专利名称：一种步进电机驱动信号控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及真空镀膜技术，具体地说是一种步进电机驱动信号控制装置。
现有技术中，在用步进电机提供动力场合，步进电机驱动器需外接驱动控制信号，没有计算机接口电路，在要求精确定位场合下转速慢，在连续转动要求高速度上满足不了要求。
为了克服上述不足，本实用新型的目的是提供一种配有计算机接口，能在连续转动时保证高速度的步进电机驱动信号控制装置。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是配有计算机接口，由步数控制单元、方向控制单元、自由控制单元和电压频率转换单元和三个切换单元组成，其中所述所述步数控制单元由第三光电隔离开关、第九～十电阻组成，所述第三光电隔离开关一个输入端经第九电阻接地，另一输入端与计算机多功能数据采集器第五数字输出通道连接，输出端一方面至第三切换单元1脚，另一方面经第十电阻接地；所述方向控制单元由第二光电隔离开关、第五～六电阻组成，所述第二光电隔离开关一个输入端经第五电阻接地，另一输入端与计算机多功能数据采集器第三数字输出通道连接，输出端一方面至第二切换单元1脚，另一方面经第六电阻接地；所述自由控制单元由第一光电隔离开关、第一～二电阻组成，所述第一光电隔离开关一个输入端经第一电阻接地，另一输入端与计算机多功能数据采集器第一数字输出通道连接，输出端一方面至第一切换单元1脚，另一方面经第二电阻接地；所述电压频率转换单元与计算机多功能数据采集器数模转换通道)及第七数字输出通道相连，输出端至第三切换单元10脚；所述三个切换单元中的1脚分别接至第三、二、一光电隔离开关输入端，4、5脚相连后均与计算机多功能数据采集器第六数字输出通道)，11脚至的步进电机驱动器的同时分别经第四、八、十二电阻至电源，第一、二切换单元10脚分别接计算机多功能数据采集器第二、四数字输出通道，同时经第三、七电阻分别至电源，第三切换单元(UC)10脚至电压频率转换单元；所述切换单元分别由四个与非门和两个电阻组成，其结构相同，其中第一切换单元接关系为第一与非门1脚至第一光电隔离开关，3脚至第四与非门的12脚相连，第二与非门的两个输入端4、5脚连接后与第一与非门另一个输入端2脚相连，第三与非门的一个输入端9脚来自第二与非门的输出端6脚，另一个输入端10脚一方面来自计算机多功能数据采集器数字输出通道，另一方面经第三电阻来自电源，第三与非门的输出端8脚至第四与非门的另一个输入端13脚，第四与非门的输出端11脚至步进电机驱动器，同时经第四电阻至电源；所述电压频率转换单元由一压控振荡器、第一～第三电容)、第十三、十四电阻组成，所述压控振荡器9脚信号经第十三电阻和第二电容接计算机数模转换通道，且9脚与第十三电阻节点经第三电容接地，5脚来自多功能数据采集器第七数字输出通道，4脚接第三切换单元10脚，其6、7脚之间跨接第一电容，11脚经第十四电阻接地。
本实用新型具有如下优点1．具有调速连续转动功能，定位精度高。本实用新型配有计算机接口，具有单步控制、连续控制两种工作方式，既可保证定位精度，又可实现调速连续转动。
2．运行可靠。本实用新型的切换单元采用CMOS四与非门集成电路，功耗小，信号切换可靠，加之输入信号采用光电隔离，抗干扰能力强。
3．具有软启动功能。本实用新型的电压频率转换单元由计算机数模转换DA控制，加设电容、电阻构成软启动/停止，提供了步进电机高速运转时所需的软启动/停止功能。
图1为本实用新型电路原理图。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，配有计算机接口，由步数控制单元PC、方向控制单元M、自由控制单元Re和电压频率转换单元VF和三个切换单元UA、UB、UC组成，其中所述所述步数控制单元PC由第三光电隔离开关U3、第九～十电阻R9～R10组成，所述第三光电隔离开关U3一个输入端经第九电阻R9接地，另一输入端与计算机多功能数据采集器第五数字输出通道D05连接，输出端一方面至第三切换单元UC1脚，另一方面经第十电阻R10接地；所述第三光电隔离开关U3接至多功能数据采集器第五数字输出通道D05端为步数控制端，每输入一个脉冲(低电平有效)电机转过一个(半个)步距角；所述方向控制单元M由第二光电隔离开关U2、第五～六电阻R5～R6组成，所述第二光电隔离开关U2一个输入端经第五电阻R5接地，另一输入端与计算机多功能数据采集器第三数字输出通道D03连接，输出端一方面至第二切换单元UB1脚，另一方面经第六电阻R6接地；所述方向控制单元M为步进电机的方向控制端，以TTL电平驱动，即若高电平为正向驱动，低电平为反向驱动；所述自由控制单元Re由第一光电隔离开关U1、第一～二电阻R1～R2组成，所述第一光电隔离开关U1一个输入端经第一电阻R1接地，另一输入端与计算机多功能数据采集器第一数字输出通道D01连接，输出端一方面至第一切换单元UA1脚，另一方面经第二电阻R2接地；所述电压频率转换单元VF与计算机多功能数据采集器数模转换通道DA及第七数字输出通道D07相连，输出端至第三切换单元UC10脚；所述三个切换单元UA、UB、UC中的1脚分别接至第三、二、一光电隔离开关U1、U2、U3输出端，4、5脚相连后均与计算机多功能数据采集器第六数字输出通道D06，11脚至的步进电机驱动器的同时分别经第四、八、十二电阻R4、R8、R12至电源，第一、二切换单元(UA、UB)10脚分别接计算机多功能数据采集器第二、四数字输出通道D02、D04，同时经第三、七电阻R3、R7分别至电源，第三切换单元UC10脚至电压频率转换单元VF；所述切换单元UA、UB、UC分别由四个与非门和两个电阻组成，其结构相同，其中第一切换单元UA连接关系为第一与非门UA1的1脚接至第一光电隔离开关U1，3脚至第四与非门UA4的12脚相连，第二与非门UA2的两个输入端4、5脚连接后与第一与非门UA1另一个输入端2脚相连，第三与非门UA3的一个输入端9脚来自第二与非门UA2的输出端6脚，另一个输入端10脚一方面来自计算机多功能数据采集器数字输出通道，另一方面经第三电阻R3来自电源，第三与非门UA3的输出端8脚至第四与非门UA4的另一个输入端13脚，第四与非门UA4的输出端11脚至步进电机驱动器，同时经第四电阻R4至电源。
所述电压频率转换单元VF由一压控振荡器U4、第一～第三电容C1～C3、第十三、十四电阻R13、R14组成，所述压控振荡器U4的9脚信号经第十三电阻R13和第二电容C2接计算机数模转换通道DA，且9脚与第十三电阻R13节点经第三电容C3接地，5脚来自多功能数据采集器第七数字输出通道D07，4脚接第三切换单元UC10脚，其6、7脚之间跨接第一电容C1，11脚经第十四电阻R14接地；其中第二、三电容C2、C3、第十三电阻R13构成压控振荡器U4输入端软启动/停止结构。
本用新型工作原理是本实用新型提供驱动步进电机所需的步数控制信号、方向信号及自由态信号，由计算机通过多功能数据采集器控制其工作状态。具有单脉冲和连续脉冲两种工作方式单脉冲工作方式用于精确定位的操作，如复位、换位、微调操作；而连续脉冲用于定时转动操作。两种工作方式利用三组切换单元UA、UB、UC中四与非门实现信号的切换，计算机利用多功能数据采集器的第六数字通道D06输出高低电来决定哪组信号有效，输出为高电平时，工作于单脉冲方式下，此时第一、三、五数字通道D01、D03、D05信号有效，对应于复位、换位、微调操作；当第六数字通道D06为低电平时，第二、四、七数字通道D02、D04、D07及数模转换通道DA信号有效，此时计算机通过数模转换通道DA输出模拟电压，再通过电压频率转换器VF输出连续脉冲；第七数字通道D07为低电压时，压控振荡器U4工作；第七数字通道D07为高电压时，压控振荡器U4停振，无脉冲输出，数模转换通道DA输出的电压为0～5V，决定输出脉冲的频率，即控制步进电机的转速。此工作方式用于定时转动操作；第一电容C1和第十四电阻R14决定输出脉冲最大频率，第二、三电容C2、C3和第十四电阻R14构成压控振荡器U4输入端的软启动，同时提高输出脉冲频率的稳定度，即提高抗干扰能力。光电隔离开关U1～U3也增强了输入信号的抗干扰能力。
本实用新型所述四与非门采用74HC00四与非门，所述压控振荡器U4采用CD4046型号，所述第一～七数字通道D01～D07为PCL812PG的数字输出，数模转换通道DA为PCL812PG的数/模输出。
权利要求1．一种步进电机驱动信号控制装置，其特征在于配有计算机接口，由步数控制单元(PC)、方向控制单元(M)、自由控制单元(Re)和电压频率转换单元(VF)和三个切换单元(UA、UB、UC)组成，其中所述所述步数控制单元(PC)由第三光电隔离开关(U3)、第九～十电阻(R9～R10)组成，所述第三光电隔离开关(U3)一个输入端经第九电阻(R9)接地，另一输入端与计算机多功能数据采集器第五数字输出通道(D05)连接，输出端一方面至第三切换单元(UC)1脚，另一方面经第十电阻(R10)接地；所述方向控制单元(M)由第二光电隔离开关(U2)、第五～六电阻(R5～R6)组成，所述第二光电隔离开关(U2)一个输入端经第五电阻(R5)接地，另一输入端与计算机多功能数据采集器第三数字输出通道(D03)连接，输出端一方面至第二切换单元(UB)1脚，另一方面经第六电阻(R6)接地；所述自由控制单元(Re)由第一光电隔离开关(U1)、第一～二电阻(R1～R2)组成，所述第一光电隔离开关(U1)一个输入端经第一电阻(R1)接地，另一输入端与计算机多功能数据采集器第一数字输出通道(D01)连接，输出端一方面至第一切换单元(UA)1脚，另一方面经第二电阻(R2)接地；所述电压频率转换单元(VF)与计算机多功能数据采集器数模转换通道(DA)及第七数字输出通道(D07)相连，输出端至第三切换单元(UC)10脚；所述三个切换单元(UA、UB、UC)中的1脚分别接至第三、二、一光电隔离开关(U1、U2、U3)输入端，4、5脚相连后均与计算机多功能数据采集器第六数字输出通道(D06)，11脚至的步进电机驱动器的同时分别经第四、八、十二电阻(R4、R8、12)至电源，第一、二切换单元(UA、UB)10脚分别接计算机多功能数据采集器第二、四数字输出通道(D02、D04)，同时经第三、七电阻(R3、R7)分别至电源，第三切换单元(UC)10脚至电压频率转换单元(VF)。
2．按照权利要求1所述步进电机驱动信号控制装置，其特征在于所述切换单元(UA、UB、UC)分别由四个与非门和两个电阻组成，其结构相同，其中第一切换单元(UA)连接关系为第一与非门(UA1)1脚至第一光电隔离开关(U1)，3脚至第四与非门(UA4)的12脚相连，第二与非门(UA2)的两个输入端4、5脚连接后与第一与非门(UA1)另一个输入端2脚相连，第三与非门(UA3)的一个输入端9脚来自第二与非门(UA2)的输出端6脚，另一个输入端10脚一方面来自计算机多功能数据采集器数字输出通道，另一方面经第三电阻(R3)来自电源，第三与非门(UA3)的输出端8脚至第四与非门(UA4)的另一个输入端13脚，第四与非门(UA4)的输出端11脚至步进电机驱动器，同时经第四电阻(R4)至电源。
3．按照权利要求3所述步进电机驱动信号控制装置，其特征在于所述电压频率转换单元(VF)由一压控振荡器(U4)、第一～第三电容(C1～C3)、第十三、十四电阻(R13、R14)组成，所述压控振荡器(U4)9脚信号经第十三电阻(R13)和第二电容(C2)接计算机数模转换通道(DA)，且9脚与第十三电阻(R13)节点经第三电容(C3)接地，5脚来自多功能数据采集器第七数字输出通道(D07)，4脚接第三切换单元(UC)10脚，其6、7脚之间跨接第一电容(C1)，11脚经第十四电阻(R14)接地。
专利摘要本实用新型涉及一种步进电机驱动信号控制装置。其步数控制、方向控制、自由控制单元的光电隔离开关分别与计算机多功能数据采集器数字输出通道连接,输出端分别至切换单元;电压频率转换单元压控端与计算机相连,输出端至切换单元;三个切换单元中的4、5脚相连后均与计算机多功能数据采集器数字输出通道相连,11脚至步进电机驱动器,第一、二切换单元10脚分别接计算机多功能数据采集器数字输出通道,第三切换单元10脚接电压频率转换单元。它能在连续转动时保证高速度。
文档编号H02P8/00GK2431678SQ0021214
公开日2001年5月23日 申请日期2000年6月7日 优先权日2000年6月7日
发明者张国栋 申请人:中国科学院沈阳科学仪器研制中心