲周期值的时刻。
如图1所示，所述定时器与所述第一比较单元连接，用于在所述驱动使能信号的使能期间，响应接收到的所述脉冲周期值进行初始化，以所述脉冲周期值为计时周期进行循环计时，并将计时时长发送至所述第一比较单元。可以理解为，定时器在接收到脉冲周期值时，立即进行初始化，将当前计时时长初始化为0并重新从0开始计时。其中，以所述脉冲周期值为计时周期进行循环计时，可以理解为，从0开始计时并在计时时长达到脉冲周期值后重新从0开始计时，由此实现所述的循环计时。例如，脉冲周期值为15，定时器从0计时到15，则返回到0重新计时。定时器在循环计时的过程中，实时地将计时时长发送至第一比较单元，例如计时到11，则向第一比较单元发送11，继续计时到12，则向第一比较单元发送12，由此使得第一比较单元能够实时获得当前定时器的计时时长。
在图1所示实施例中，第一比较单元用于根据预设占空比、所述脉冲周期值和所述计时时长，获取满足所述预设占空比的当前电平信息，并根据所述当前电平信息向伺服电机发送高电平或者低电平的驱动信号。第一比较单元例如可以是预先存储有所述预设占空比，然后根据预设占空比和脉冲周期值，与计时时长进行比较，从而确定向伺服电机是输出高电平还是低电平，以使得驱动信号满足预设占空比。
在本实施例中，预设占空比是在一个脉冲周期中有效电平信号输出时间的占比。有效电平信号可以理解为能够使伺服电机响应而转动的信号成分。以输出高电平对应输出脉冲为例，占空比是指当前脉冲周期中输出高电平的持续时间与当前脉冲周期值的比值，或者是当前脉冲周期中脉冲占用的时间与当前脉冲周期值的比值。例如，驱动信号可以是以高电平为有效电平信号，那么占空比是在一个脉冲周期中高电平输出时间的占比。或者，驱动信号可以是以低电平为有效电平信号，那么占空比是在一个脉冲周期中低电平输出时间的占比。本实施例中，各脉冲周期中占空比相同。其中，可选地，预设占空比1/K不接近0或不接近1，K为大于1的数。例如，预设占空比1/K可以为1/2。由此降低了在信号传输过程中可能引入的抗干扰滤波器容易将高频率的信号认作干扰波而被过滤，导致伺服电机无法被驱动的可能性。
在图1所示实施例中，第一比较单元的实现方式是根据单个脉冲周期中驱动信号的形式而确定的，而每个脉冲周期中的驱动信号可以有多种形式，下面以高电平为有效电平信号结合图2至图4所示三种可选的驱动信号，对第一比较单元的功能进行举例说明。
在一些实施例中，参见图2，是本发明实施例提供的一种单个脉冲周期中驱动信号的波形示意图。如图2所示，每个所述脉冲周期中的所述驱动信号顺序包括：脉冲有效电平信号和脉冲无效电平信号。即先输出高电平，再输出低电平。
在图2所示的实施例中，第一比较单元可以用于：根据预设占空比和所述脉冲周期值，确定脉冲有效时长，其中，所述脉冲有效时长为预设占空比和所述脉冲周期值的乘积；在所述计时时长小于或等于所述有效时长时，向伺服电机发送所述脉冲有效电平信号；在所述计时时长大于所述有效时长时，向伺服电机发送所述脉冲无效电平信号。例如，当前脉冲周期为T0，高电平为有效电平信号，脉冲有效时长为T0/K，定时器记录的时间值为t0，第一比较单元将t0和T0/K进行比较：当t0≤T0/K时，输出高电平对应输出脉冲；当t0＞T0/K时，输出低电平。第一比较单元以同样的方法在后续脉冲周期T1、T2......中输出高电平或低电平，由此实现在各脉冲周期中占空比稳定维持在1/K。
在另一些实施例中，参见图3，是本发明实施例提供的另一种单个脉冲周期中驱动信号的波形示意图。如图3所示，每个所述脉冲周期中的所述驱动信号顺序包括：脉冲无效电平信号、脉冲有效电平信号。即先输出低电平，再输出高电平。
