CN212850156U - 一种采用磁编码器的闭环步进电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种采用磁编码器的闭环步进电机，包括：步进电机、反馈控制板、壳盖和钕铁硼磁铁；壳盖具的容纳反馈控制板的腔体，壳盖安装于步进电机的尾部；反馈控制板包括磁编码器、MCU处理器、步进电机接口、脉冲接口和电源接口；钕铁硼磁铁套设于步进电机的尾部主轴上；磁编码器位于反馈控制板靠近钕铁硼磁铁的一侧；电源接口接入电源，用于为反馈控制板提供电能；MCU处理器用于获取钕铁硼磁铁运动情况；脉冲接口与脉冲信号连接，用于读取脉冲信号；步进电机接口连接于步进电机，用于对步进电机发出脉冲信号。本申请磁编码器实时读取钕铁硼磁铁旋转运动情况，经MCU处理器处理后，及时反馈和补偿运动误差，达到运动闭环的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及步进电机技术领域，尤其涉及一种采用磁编码器的闭环步进电机。
背景技术
步进电机在因为其结构简单、成本低廉、工作稳定、制难度低、运动精度高等优点，在工业控制领域应用广泛。然而市场上主流的步进电机均为开环系统，在工作过程中，没有任何运动反馈。当负载过大，运行时间过长，供电不稳定等情况时，会发生丢步、失步等不良情况，这些不良情况会大大影响系统工作精度，影响正常的生产和生活。
目前，市场上已经有采用光栅编码器闭环步进电机和旋转编码器的闭环步进电机，用于解决开环步进电机丢失，失步问题。但是采用光栅编码器闭环步进电机和旋转编码器的闭环步进电机，因为编码器等原因，存在价格高昂，控制难度高，工作环境要求高，工作不稳定等问题。
因此，设计一款成本低廉、工作稳定、对环境要求低的闭环步进电机是时代所需。
实用新型内容
本实用新型提供了一种采用磁编码器的闭环步进电机，旨在解决上述问题。
根据本申请实施例提供的一种采用磁编码器的闭环步进电机，包括：步进电机、反馈控制板、壳盖和钕铁硼磁铁；所述壳盖具的容纳所述反馈控制板的腔体，所述壳盖安装于所述步进电机的尾部；所述反馈控制板包括磁编码器、MCU处理器、步进电机接口、脉冲接口和电源接口；所述钕铁硼磁铁套设于所述步进电机的尾部主轴上；所述磁编码器位于所述反馈控制板靠近所述钕铁硼磁铁的一侧；所述电源接口接入电源，用于为反馈控制板提供电能；所述MCU处理器用于获取钕铁硼磁铁运动情况；脉冲接口与脉冲信号连接，用于读取脉冲信号；所述步进电机接口连接于步进电机，用于对步进电机发出脉冲信号。
在本实用新型的采用磁编码器的闭环步进电机中，还包括多个隔离柱，所述隔离柱设置在所述反馈控制板与所述步进电机之间。
在本实用新型的采用磁编码器的闭环步进电机中，所述壳盖包括多个散热孔。
在本实用新型的采用磁编码器的闭环步进电机中，所述反馈控制板还包括MicroUSB接口。
在本实用新型的采用磁编码器的闭环步进电机中，所述反馈控制板还包括RS485总线接口。
在本实用新型的采用磁编码器的闭环步进电机中，所述反馈控制板还包括多功能输入输出接口。
在本实用新型的采用磁编码器的闭环步进电机中，所述反馈控制板还包括多功能按键。
在本实用新型的采用磁编码器的闭环步进电机中，所述反馈控制板还包括CAN总线接口。
本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本申请设计了一种采用磁编码器的闭环步进电机，磁编码器实时读取钕铁硼磁铁旋转运动情况，经MCU处理器处理后，及时反馈和补偿运动误差，达到运动闭环的效果。相比于普通开环步进电机，本发明能够提高步进电机转动精度，补偿和反馈运动误差。相比于采用光栅编码器和旋转编码器的闭环步进电机，本发明设计更加简单，制造成本更低，工作更加稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例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是本实用新型实施例的闭环步进电机的结构示意图；
图2是本实用新型实施例的闭环步进电机的一个视角的爆炸图；
图3是本实用新型实施例的闭环步进电机的另一个视角的爆炸图；
图4是本实用新型实施例的反馈控制板的正面的结构示意图。
标号说明:
1、步进电机；2、壳盖；3、螺丝；4、反馈控制板；401、磁编码器；402、电源接口；403、步进电机接口；404、MCU处理器；405、多功能按键；406、Micro USB接口；407、RS485总线接口；408、多功能输入输出接口；409、CAN总线接口；410、脉冲接口；5、隔离柱；6、钕铁硼磁铁。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参照图1-图2所示，本实用新型公开了一种采用磁编码器的闭环步进电机，包括步进电机1、反馈控制板4、壳盖2和钕铁硼磁铁6。反馈控制板4安装于步进电机1的尾部上，壳盖2具有容纳反馈控制板4的腔体，将反馈控制板4保护在内部。