CN116488516A - 用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置 - Google Patents

用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116488516A
CN116488516A CN202310650779.0A CN202310650779A CN116488516A CN 116488516 A CN116488516 A CN 116488516A CN 202310650779 A CN202310650779 A CN 202310650779A CN 116488516 A CN116488516 A CN 116488516A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pulse
module
current
energy
timing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310650779.0A
Other languages
English (en)
Inventor
王晓伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Dongqing Cnc Machine Tool Co ltd
Original Assignee
Jiangsu Dongqing Cnc Machine Tool Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Dongqing Cnc Machine Tool Co ltd filed Critical Jiangsu Dongqing Cnc Machine Tool Co ltd
Priority to CN202310650779.0A priority Critical patent/CN116488516A/zh
Publication of CN116488516A publication Critical patent/CN116488516A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00—Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
    • H02P8/12—Control or stabilisation of current

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置，属于步进电机控制领域，装置包括：输入脉冲滤波及电平转换模块、光耦隔离脉冲输入模块、脉冲检测模块、脉冲转换模块、状态转换计时模块、计时参数设置开关、电流大小调节模块、电流参数设置开关及光耦隔离脉冲输出模块；状态转换计时模块用于采集计时参数设置开关的参数；电流大小调节模块用于采集电流参数设置开关的参数，产生节能占空比脉冲，并输出给脉冲转换模块；脉冲检测模块用于监测步进电机的运行状态。当电机转换为锁定状态后，电机自动转换为节能的锁定状态，保证电机的安全锁定，减少了电机的发热量。