在图3所示的实施例中，第一比较单元可以用于：根据预设占空比和所述脉冲周期值，确定脉冲无效时长，其中，所述脉冲无效时长为1与所述预设占空比之差与所述脉冲周期值的乘积；在所述计时时长小于所述无效时长时，向伺服电机发送所述脉冲无效电平信号，在所述计时时长大于或等于所述无效时长时，向伺服电机发送所述脉冲有效电平信号。例如，当前脉冲周期为T0，高电平为有效电平信号，脉冲无效时长为T0(1-1/K)，定时器记录的时间值为t0，第一比较单元将t0和T0(1-1/K)进行比较：当t0＜T0(1-1/K)时，输出低电平；当t0≥T0(1-1/K)时，输出高电平对应输出脉冲。第一比较单元以同样的方法在后续脉冲周期T1、T2......中输出高电平或低电平，由此实现在各脉冲周期中占空比稳定维持在1/K。
在再一些实施例中，参见图4，是本发明实施例提供的另一种单个脉冲周期中驱动信号的波形示意图。如图4所示，每个所述脉冲周期中的所述驱动信号顺序包括：脉冲无效电平信号、脉冲有效电平信号、脉冲无效电平信号。即先输出低电平，再输出高电平，最后再输出低电平。
在图4所示的实施例中，所述第一比较单元可以用于：根据预设占空比和所述脉冲周期值，确定脉冲有效时长下限时刻和脉冲有效时长上限时刻，其中，所述脉冲有效时长下限时刻为1与所述预设占空比之差与所述脉冲周期值的乘积的1/2，所述脉冲有效时长上限时刻为1与所述预设占空比之和与所述脉冲周期值的乘积的1/2；在所述计时时长小于所述脉冲有效时长下限时刻时，向伺服电机发送所述脉冲无效电平信号；在所述计时时长小于或等于所述脉冲有效时长上限时刻，且大于或等于所述脉冲有效时长下限时刻时，向伺服电机发送所述脉冲有效电平信号；在所述计时时长大于所述脉冲有效时长上限时刻时，向伺服电机发送所述脉冲无效电平信号。例如，当前脉冲周期为T0，高电平为有效电平信号，第一比较单元将定时器记录的时间t0与T0(K-1)/2K进行比较，将定时器记录的时间t0与T0(K+1)/2K进行比较，当t0＜T0(K-1)/2K时，输出低电平；当T0(K-1)/2K≤t0≤T0(K+1)/2K时，输出高电平对应输出脉冲；当t0＞T0(K+1)/2K时，输出低电平。第一比较单元以同样的方法在后续脉冲周期T1、T2......中输出高电平或低电平，由此实现在各脉冲周期中占空比稳定维持在1/K。
在本实施例提供的一种伺服电机驱动电路，包括：运动控制器、定时器、第一比较单元和脉冲周期提供单元。运动控制器与定时器连接，用于向定时器发送驱动使能信号；脉冲周期提供单元与定时器和第一比较单元连接，用于在每个脉冲周期开始时刻向定时器和第一比较单元发送脉冲周期值；定时器与第一比较单元连接，用于在驱动使能信号的使能期间，响应接收到的脉冲周期值进行初始化，以脉冲周期值为计时周期进行循环计时，并将计时时长发送至第一比较单元；第一比较单元用于根据预设占空比、脉冲周期值和计时时长，获取满足预设占空比的当前电平信息，并根据当前电平信息向伺服电机发送高电平或者低电平的驱动信号，从而实现对驱动信号在各脉冲周期中占空比的精确控制，提高伺服电机在加速或减速阶段的运行连贯性和平稳性，还减少了软件中断的介入，提高了整体系统稳定性。
在上述实施例的基础上，脉冲周期提供单元的实现方式可以有多种，下面结合附图和具体实施例，对脉冲周期提供单元的结构进行举例说明。
参见图5，是本发明实施例提供的另一种伺服电机驱动电路结构示意图。在图5所示的结构中，脉冲周期提供单元可以包括：锁存器、锁存触发单元以及周期控制单元。
