[实用新型]一种闭环控制方式单极步进电机控制器

说明书

技术领域

本实用新型属于柴油机技术领域，具体涉及一种闭环控制方式单极步进电机控制器。

背景技术

随着科学技术的进步，柴油机逐渐向数字化和智能化方向发展，用户也因其自身对设备操作性的需求而对整个柴油机系统提出更多的要求。调速器作为稳定柴油机转速的器件，主要作用就是防止柴油机低速时熄火以及高速时飞车。调速器传统使用方法是操作人员通过旋转调速器面板上旋钮来增加或降低柴油机转速，此时需要有专门的人员在柴油机旁进行操作，且操作环境非常恶劣。若在液压调速器上应用步进电机控制器，操作人员就只需在控制室对步进电机控制器发出加速或减速指令，便可远程控制调速器实现柴油机的加减速运行。

因此，有必要开发一种闭环控制方式单极步进电机控制器，以配合柴油机的调速器工作。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种闭环控制方式单极步进电机控制器，它能配合调速器快速准确设定柴油机目标转速，具备高低转速限位记忆功能，并能增强电机的输出力矩。

本实用新型所述闭环控制方式单极步进电机控制器，包括：

包括电源模块、电流指令信号采集模块、单片机模块、位置信号采集模块和电机驱动模块；

所述电流指令信号采集模块用于实时采集外部4mA～20mA的电流指令信号，并对该电流指令信号进行转换和抗干扰处理，该电流指令信号采集模块与单片机模块连接；

所述位置信号采集模块用于实时采集步进电机的位置信号，并对该位置信号进行抗干扰处理，该位置信号采集模块与单片机模块连接；

所述单片机模块用于实时接收位置信号采集模块和电流指令信号采集模块所发送的数据，对数据进行计算处理，并基于计算处理的结果向电机驱动模块输出对应的控制信号，控制步进电机运动到指定位置；

所述电机驱动模块用于接收单片机模块所发出的控制信号，并根据该控制信号和设定的电机线圈工作电流完成电机的驱动和驱动力矩的放大，该电机模块与单片机模块连接；

所述电源模块用于为电流指令信号采集模块、单片机模块、位置信号采集模块和电机驱动模块提供稳定的直流电源。

所述单片机模块包括：

单片机最小系统电路，包括单片机以及用于保证单片机正常工作的外围电路；

外置EEPROM电路（EEPROM即电可擦可编程只读存储器），用于存储控制器工作时所需设定的工作参数，该外置EEPROM电路与单片机最小系统电路连接。

所述电流指令信号采集模块包括：

第一信号采集电路，用于采集外部4mA～20mA的电流指令信号；

电流信号-电压信号转换电路，用于将所采集的电流指令信号转换成电压信号，便于单片机进行信号处理，该电流信号-电压信号转换电路与第一信号采集电路连接；

第一电压跟随器电路，用于保持输入信号的稳定，去除干扰，该第一电压跟随器电路与电流信号-电压信号转换电路连接。

所述位置信号采集模块包括：

第二信号采集电路，用于实时采集步进电机的位置信号；

第二电压跟随器电路，用于保持输入信号稳定，去除干扰，该第二电压跟随器电路与第二信号采集电路连接。

所述电机驱动模块包括：

步进电机步进信号生成电路，用于产生驱动步进电机的步进相序信号；

功率MOS管驱动电路，用于驱动进行功率放大作用的MOS管，增强步进电机的驱动力矩，该功率MOS管驱动电路与步进电机步进信号生成电路连接；

电机线圈电流采样监测电路，用于采集电机线圈实时电流信号，并将电流信号放大送至步进电机步进信号生成电路，实现线圈电流的斩波控制，并改善采样功率电阻的发热性能，该电机线圈电流采样监测电路与功率MOS管驱动电路连接。

所述单片机采用的型号为PIC16F74，PIC16F74是由Microchip公司研发设计的一款8位高性能单片机，它具有192Byte大小SRAM，33个I/O口，8位8通道A/D转换，2个8位以及1个16位定时器，12个中断，同时支持SPI和I2C通讯。

本实用新型具有以下优点：

（1）该闭环控制方式单极步进电机控制器内部包含电源模块，集成度高、安装方便，不需要额外的电源模块对蓄电池电压进行稳压。

（2）该闭环控制方式单极步进电机控制器可通过简单方便的匹配标定自定义柴油机的高、低转速限位，无需采用调速器机械限位的方法，增强了系统的可操作性。