Description

用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置
本申请是名为《用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置》的专利申请的分案申请，原申请的申请日为2018年05月15日，申请号为201810461666.5。
技术领域
本发明属于步进电机控制技术领域，具体涉及一种用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置。
背景技术
目前，步进电机的应用领域越来越广泛，在机械、电子、纺织等行业应用普遍。在采用步进电机驱动的应用场合，绝大多数运动控制卡和步进电机驱动器在电机锁定状态时，普遍采用输出电压恒定的驱动脉冲锁定电机，当整个系统持续工作在锁定状态时，流过步进电机中的电流始终保持恒定，使电机和相关部件产生持续的温升。这种情况下，因电机过热减少了电机的使用寿命甚至会烧毁电机，同时还给驱动回路的安全性带来了系统性风险，对于使用限流电阻的回路更是浪费了大量的电能。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题，从而提供一种用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置。
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：
本发明公开了一种用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置，包括：
输入脉冲滤波及电平转换模块，用于接收运动控制卡输出的步进电机驱动脉冲信号，并对步进电机驱动脉冲信号进行电平转换及滤波处理；
光耦隔离脉冲输入模块，与所述输入脉冲滤波及电平转换模块连接；
脉冲检测模块，与所述光耦隔离脉冲输入模块连接，用于根据电平转换和滤波处理后的步进电机驱动脉冲信号监测步进电机的运行状态；所述步进电机处于自由状态或运行状态或锁定状态；
计时参数设置开关，用于接收操作者设置的参数；
状态转换计时模块，分别与所述计时参数设置开关及所述脉冲检测模块连接，用于采集所述计时参数设置开关的参数，产生计时时间，并在所述步进电机由自由状态或运行状态转换为锁定状态时，通过计时器开始计时，在计时器大于或等于所述计时时间时，计时器停止计时；
电流参数设置开关，用于接收操作者设置的参数；
电流大小调节模块，与所述电流参数设置开关连接，用于采集所述电流参数设置开关的参数，产生节能占空比脉冲；
光耦隔离脉冲输出模块；
脉冲转换模块，分别与所述脉冲检测模块、所述状态转换计时模块、所述电流大小调节模块及所述光耦隔离脉冲输出模块连接，用于在计时器小于所述计时时间时，向所述光耦隔离脉冲输出模块发送上位机输入脉冲，在计时器大于或等于所述计时时间时，向所述光耦隔离脉冲输出模块发送所述节能占空比脉冲，在所述步进电机由锁定状态转换为运行状态时，将所述节能占空比脉冲切换为上位机输入脉冲，并发送至所述光耦隔离脉冲输出模块。
作为本发明较佳的实施例，所述计时时间的范围为2分钟～10分钟。
作为本发明较佳的实施例，所述步进电机的类型为三相或四相或五相步进电机。
作为本发明较佳的实施例，所述节能占空比脉冲的周期小于或等于100μs。
作为本发明较佳的实施例，所述输入脉冲滤波及电平转换模块包括：发光二极管、发光二极管限流电阻、滤波电容及电平转换芯片；
所述发光二极管的正极与所述电平转换芯片的输入脚相连，所述发光二极管的负极分别与所述发光二极管限流电阻的一端及所述滤波电容的一端连接；所述发光二极管限流电阻另一端及所述滤波电容的另一端接地；
当所述步进电机驱动脉冲信号为高电平时，发光二极管点亮，经过电平转换芯片后，所述步进电机驱动脉冲信号变为+3.3V高电平；当所述步进电机驱动脉冲信号为低电平时，发光二极管熄灭，经过电平转换芯片后，所述步进电机驱动脉冲信号变为低电平；所述滤波电容用于滤除高频干扰。
作为本发明较佳的实施例，所述光耦隔离脉冲输入模块包括：光耦、光耦输入限流电阻及光耦输出限流电阻；所述光耦的输入端与所述光耦输入限流电阻连接，所述光耦的输出端与所述光耦输出限流电阻连接。
本发明的用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置具有以下优点：步进电机在正常运行时，通过该转换装置直接输出运动控制卡的驱动脉冲，当电机转换为锁定状态后，超过操作者设定的时间后，电机自动转换为节能的锁定状态，同时操作者可以根据实际情况设定合理的锁定电流，既保证了电机的安全锁定、减少了电机的发热量、保护了驱动回路的相关部件，又节省了一部分能源，方案简单、工作可靠，电路改进所需成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的用于的多类型步进电机应用场合的节能转换装置的组成示意图；
图2为本发明提供的步进电机一相的输入脉冲滤波及电平转换电路图；
图3为本发明提供的步进电机一相的光耦隔离脉冲输入电路图；
图4为本发明提供的主控制器电路图；
图5为运动控制卡发出的锁定电机一相的脉冲信号的脉冲示意图；
图6为本发明的步进电机一相的节能占空比的脉冲示意图。
具体实施方式
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。