如图5所示，周期控制单元与锁存器连接，用于接收脉冲周期更新信号，并响应所述脉冲周期更新信号向所述锁存器发送下一个脉冲周期的脉冲周期值。周期控制单元可以是具有存储和加减逻辑功能的电路，在接收到脉冲周期更新信号时，以该脉冲周期更新信号为使能信号而将当前脉冲周期值更新为下一个脉冲周期的脉冲周期值，并将下一个脉冲周期的脉冲周期值发送给锁存器，由此实现脉冲周期值的更新。其中，在一些实施例中，周期控制单元接收到的脉冲周期更新信号可以是根据定时器的输出信号或第一比较单元的输出信号而确定的，具体可参见后续实施例的举例说明。
如图5所示，锁存触发单元与运动控制器和锁存器连接，用于接收当前脉冲周期结束的信号，或者从所述运动控制器接收到锁存信号，并响应所述当前脉冲周期结束的信号或所述锁存信号，在每个脉冲周期开始时刻向所述锁存器发送锁存控制信号。如图5所示的运动控制器还用于在首个脉冲周期开始时向所述锁存触发单元发送锁存信号。
例如，在首个脉冲周期开始时，运动控制器向锁存触发单元发送锁存信号，例如高电平信号1，锁存触发单元在接收到高电平信号1的锁存信号时，被使能而向所述锁存器发送锁存控制信号。在首个脉冲周期之后，锁存触发单元在接收到当前脉冲周期结束的信号时，向所述锁存器发送锁存控制信号。其中，锁存信号和当前脉冲周期结束的信号都可以是高电平1，而在运动控制器发出锁存信号之后，仍可以与锁存触发单元电连接，但运动控制器向锁存触发单元传输的是低电平0，而锁存触发单元不会被低电平0使能。
在一些实施例中，锁存触发单元可以包括或运算电路，或由或运算电路组成。在锁存触发单元是或运算电路的实施例中，如果或运算电路的任一输入信号是1，则或运算电路向锁存器输出锁存控制信号1，如果或运算电路的所有输入信号都是0，则或运算电路向锁存器输出非锁存控制信号0。上述实施例中输入或运算电路的当前脉冲周期结束的信号和锁存信号，都可以理解为1。例如，运动控制器只在首个脉冲周期开始时发送一次锁存信号1，剩余时间运动控制器向锁存触发单元都是输出0。可见，在剩余时间中，锁存触发单元仅响应当前脉冲周期结束的信号而输出锁存控制信号1，在没接收到当前脉冲周期结束的信号时，输出0。
如图5所示，锁存器用于响应所述锁存控制信号，从所述周期控制单元接收所述脉冲周期值，并向所述定时器和所述第一比较单元发送从所述周期控制单元接收到的所述脉冲周期值。
例如，在首个脉冲周期开始时，周期控制单元接收到脉冲周期更新信号，并响应所述脉冲周期更新信号向所述锁存器发送第一个脉冲周期的脉冲周期值T0，运动控制单元向锁存触发单元发送锁存信号1，向定时器发送驱动使能信号1。锁存触发单元响应锁存信号而向锁存器发送锁存控制信号1。锁存器响应锁存控制信号1接收并锁存周期控制单元发送的T0，将T0发送给定时器和第一比较单元。定时器在接收到T0时进行初始化并以T0为周期循环计时，同时将计时时长发送给第一比较单元。第一比较单元根据输入的T0和计时时长以及预设占空比，确定向伺服电机输出高电平还是低电平。而在T0到达之前，锁存器保持锁存T0，但不向定时器和第一比较单元发送新的脉冲周期值，直到当前脉冲周期结束，锁存触发单元收到当前脉冲周期结束的信号。锁存触发单元响应当前脉冲周期结束的信号1，而向锁存器发送锁存控制信号1。锁存器接收到锁存控制信号1时，接收并锁存周期控制单元发送的T1，将T1发送给定时器和第一比较单元，开始新的脉冲周期的循环计时和驱动信号输出。其中，周期控制单元可以是在T0到达之前生成并向锁存器发送T1。
本实施例通过上述锁存器、锁存触发单元以及周期控制单元，实现了驱动信号的脉冲周期的自动和准确控制，减少了运动控制器的介入，进一步提高了驱动信号占空比的稳定。
在上述实施例中，当前脉冲周期结束的信号和脉冲周期更新信号可以是根据定时器和/或第一比较单元的输出来得到的，下面将结合附图和具体实施例，对获取当前脉冲周期结束的信号的结构，以及获取脉冲周期更新信号的结构进行举例说明，但本发明不限于此。
