CN205829512U - 一种步进电机及其控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了步进电机及其控制器，控制器包括PWM信号生成芯片、模拟开关芯片和电平电路芯片，PWM信号生成芯片的PWM信号输出端口、模拟开关芯片和电平电路芯片三者的数量均与步进电机的相数相同；各模拟开关芯片控制端口与一电平电路芯片电连接，其信号输入端口与一PWM信号输出端口电连接，其两个信号输出端口均预设为低电平，且用于分别与步进电机同组的两个线圈电连接；在PWM信号大于0的前提下，控制端口输出高电平，信号输入端口与两个信号输出端口中一者导通，控制端口输出低电平，信号输入端口与另一者导通。该控制器通过与步进电机相数相同的电平信号和PWM信号实现了细分驱动的多路PWM信号，简化了PWM信号生成电路结构。

Description

一种步进电机及其控制器

技术领域

本实用新型涉及步进电机控制技术领域，特别涉及一种步进电机及其控制器。

背景技术

步进电机是一种数字电机，它随供给电源的脉冲一步一步的转动。步进电机能随供给的电源脉冲数转动相应步数，而每一步的角度是固定的，随意步进电机能按空竹转动所需的圈数、角度，广泛应用在数控机床、自动化设备、仪器仪表等行业。

步进电机包括电机主体和控制器，其中，控制器用于向电机主体的线圈绕组输出PWM信号，以控制电机主体的转子相对于其定子按照预定时序转动。

步进电机的每组线圈绕组需要两路PWM信号，也就是说，步进电机的控制器所需的PWM信号路数是步进电机线圈绕组组数(相数)的两倍，因此现有控制器内PWM信号生成电路结构复杂、成本较高。

有鉴于此，本领域技术人员亟待优化现有控制器的结构，以简化PWM信号生成电路，降低步进电机整体的制造成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种步进电机的控制器，以简PWM信号生成电路，降低步进电机整体的制造成本。在此基础上，本实用新型还提供一种包括该控制器的步进电机。

为了达到上述目的，本实用新型所提供的步进电机的控制器，包括PWM信号生成芯片、模拟开关芯片和电平电路芯片，所述PWM信号生成芯片的 PWM信号输出端口、所述模拟开关芯片和所述电平电路芯片三者的数量均与所述步进电机的相数相同；

各模拟开关芯片包括控制端口、信号输入端口和两个信号输出端口；控制端口用于与一电平电路芯片电连接，信号输入端口与一PWM信号输出端口电连接，两个信号输出端口均预设为低电平，且用于分别与步进电机同组的两个线圈电连接；

在PWM信号输出端口输出的PWM信号大于0的前提下，控制端口输出高电平，信号输入端口与两个所述信号输出端口中一者导通，控制端口输出低电平，信号输入端口与两个所述信号输出端口的另一者导通。

显然，与现有技术相比，这种控制器通过与步进电机相数相同的电平信号和PWM信号实现了步进电机细分驱动要求的多路PWM信号，PWM信号生成电路结构简单，从而整体上降低了控制器的制造成本。

可选地，两个所述信号输出端口均通过下拉电阻接地。

可选地，所述PWM信号生成芯片的PWM信号输出端口、所述模拟开关芯片和所述电平电路芯片三者的数量均为两个。

可选地，所示控制器还包括恒压驱动芯片，每个所述信号输出端口均通过所述恒压驱动芯片与相应的所述线圈电连接。

除上述控制器外，本实用新型还提供一种步进电机，包括电机主体和控制器，所述控制器用于向所述电机主体内线圈绕组输出PWM信号，以控制所述电机主体的转子相对于定子按照预定时序转动，所述控制器具体为如上所述的控制器。