如图1所示，本发明公开的用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置，包含：一输入脉冲滤波及电平转换模块100、一光耦隔离脉冲输入模块101、一脉冲检测模块102、一脉冲转换模块103、一状态转换计时模块104、一计时参数设置开关S1、一电流大小调节模块105、一电流参数设置开关S2、一光耦隔离脉冲输出模块106。其中，状态转换计时模块104用于采集计时参数设置开关S1的参数，产生计时时间T1。计时时间T1的范围为2分钟～10分钟。
电流大小调节模块105用于采集电流参数设置开关S2的参数，产生节能占空比脉冲，并发送至脉冲转换模块103。
脉冲检测模块102用于监测步进电机的运行状态。步进电机处于自由状态或运行状态或锁定状态。
当步进电机处于自由状态转换为锁定状态或者运行状态转换为锁定状态时，状态转换计时模块104的计时器开始计时，当计时器小于计时时间T1时，脉冲转换模块103输出上位机输入脉冲给光耦隔离脉冲输出模块106，当计时器大于或等于计时时间T1时，计时器停止计时，脉冲转换模块103输出节能占空比脉冲给该光耦隔离脉冲输出模块106。
当步进电机由锁定状态转换为运行状态时，脉冲转换模块103将节能占空比脉冲切换为上位机输入脉冲，并发送至光耦隔离脉冲输出模块106。
步进电机的类型为三相或四相或五相步进电机。
如图2所示为本发明的步进电机一相的输入脉冲滤波及电平转换电路图，主要由发光二极管D1、发光二极管限流电阻R1、滤波电容C1及电平转换芯片U1组成。其工作原理为：发光二极管D1的正极与电平转换芯片U1的输入3脚相连，发光二极管D1的负极分别与发光二极管限流电阻R1的一端和滤波电容C1的一端相连，发光二极管限流电阻R1的另一端及滤波电容C1的另外一端相连接于GND。当运动控制卡输出的步进电机驱动脉冲信号X_PulseA1为高电平时，发光二极管D1点亮，经过电平转换芯片后，步进电机驱动脉冲信号A1变为+3.3V高电平。当步进电机驱动脉冲信号X_PulseA1为低电平时，发光二极管D1熄灭，经过电平转换芯片后，步进电机驱动脉冲信号X_PulseA1变为低电平，滤波电容C1用于滤除高频干扰。步进电机其它相的工作原理相同，这里不再说明。
如图3所示为本发明的步进电机一相的光耦隔离脉冲输入电路图，主要由光耦GO1、光耦输入限流电阻R2及光耦输出限流电阻R3组成。其工作原理为：经过电平转换和滤波后的步进电机驱动脉冲信号X_PulseA1为高电平时，电流流经光耦输入限流电阻R2、光耦GO1输入侧二极管后回到GND端，光耦GO1输入侧导通。同时光耦GO1输出侧导通，电流流经光耦输出限流电阻R3后回到GND1端，得到信号X_PluseA2，信号X_PluseA2由低电平变为高电平。当步进电机驱动脉冲信号X_PluseA1为低电平时，光耦GO1不导通，信号X_PluseA2输出低电平。
如图4所示为本发明主控制器电路图，可以是复杂可编程逻辑器件，也可以是现场可编程门阵列器件。其功能在于实现脉冲检测模块、状态转换计时模块、电流大小调节模块、脉冲转换模块的功能。
信号X_PulseA2输入给图3中的本发明主控制器，实现后续脉冲检测模块102、状态转换计时模块104、电流大小调节模块105、脉冲转换模块103的功能。
转换状态计时模块104依据操作者设置的计时参数开关S1的参数，产生计时时间T1，电流大小调节模块105依据操作者设置的电流参数开关S2的参数，产生节能的占空比脉冲X_PluseA3输出给脉冲转换模块103。
运动控制卡输出的步进电机驱动脉冲信号X_PluseA1输出到本装置的输入脉冲滤波及电平转换模块100，进而通过光耦隔离脉冲输入模块101将滤波后的驱动脉冲信号X_PluseA2输出给脉冲检测模块102，该脉冲检测模块102能够检测出步进电机在运行状态、锁定状态和自由状态之间的切换，并将电机当前状态和接收的驱动脉冲信号X_PluseA2分别输出给状态转换计时模块104和脉冲转换模块103。当步进电机由自由状态或者运行状态转换为锁定状态时，状态转换计时模块104的计时器开始计时，当计时器小于计时时间T1时，脉冲转换模块103输出信号X_PluseA2给光耦隔离脉冲输出模块106，如果脉冲检测模块102检测到电机转换为运行状态，状态转换计时模块104的计时器清零。当计时器大于等于计时时间T1时，计时器停止计时，脉冲转换模块103输出节能占空比脉冲X_PluseA3通过图中X_OUTA管脚输出给光耦隔离脉冲输出模块106，从而达到调整步进电机锁定时步进电机相电流大小的目的。
当步进电机由锁定状态(锁定时间大于T1)转换为运行状态时，脉冲转换模块103将节能占空比脉冲X_PluseA3切换为驱动脉冲信号X_PluseA2通过图中X_OUTA管脚输出给光耦隔离脉冲输出模块106。
假定调节前电机锁定时的最大相电流大小为I，电流大小调节模块的调节范围为：25％I～100％I。
如图5所示，调节前电机处于锁定状态时，运动控制卡发出的锁定电机一相的脉冲信号为一恒定的电压信号，电机在锁定时持续通过恒定的电流。
如图6所示，步进电机处于锁定状态后经过转换输出给电机一相的可调占空比脉冲，为了避免电机在锁定时产生啸叫，此占空比脉冲的周期不大于100us，占空比t/T的最小值为0.25，当t＝T时，占空比的最大值为1，可以看出使用转换后的锁定脉冲信号，在保持电机锁定的同时，减少了驱动回路中元件的发热量，延长了元件的使用寿命。降低了能量的消耗，特别的对于有限流电阻的驱动回路，节能效果更为明显。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置，其特征在于，所述用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置包括：