参见图6，是本发明实施例提供的再一种伺服电机驱动电路结构示意图。如图6所示的伺服电机驱动电路实施例中，当前脉冲周期结束的信号可以是由第一检测单元获取的。每个所述脉冲周期中的所述驱动信号顺序为第一电平信号和第二电平信号。
所述伺服电机驱动电路还包括：第一检测单元。所述第一检测单元与所述锁存触发单元和所述第一比较单元连接，用于在所述驱动信号中检测到从第二电平信号变为第一电平信息号时，向所述锁存触发单元发送所述当前脉冲周期结束的信号。
在一些实施例中，参见图7，是本发明实施例提供的一种控制逻辑示意图。如图7所示，第一电平信号为低电平信号，第二电平信号为高电平信号，那么第一检测单元可以理解为是取下降沿电路。第一比较单元在一个脉冲周期中，先输出低电平后输出高电平，第一检测单元提取到驱动信号的下降沿信号时，表示定时器的计时达到脉冲周期值并从0开始重新计时，因此第一检测单元生成当前脉冲周期结束的信号，使能锁存器发送下一个脉冲周期的脉冲周期值。
在另一些实施例中，参见图8，是本发明实施例提供的另一种控制逻辑示意图。如图8所示，第一电平信号为高电平信号，第二电平信号为低电平信号，那么第一检测单元可以理解为是取上升沿电路。第一比较单元在一个脉冲周期中，先输出高电平后输出低电平，第一检测单元提取到驱动信号的上升沿信号时，表示定时器的计时达到脉冲周期值并从0开始重新计时，因此第一检测单元生成当前脉冲周期结束的信号，使能锁存器发送下一个脉冲周期的脉冲周期值。
本实施例通过第一检测单元，提高了脉冲周期的控制精确性。
参见图9，是本发明实施例提供的又一种伺服电机驱动电路结构示意图。如图9所示的伺服电机驱动电路实施例中当前脉冲周期结束的信号可以是由第二比较单元获取的。例如，伺服电机驱动电路还包括：第二比较单元。所述第二比较单元与所述锁存触发单元和所述定时器连接，用于从所述定时器获取所述计时时长，并在所述计时时长等于所述脉冲周期值时，向所述锁存触发单元发送所述当前脉冲周期结束的信号。可以理解地，第二比较单元是将计时时长与脉冲周期值进行比较，在计时时长等于脉冲周期值时，表明当前周期结束，需要锁存器提供下一个脉冲周期的脉冲周期值，则第二比较单元向锁存触发单元发送当前脉冲周期结束的信号。本实施例通过第二比较单元，提高了脉冲周期的控制精确性。
继续参见图6和图9，脉冲周期更新信号可以是通过第二检测单元获取的。在图6和图9所示的实施例中，每个所述脉冲周期中的所述驱动信号可以顺序包括第一电平信号和第二电平信号。伺服电机驱动电路还可以包括：第二检测单元。所述第二检测单元与所述周期控制单元和所述第一比较单元连接，用于在所述驱动信号中检测到从第一电平信号变为第二电平信息号时，向所述周期控制单元发送所述脉冲周期更新信号。
在一些实施例中，如图7所示，第一电平信号为低电平信号，第二电平信号为高电平信号，那么第二检测单元可以理解为是取上升沿电路。第一比较单元在一个脉冲周期中，先输出低电平后输出高电平，第二检测单元提取到驱动信号的上升沿信号时，表示定时器的初始化后开始计时但未达到脉冲周期值，因此第二检测单元生成脉冲周期更新信号，使能周期控制单元生成并传输下一个脉冲周期的脉冲周期值。此时的锁存器还锁存当前的脉冲周期值，并不会接收周期控制单元传输的脉冲周期值，直到当前脉冲周期结束时，通过图6中的第一检测单元或者图9中的第二比较单元输出当前脉冲周期结束的信号，锁存器立即接收周期控制单元传输的脉冲周期值进行锁存和发送。可见，通过第二检测单元可以在当前脉冲周期结束前，预先生成下一个脉冲周期的脉冲周期值，提高了脉冲周期值的更新速度和可靠性。