可以理解，由于上述控制器具有上述技术效果，因此，包括该控制器的步进电机具有与该控制器同样的技术效果，故而本文在此不再赘述。

可选地，所述步进电机具体为二相步进电机、三相步进电机、四相步进电机或五相步进电机。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1该图示出了本实用新型所提供两相步进电机的控制器具体实施方式的模块结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心在于，提供一种步进电机的控制器，结构简单，制造成本低。在此基础上，本实用新型还提供一种包括该控制器的步进电机。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，现结合说明书附图，以控制两相步进电机为例来对其控制器具体结构及控制原理加以详细说明。

两相步进电机包括电机主体和控制器，其中，控制器用于向电机主体内线圈绕组输出PWM信号，以控制电机主体的转子相对于其定子按照预定时序转动。需要说明的是，电机主体的各个功能元件的结构及相互间装配关系与现有技术完全相同，本领域技术人员基于现有技术完全可以实现，故而本文在此仅对本实用新型的发明点-步进电机控制器的具体结构及控制原理加以详述。

请参见图1，该图示出了本实用新型所提供两相步进电机的控制器具体实施方式的模块结构示意图。

两相步进电机包括两组线圈绕组，本具体实施方式所提供的两相步进电机的控制器包括PWM信号生成芯片、两个模拟开关芯片和两个电平电路芯片，也就是说，模拟开关芯片和电平电路芯片的数量与步进电机的相数相同，且PWM信号生成芯片的PWM信号输出端口的数量也与步进电机的相数相同。

为了便于本领域技术人员清楚地理解控制器具体结构和控制原理，本 文中以第一模拟开关芯片U12和第二模拟开关芯片U13区分两个模拟控制开关；以第一电平电路芯片和第二电平电路芯片区分两个电平电路芯片；以第一PWM信号输出端口和第二PWM信号输出端口区分两个PWM信号输出端口。

需要说明的是，图1中，第一PWM信号输出端口输出的PWM信号用PWM1表示，第二PWM信号输出端口输出的PWM信号用PWM2表示，第一电平电路芯片输出的电平信号用P1表示，第二电平电路芯片输出的电平信号用P2表示。

如图1所示，第一模拟开关芯片U12包括第一控制端口S1、第一信号输入端口A1、第一信号输出端口OUT1和第二信号输出端口OUT2；第一控制端口S1用于第一电平电路芯片电连接，第一信号输入端口A1与第一PWM信号输出端口电连接，第一信号输出端口OUT1可与两相步进电机的一组的一线圈电连接，第二信号输出端口OUT2与该组的另一线圈电连接，且第一信号输出端口OUT1和第二信号输出端口OUT2均预设为低电平。

同理，继续参见图1可知，第二模拟开关芯片U13包括第二控制端口S2、第二信号输入端口A2、第三信号输出端口OUT3和第四信号输出端口OUT4；第二控制端口S2用于第二电平电路芯片电连接，第二信号输入端口A2与第二PWM信号输出端口电连接，第三信号输出端口OUT3可与两相步进电机的另一组的一线圈电连接，第四信号输出端口OUT4与该组的另一线圈电连接，且第三信号输出端口OUT3和第四信号输出端口OUT4均预设为低电平。

接下来，结合表2来说明上述控制器的控制原理，表2示出了两相步进电机的控制器控制逻辑真值表。

表2

由表2可知，针对第一模拟开关芯片U12来说，当PWM1的占空比等于0时，不管P1为高电平还是低电平，第一信号输出端口OUT1和第二信号输出端口OUT2的输出值均为0；当PWM1占空比大于0，且P1＝0时(即P1为低电平)，第一信号输出端口OUT1输出值为0，第二信号输出端口OUT2的输出值为PWM1；当PWM1占空比大于0，且P1＝1时(即P1为高电平)，第一信号输出端口OUT1输出值为PWM1，第二信号输出端口OUT2的输出值为0。