反馈控制板4包括磁编码器401、MCU处理器404、步进电机接口403、Micro USB接口406、RS485总线接口407、CAN总线接口409、脉冲接口410、多功能输入输出接口408、电源接口402和多功能按键405。钕铁硼磁铁6套设在步进电机1的尾部主轴上，使得钕铁硼磁铁6与步进电机1的主轴同步转动。磁编码器401位于反馈控制板4靠近钕铁硼磁铁6的一侧。磁编码正对钕铁硼磁铁6设置，根据磁电阻效应工作原理，钕铁硼磁铁6的角度变化被磁编码器401监测。在工作时，反馈控制板4收取运动指令，对步进电机1发出脉冲信号，磁编码器401实时读取铁硼磁铁旋转运动情况，经过MCU处理器404处理后，及时反馈和补偿运动误差，达到运动闭环的效果。本申请相比于现市场上采用的光栅编码器闭环步进电机和旋转编码器的闭环步进电机，成本较低、工作稳定并且对环境要求低。
本实施例中的步进电为一种将电脉冲信号转变变角位移的开环控制电机，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进电机1内的步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机1按设定的方向转动一个固定的角度，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
本实施例中的磁编码器401根据磁电阻效应工作原理，采用磁编码器401对变化的磁性材料的角度或者位移值进行测量，磁性材料角度或者位移的变化会引起一定电阻或者电压的变化，通过MCU处理器404处理，获取磁体运动情况。MCU处理器404是一种微处理器，其为根据编写的程序规则读取和处理数字数据和模拟数据。脉冲接口410插入脉冲输入端口，读取脉冲信号。步进电机接口403插入步进电机1，对步进电机1发出脉冲信号。电源接口402接入直流电源，为系统工作提供电能。
在一个可选的实施例中，本申请还包括多个隔离柱5，隔离柱5设置在反馈控制板4和步进电机1之间。具体地，本实施例中，反馈控制板4为方形板，其四个角上设置有通孔，通过螺丝3穿过壳盖2和反馈控制板4，再穿过隔离柱5，从而固定在步进电机1的尾部。隔离柱5将反馈控制板4和电机隔离开，阻挡步进电机1的温度传递到反馈控制板4上，避免由于高温影响反馈控制板4正常工作。金属散热外壳底面上设置有多个散热孔，为反馈控制板4提供自然风冷散热，降低反馈控制板4的温度，提高系统的稳定性。
在一个可选的实施例中，反馈控制板4还包括Micro USB接口406，RS485总线接口407、CAN总线接口409、多功能输入输出接口408和多功能按键405。工作时，反馈与控制系统收取运动指令，对步进电机1发出脉冲信号，磁编码器401实时读取钕铁硼磁铁6旋转运动情况，经反馈与控制系统MCU处理器404处理后，及时反馈和补偿运动误差，达到运动闭环的效果。
具体地，Micro USB接口406插入Micro USB端口，进行USB通讯，可以通过此接口设置反馈系统功能和做反馈系统固件更新。RS485总线接口407插入RS485总线，进行RS485总线通讯。CAN总线接口409插入CAN总线，进行CAN总线通讯。多功能输入输出接口408可以自定义此接口的功能，可以作为数字或模拟信号的输入或输出口。多功能按键405能够自定义此按键的功能，例如可以设置为复位按键或停止按键。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种采用磁编码器的闭环步进电机，其特征在于，包括：步进电机、反馈控制板、壳盖和钕铁硼磁铁；所述壳盖具的容纳所述反馈控制板的腔体，所述壳盖安装于所述步进电机的尾部；所述反馈控制板包括磁编码器、MCU处理器、步进电机接口、脉冲接口和电源接口；所述钕铁硼磁铁套设于所述步进电机的尾部主轴上；所述磁编码器位于所述反馈控制板靠近所述钕铁硼磁铁的一侧；所述电源接口接入电源，用于为反馈控制板提供电能；所述MCU处理器用于获取钕铁硼磁铁运动情况；脉冲接口与脉冲信号连接，用于读取脉冲信号；所述步进电机接口连接于步进电机，用于对步进电机发出脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的采用磁编码器的闭环步进电机，其特征在于，还包括多个隔离柱，所述隔离柱设置在所述反馈控制板与所述步进电机之间。
3.根据权利要求1所述的采用磁编码器的闭环步进电机，其特征在于，所述壳盖包括多个散热孔。
4.根据权利要求1所述的采用磁编码器的闭环步进电机，其特征在于，所述反馈控制板还包括Micro USB接口。
5.根据权利要求1所述的采用磁编码器的闭环步进电机，其特征在于，所述反馈控制板还包括RS485总线接口。
6.根据权利要求1所述的采用磁编码器的闭环步进电机，其特征在于，所述反馈控制板还包括多功能输入输出接口。
7.根据权利要求1所述的采用磁编码器的闭环步进电机，其特征在于，所述反馈控制板还包括多功能按键。
8.根据权利要求1所述的采用磁编码器的闭环步进电机，其特征在于，所述反馈控制板还包括CAN总线接口。
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