在另一些实施例中，如图8所示，第一电平信号为高电平信号，第二电平信号为低电平信号，那么第二检测单元可以理解为是取下降沿电路。第一比较单元在一个脉冲周期中，先输出高电平后输出低电平，第二检测单元提取到驱动信号的下降沿信号时，表示定时器的初始化后开始计时但未达到脉冲周期值，因此第二检测单元生成脉冲周期更新信号，使能周期控制单元生成并传输下一个脉冲周期的脉冲周期值。此时的锁存器还锁存当前的脉冲周期值，并不会接收周期控制单元传输的脉冲周期值，直到当前脉冲周期结束时，通过图6中的第一检测单元或者图9中的第二比较单元输出当前脉冲周期结束的信号，锁存器立即接收周期控制单元传输的脉冲周期值进行锁存和发送。可见，通过第二检测单元可以在当前脉冲周期结束前，预先生成下一个脉冲周期的脉冲周期值，提高了脉冲周期值的更新速度和可靠性。
在再一些实施例中，驱动信号可以顺序包括第一电平信号、第二电平信号、第一电平信号。例如第一比较单元在一个脉冲周期中，先输出低电平接着输出高电平后再输出低电平。与前述实施例相比，本实施例中只可能通过图9中的第二比较单元输出当前脉冲周期结束的信号，即本实施例无法应用在图6所示结构中。在本实施例中，参见图9，第二检测单元可以理解为是上述取上升沿电路或者取下降沿电路，以在获取到上升沿或者下降沿时，向周期控制单元发送脉冲周期更新信号。
本实施例通过第二检测单元可以在当前脉冲周期结束前向周期控制单元发送脉冲周期更新信号，以使得周期控制单元预先生成下一个脉冲周期的脉冲周期值，提高了脉冲周期值的更新速度和可靠性。
参见图10，是本发明实施例提供的又一种伺服电机驱动电路结构示意图。参见图11，是本发明实施例提供的又一种伺服电机驱动电路结构示意图。参见图10和图11，伺服电机驱动电路还可以包括：第三比较单元。第三比较单元与周期控制单元和定时器连接，用于从定时器获取计时时长，并在所述计时时长等于预设的计时阈值时，向周期控制单元发送脉冲周期更新信号，其中，所述计时阈值大于0且小于所述脉冲周期值。在以第三比较单元发送脉冲周期更新信号的实施例中，可以用第一检测单元或者第二比较单元发送所述当前脉冲周期结束的信号，参见图10和图11。可以理解地，第三比较单元是将计时时长与计时阈值进行比较，计时阈值是小于脉冲周期值的非零值，在计时时长等于计时阈值时，表明已开始了当前的脉冲周期，但当前的脉冲周期还未结束(计时阈值小于脉冲周期值)，需要周期控制单元提供下一个脉冲周期的脉冲周期值。本实施例通过第三比较单元，提高了脉冲周期的控制精确性。
在上述各实施例中，脉冲周期提供单元例如可以是定时自动初始化并根据预先存储的数据生成脉冲周期值，也可以是与运动控制器连接(参见图10和图11)，根据运动控制器的控制而初始化以及生成脉冲周期值。所述对脉冲周期提供单元进行初始化作用是输出首个脉冲周期T0，以启动本发明中的伺服电机驱动电路。
在上述各实施例中，运动控制器还可以通过向周期控制单元发送加速使能信号或减速使能信号，来控制周期控制单元生成的脉冲周期值。例如参见图10和图11，运动控制器还与周期控制单元连接，用于向所述周期控制单元发送加速使能信号或减速使能信号。
在图10和图11中，周期控制单元还用于在接收到加速使能信号时，响应所述加速使能信号，根据与预设加速曲线相对应的周期序列向所述锁存器发送所述脉冲周期值，并将所述预设加速曲线的完成状态信号反馈给所述运动控制器。或者，周期控制单元还用于在接收到减速使能信号时，响应所述减速使能信号，根据与预设减速曲线相对应的周期序列向所述锁存器发送所述脉冲周期值，并将所述预设减速曲线的完成状态信号反馈给所述运动控制器。
继续参见图10和图11，所述运动控制器还可以用于：向所述伺服电机发送运动方向信号。伺服电机根据运动方向信号确定其转动的方向。
在上述实施例的基础上，所述运动控制器，还用于在向所述周期控制单元发送加速使能信号或减速使能信号之前，对所述周期控制单元进行初始化。对周期控制单元的初始化例如可以是使周期控制单元生成首个脉冲周期值T0并输出该首个脉冲周期值。初始化完成后、且在向所述周期控制单元发送加速使能信号或减速使能信号之前，运动控制器还可以向所述锁存触发单元发送锁存信号，以使得锁存器接收T0，并将T0发送至定时器和第一比较单元。运动控制器在发送所述锁存信号之后，向所述定时器发送所述驱动使能信号，以使所述定时器计时。
在上述实施例的基础上，本发明实施例提供了一种3D打印装置，可以包括上述实施例中任一所述的伺服电机驱动电路。例如，3D打印装置包括上述具体实施例和各实施例中的任一种控制伺服电机驱动速度变化的伺服电机驱动电路、伺服电机和移动部件。其中，第一比较单元和伺服电机电连接，运动控制器和伺服电机电路连接。运动控制器向伺服电机输出运动方向信号，第一比较单元向伺服电机发送驱动信号，从而使得伺服电机在指定的方向和旋转速度下运转，最终带动移动部件加速或减速移动。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种伺服电机驱动电路，其特征在于，包括：运动控制器、定时器、第一比较单元和脉冲周期提供单元；
所述运动控制器与所述定时器连接，用于向所述定时器发送驱动使能信号；
所述脉冲周期提供单元与所述定时器和所述第一比较单元连接，用于在每个脉冲周期开始时刻向所述定时器和所述第一比较单元发送脉冲周期值；
所述定时器与所述第一比较单元连接，用于在所述驱动使能信号的使能期间，响应接收到的所述脉冲周期值进行初始化，以所述脉冲周期值为计时周期进行循环计时，并将计时时长发送至所述第一比较单元；
所述第一比较单元用于根据预设占空比、所述脉冲周期值和所述计时时长，获取满足所述预设占空比的当前电平信息，并根据所述当前电平信息向伺服电机发送高电平或者低电平的驱动信号。
2.根据权利要求1所述的伺服电机驱动电路，其特征在于，所述脉冲周期提供单元包括：锁存器、锁存触发单元以及周期控制单元；
所述周期控制单元与所述锁存器连接，用于接收脉冲周期更新信号，并响应所述脉冲周期更新信号向所述锁存器发送下一个脉冲周期的脉冲周期值；
所述锁存触发单元与所述运动控制器和所述锁存器连接，用于接收当前脉冲周期结束的信号，或者从所述运动控制器接收到锁存信号，并响应所述当前脉冲周期结束的信号或所述锁存信号，在每个脉冲周期开始时刻向所述锁存器发送锁存控制信号；
所述锁存器用于响应所述锁存控制信号，从所述周期控制单元接收所述脉冲周期值，并向所述定时器和所述第一比较单元发送从所述周期控制单元接收到的所述脉冲周期值；
所述运动控制器还用于在首个脉冲周期开始时向所述锁存触发单元发送锁存信号。
3.根据权利要求2所述的伺服电机驱动电路，其特征在于，每个所述脉冲周期中的所述驱动信号顺序为第一电平信号和第二电平信号；
所述伺服电机驱动电路还包括：第一检测单元；
所述第一检测单元与所述锁存触发单元和所述第一比较单元连接，用于在所述驱动信号中检测到从第二电平信号变为第一电平信息号时，向所述锁存触发单元发送所述当前脉冲周期结束的信号。
4.根据权利要求2所述的伺服电机驱动电路，其特征在于，还包括：第二比较单元；
所述第二比较单元与所述锁存触发单元和所述定时器连接，用于从所述定时器获取所述计时时长，并在所述计时时长等于所述脉冲周期值时，向所述锁存触发单元发送所述当前脉冲周期结束的信号。
5.根据权利要求2至4任一所述的伺服电机驱动电路，其特征在于，每个所述脉冲周期中的所述驱动信号顺序包括第一电平信号和第二电平信号；
所述伺服电机驱动电路还包括：第二检测单元；
所述第二检测单元与所述周期控制单元和所述第一比较单元连接，用于在所述驱动信号中检测到从第一电平信号变为第二电平信息号时，向所述周期控制单元发送所述脉冲周期更新信号。
6.根据权利要求2至4任一所述的伺服电机驱动电路，其特征在于，还包括：第三比较单元；
所述第三比较单元与所述周期控制单元和所述定时器连接，用于从所述定时器获取所述计时时长，并在所述计时时长等于预设的计时阈值时，向所述周期控制单元发送所述脉冲周期更新信号，其中，所述计时阈值大于0且小于所述脉冲周期值。
7.根据权利要求1所述的伺服电机驱动电路，其特征在于，每个所述脉冲周期中的所述驱动信号顺序包括：脉冲有效电平信号和脉冲无效电平信号；
所述第一比较单元用于：根据预设占空比和所述脉冲周期值，确定脉冲有效时长，其中，所述脉冲有效时长为预设占空比和所述脉冲周期值的乘积；在所述计时时长小于或等于所述有效时长时，向伺服电机发送所述脉冲有效电平信号；在所述计时时长大于所述有效时长时，向伺服电机发送所述脉冲无效电平信号。
8.根据权利要求1所述的伺服电机驱动电路，其特征在于，每个所述脉冲周期中的所述驱动信号顺序包括：脉冲无效电平信号、脉冲有效电平信号；
所述第一比较单元用于：根据预设占空比和所述脉冲周期值，确定脉冲无效时长，其中，所述脉冲无效时长为1与所述预设占空比之差与所述脉冲周期值的乘积；在所述计时时长小于所述无效时长时，向伺服电机发送所述脉冲无效电平信号，在所述计时时长大于或等于所述无效时长时，向伺服电机发送所述脉冲有效电平信号。
9.根据权利要求1所述的伺服电机驱动电路，其特征在于，每个所述脉冲周期中的所述驱动信号顺序包括：脉冲无效电平信号、脉冲有效电平信号、脉冲无效电平信号；
所述第一比较单元用于：根据预设占空比和所述脉冲周期值，确定脉冲有效时长下限时刻和脉冲有效时长上限时刻，其中，所述脉冲有效时长下限时刻为1与所述预设占空比之差与所述脉冲周期值的乘积的1/2，所述脉冲有效时长上限时刻为1与所述预设占空比之和与所述脉冲周期值的乘积的1/2；在所述计时时长小于所述脉冲有效时长下限时刻时，向伺服电机发送所述脉冲无效电平信号；在所述计时时长小于或等于所述脉冲有效时长上限时刻，且大于或等于所述脉冲有效时长下限时刻时，向伺服电机发送所述脉冲有效电平信号；在所述计时时长大于所述脉冲有效时长上限时刻时，向伺服电机发送所述脉冲无效电平信号。
10.根据权利要求2所述的伺服电机驱动电路，其特征在于，所述运动控制器还与所述周期控制单元连接，用于向所述周期控制单元发送加速使能信号或减速使能信号；
所述周期控制单元还用于响应所述加速使能信号，根据与预设加速曲线相对应的周期序列向所述锁存器发送所述脉冲周期值，并将所述预设加速曲线的完成状态信号反馈给所述运动控制器；或者，响应所述减速使能信号，根据与预设减速曲线相对应的周期序列向所述锁存器发送所述脉冲周期值，并将所述预设减速曲线的完成状态信号反馈给所述运动控制器。
11.根据权利要求10所述的伺服电机驱动电路，其特征在于，所述运动控制器还用于：向所述伺服电机发送运动方向信号。
12.根据权利要求10所述的伺服电机驱动电路，其特征在于，所述运动控制器，还用于在向所述周期控制单元发送加速使能信号或减速使能信号之前，对所述周期控制单元进行初始化；初始化完成后且在向所述周期控制单元发送加速使能信号或减速使能信号之前，向所述锁存触发单元发送锁存信号；并在发送所述锁存信号之后，向所述定时器发送所述驱动使能信号，以使所述定时器计时。
13.根据权利要求2所述的伺服电机驱动电路，其特征在于，所述锁存触发单元包括或运算电路。
14.一种3D打印装置，其特征在于，包括权利要求1至13任一所述的伺服电机驱动电路。
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