同理，针对第二模拟开关芯片U13来说，当PWM2的占空比等于0时，不管P2为高电平还是低电平，第三信号输出端口OUT3和第四信号输出端口OUT4的输出值均为0；当PWM2占空比大于0，且P1＝0时(即P1为低电平)，第三信号输出端口OUT3输出值为0，第四信号输出端口OUT4的输出值为PWM2；当PWM2占空比大于0，且P1＝1时(即P1为高电平)，第三信号输出端口OUT3输出值为PWM2，第四信号输出端口OUT4的输出值为0。

显然，与现有两相步进电机的控制原理相比，该控制器通过两路电平信号和两路PWM信号实现了两相步进电机细分驱动要求的四路PWM信号，极大地简化了PWM信号生成电路，整体上降低了步进电机的制造成本。

需要说明的是，控制三相、四相或五相等多相步进电机时，本领域技术人员只需提供与步进电机相数数量相同的PWM信号、模拟开关芯片和电平电路芯片，再以前述的方式将各路PWM信号、模拟开关、电平电路芯片和步进电机的各控制端口连接即可，故而本文在此不再赘述。

进一步，本具体实施方式中，第一模拟开关芯片U12的两个信号输出端口均通过下拉电阻接地，以便这两个信号输出端口预设为低电平。

详细地，参见图1可知，本具体实施方式中第一模拟开关芯片U12的第一信号输出端口OUT1通过下拉电阻R172接地，第二信号输出端口OUT2下拉电阻R171接地。

同理，第二模拟开关芯片U13的第三信号输出端口OUT3通过下拉电阻R242接地，第四信号输出端口OUT4通过下拉电阻R241接地。

可以理解，两个模拟开关芯片信号输出端口预设低电平，并不仅限于本具体实施方式中示出的通过下拉电阻接地方式，还可以采用本领域技术人员常用的其他技术手段。

另外，需要强调的是，PWM信号通过恒压驱动芯片与步进电机的线圈电连接，也就是说，本具体实施方式中四个信号输出端口均通过所述恒压驱动芯片与步进电机的相应线圈电连接。

恒压驱动芯片主要是将逻辑控制信号，转换为驱动线圈导通或者断开的功率信号，用来驱动电机正常运行。

需要说明的是，四个信号输出端口、恒压驱动芯片和线圈间的电连接关系为现有技术，本领域技术人员基于现有技术完全可以实现，故而本文在此不再赘述。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些 实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种步进电机的控制器，其特征在于，包括PWM信号生成芯片、模拟开关芯片和电平电路芯片，所述PWM信号生成芯片的PWM信号输出端口、所述模拟开关芯片和所述电平电路芯片三者的数量均与所述步进电机的相数相同；

各所述模拟开关芯片包括控制端口、信号输入端口和两个信号输出端口，所述控制端口与一所述电平电路芯片电连接，所述信号输入端口与一所述PWM信号输出端口电连接，两个所述信号输出端口均预设为低电平，且用于分别与所述步进电机同组的两个线圈电连接；

在所述PWM信号输出端口输出的PWM信号大于0的前提下，所述控制端口输出高电平，所述信号输入端口与两个所述信号输出端口中一者导通，所述控制端口输出低电平，所述信号输入端口与两个所述信号输出端口的另一者导通。

2.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，两个所述信号输出端口均通过下拉电阻接地。

3.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述PWM信号生成芯片的PWM信号输出端口、所述模拟开关芯片和所述电平电路芯片三者的数量均为两个。

4.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，所示控制器还包括恒压驱动芯片，每个所述信号输出端口均通过所述恒压驱动芯片与相应地所述线圈电连接。

5.一种步进电机，包括电机主体和控制器，所述控制器用于向所述电机主体内线圈绕组输出PWM信号，以控制所述电机主体的转子相对于定子按照预定时序转动，其特征在于，所述控制器具体为如权利要求1至4任一项所述的控制器。

6.如权利要求5所述的步进电机，其特征在于，所述步进电机具体为二相步进电机、三相步进电机、四相步进电机或五相步进电机。