输入脉冲滤波及电平转换模块(100)，用于接收运动控制卡输出的步进电机驱动脉冲信号，并对步进电机驱动脉冲信号进行电平转换及滤波处理；
光耦隔离脉冲输入模块(101)，与所述输入脉冲滤波及电平转换模块(100)连接；
脉冲检测模块(102)，与所述光耦隔离脉冲输入模块(101)连接，用于根据电平转换和滤波处理后的步进电机驱动脉冲信号监测步进电机的运行状态；所述步进电机处于自由状态或运行状态或锁定状态；
计时参数设置开关(S1)，用于接收操作者设置的参数；
状态转换计时模块(104)，分别与所述计时参数设置开关(S1)及所述脉冲检测模块(102)连接，用于采集所述计时参数设置开关(S1)的参数，产生计时时间，并在所述步进电机由自由状态或运行状态转换为锁定状态时，通过计时器开始计时，在计时器大于或等于所述计时时间时，计时器停止计时；
电流参数设置开关(S2)，用于接收操作者设置的参数；
电流大小调节模块(105)，与所述电流参数设置开关(S2)连接，用于采集所述电流参数设置开关(S2)的参数，产生节能占空比脉冲；
光耦隔离脉冲输出模块(106)；
脉冲转换模块(103)，分别与所述脉冲检测模块(102)、所述状态转换计时模块(104)、所述电流大小调节模块(105)及所述光耦隔离脉冲输出模块(106)连接，用于在计时器小于所述计时时间时，向所述光耦隔离脉冲输出模块(106)发送上位机输入脉冲，在计时器大于或等于所述计时时间时，向所述光耦隔离脉冲输出模块(106)发送所述节能占空比脉冲，在所述步进电机由锁定状态转换为运行状态时，将所述节能占空比脉冲切换为上位机输入脉冲，并发送至所述光耦隔离脉冲输出模块(106)。
2.根据权利要求1所述的用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置，其特征在于，所述计时时间的范围为2分钟～10分钟。
3.根据权利要求1所述的用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置，其特征在于，所述步进电机的类型为三相或四相或五相步进电机。
4.根据权利要求1所述的用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置，其特征在于，所述节能占空比脉冲的周期小于或等于100μs。
5.根据权利要求1所述的用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置，其特征在于，所述输入脉冲滤波及电平转换模块(100)包括：发光二极管、发光二极管限流电阻、滤波电容及电平转换芯片；
所述发光二极管的正极与所述电平转换芯片的输入脚相连，所述发光二极管的负极分别与所述发光二极管限流电阻的一端及所述滤波电容的一端连接；所述发光二极管限流电阻另一端及所述滤波电容的另一端接地；
当所述步进电机驱动脉冲信号为高电平时，发光二极管点亮，经过电平转换芯片后，所述步进电机驱动脉冲信号变为+3.3V高电平；当所述步进电机驱动脉冲信号为低电平时，发光二极管熄灭，经过电平转换芯片后，所述步进电机驱动脉冲信号变为低电平；所述滤波电容用于滤除高频干扰。
6.根据权利要求1所述的用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置，其特征在于，所述光耦隔离脉冲输入模块(101)包括：光耦、光耦输入限流电阻及光耦输出限流电阻；所述光耦的输入端与所述光耦输入限流电阻连接，所述光耦的输出端与所述光耦输出限流电阻连接。
CN202310650779.0A 2018-05-15 2018-05-15 用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置 Pending CN116488516A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310650779.0A CN116488516A (zh) 2018-05-15 2018-05-15 用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310650779.0A CN116488516A (zh) 2018-05-15 2018-05-15 用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置
CN201810461666.5A CN108429496A (zh) 2018-05-15 2018-05-15 用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810461666.5A Division CN108429496A (zh) 2018-05-15 2018-05-15 用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116488516A true CN116488516A (zh) 2023-07-25

Family

ID=63163199

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810461666.5A Pending CN108429496A (zh) 2018-05-15 2018-05-15 用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置
CN202310650779.0A Pending CN116488516A (zh) 2018-05-15 2018-05-15 用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810461666.5A Pending CN108429496A (zh) 2018-05-15 2018-05-15 用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置

Country Status (1)

Country Link
CN (2) CN108429496A (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110173841B (zh) * 2019-05-28 2020-09-11 广东美的制冷设备有限公司 步进电机的控制方法、系统及空调器

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201403066Y (zh) * 2009-04-16 2010-02-10 浙江思普瑞自控设备有限公司 三相细分步进驱动器
CN202121539U (zh) * 2011-07-19 2012-01-18 南昌工程学院 步进电机恒频调制细分驱动器
US9190896B2 (en) * 2011-09-16 2015-11-17 Ford Global Technologies, Llc PWM strategy for reduction of inverter hotspot temperature and overall losses
CN202385050U (zh) * 2012-01-04 2012-08-15 上海大学 一种基于fpga的运动控制卡
CN104617853A (zh) * 2014-10-28 2015-05-13 常州格力博有限公司 一种修枝机变速控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108429496A (zh) 2018-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10256063B2 (en) Controller and control method for alternating current contactor
CN213240402U (zh) 一种负载状态检测电路及系统
CN105611684A (zh) 一种利用电源开关实现调光的电路和灯具
CN116488516A (zh) 用于多类型步进电机应用场合的节能转换装置
CN104104283A (zh) 无刷直流电机驱动器
CN111121304B (zh) 热水器及其控制方法
CN103166434A (zh) 多模式pwm控制电路
CN210167990U (zh) 线切割控制系统步进电机驱动电路
KR20210124262A (ko) 역률 보정 기능이 있는 모터 제어 회로
CN100361375C (zh) 用于dc-dc变换器的冲击电流防护电路
CN204425216U (zh) 驱动器及包括其的三相无刷直流电机
CN103633919A (zh) 电机控制装置
CN216718951U (zh) 通过pwm控制的调压调功电路及交流固态继电器
CN114464500A (zh) 一种低功耗单稳态或双稳态继电器的控制方法
CN100446398C (zh) 一种谐振开关驱动控制和保护电路
CN203645590U (zh) 步进电机驱动装置
CN209982379U (zh) 一种控制电路
CN105762755A (zh) 一种单通道直流电磁铁的保护电路及控制方法
CN2252452Y (zh) 一种斩波恒流型步进电机驱动电路
CN101727079B (zh) 集成电路与工作模式决定方法
CN111049466A (zh) 抗干扰电路、装置和电器设备
CN109610106A (zh) 一种缝纫机电磁铁的控制方法及系统
Yifei The Motion Characteristics and Control Circuit of a Reciprocating Electric Jig Saw
CN209821615U (zh) 一种基于单片机110/220v转换取样电路
CN216959295U (zh) 快速关机放电电路及电源系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination