一种舞台灯步进电机的控制系统的制作方法

本实用新型涉及步进电机驱动技术领域，具体涉及一种用于舞台灯光的步进电机控制系统。

背景技术：

舞台灯光作为舞台美术造型手段之一，常应用在大型音乐表演等活动中。传统中的舞台灯通常采用驱动芯片来驱动舞台灯步进电机的动作。

现有舞台灯步进电机的控制系统中常采用L6219和drv8812作为驱动芯片，但在应用L6219作为控制系统的驱动芯片时，该驱动芯片引脚为28个，外围电路比较复杂，需要与多个电阻及电容相连才能实现驱动功能。而应用drv8812作为驱动芯片时，该芯片引脚为24个，需要与多个电阻、电容及电源相连才能实现驱动功能。应用该两种驱动芯片的步进步进电机控制系统均存在体积大、电路比较复杂的问题。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种舞台灯步进电机的控制系统，以至少解决现有技术中舞台灯光步进电机控制系统的电路过于复杂的问题。

本实用新型提供了一种舞台灯步进电机的控制系统，包括控制模块、驱动芯片和步进电机；所述驱动芯片包括解码单元、数字模拟转换器、重置单元、芯片保护模块、第一比较器、第二比较器、第一输出电流检测器、第二输出电流检测器、逻辑控制单元、衰减控制单元、驱动模块、闲时PWM信号控制单元和振荡器，所述控制模块的输出端与所述解码单元相连，所述解码单元与数字模拟转换器相连，所述数字模拟转换器分别与第一比较器、第二比较器的高电平输入端相连，所述第一比较器、第二比较器的低电平端分别与第一输出电流检测器、第二输出电流检测器相连，所述第一比较器、第二比较器的信号输出端与逻辑控制电路相连，所述逻辑控制电路还分别与闲时PWM信号控制单元、衰减控制单元相连，所述闲时PWM信号控制单元与衰减控制单元之间还通过振荡器相连，所述逻辑控制电路信号输出端与驱动模块信号输入端相连，所述重置单元与解码单元相连，所述重置单元还与芯片保护模块相连，所述芯片保护模块包括热保护单元、过载保护单元、欠压锁定单元和过压锁定单元；所述步进电机与驱动芯片连接。

进一步的，所述解码单元还与逻辑控制单元直接相连。

进一步地，所述控制模块为单片机。

进一步地，所述数字模拟转换器为2bit数字模拟转换器。

进一步地，所述衰减控制单元为混合衰减控制单元。

进一步地，所述驱动芯片内还安装有第三比较器，所述第三比较器与数字模拟转换器相连，所述第三比较器的低电平端与第三比较器的输出端电路相连。

进一步地，所述驱动模块包括前驱动单元、第一输出电路和第二输出电路，所述前驱动单元的信号输出端分别与第一输出电路和第二输出电路的信号输入端相连，所述第一输出电路与步进电机第一线圈相连，所述第二输出电路与步进电机第二线圈相连。

进一步地，所述驱动芯片底部设有散热焊盘。

进一步地，所述控制模块与驱动芯片之间设有限流电阻。

进一步地，所述驱动芯片内设有电压调节器。

本实用新型与现有技术相比，通过在驱动芯片中集成多种功能单元，在确保驱动芯片功能的同时简化了驱动芯片的外围电路，进而简化了控制系统的电路，并缩小步进电机控制系统的体积。

附图说明

图1为本实用新型实施例控制系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例驱动芯片结构示意图；

图3为本实用新型实施例驱动芯片内解码单元与逻辑控制单元直接相连的结构示意图；

图4为本实用新型实施例驱动芯片内第三比较器与数字模拟转换器相连的结构示意图；

图5为本实用新型实施例驱动芯片内具有前驱动单元、第一输出电路和第二输出电路的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本实用新型实施例提供了一种舞台灯步进电机的控制系统，如图1和图2 所示，包括控制模块、驱动芯片和步进电机；所述驱动芯片包括解码单元、数字模拟转换器、重置单元、芯片保护模块、第一比较器、第二比较器、第一输出电流检测器、第二输出电流检测器、逻辑控制单元、衰减控制单元、驱动模块、闲时PWM信号控制单元和振荡器，所述控制模块的输出端与所述解码单元相连，所述解码单元与数字模拟转换器相连，所述数字模拟转换器分别与第一比较器、第二比较器的高电平输入端相连，所述第一比较器、第二比较器的低电平端分别与第一输出电流检测器、第二输出电流检测器相连，所述第一比较器、第二比较器的信号输出端与逻辑控制电路相连，所述逻辑控制电路还分别与闲时PWM信号控制单元、衰减控制单元相连，所述闲时PWM信号控制单元与衰减控制单元之间还通过振荡器相连，所述逻辑控制电路信号输出端与驱动模块信号输入端相连，所述重置单元与解码单元相连，所述重置单元还与芯片保护模块相连，所述芯片保护模块包括热保护单元、过载保护单元、欠压锁定单元和过压锁定单元；所述步进电机与驱动芯片连接。

其中，如图1所示，控制模块信号输出端与驱动芯片信号驱动端相连，驱动芯片信号输出端与步进电机的线圈相连。以本实用新型实施例的驱动芯片为例，结构如图2所示，解码器外接有6个引脚，其中第一信号引脚和第二信号引脚与控制模块的信号输出端相连，用来接收控制模块发送的指令。解码器外接其余4 个引脚为电压分频比设置引脚，在正常使用时只需要与地线连接即可正常使用。重置单元外接有芯片启动引脚，在使用时重置单元通过该引脚与具有额定电压的电源相连。振荡器外接有接地引脚，在使用时振荡器通过该引脚与地线相连。衰减控制单元外接有电流衰减设定引脚，在驱动芯片使用时，衰减控制单元通过该引脚与地线相连。驱动模块外接有8个引脚，分别为第一电力供应引脚、第一信号输出端引脚A、第一信号输出端引脚B、第一接地引脚、第二电力供应引脚、第二信号输出端引脚A、第二信号输出端引脚B、第二接地引脚。该第一电力供应引脚与驱动电源相连，第一接地引脚与地线相连，第一信号输出端引脚A和第一信号输出端引脚B为一组，与步进步进电机的一个线圈相连。该第二电力供应引脚与驱动电源相连，第二接地引脚与地线相连，第二信号输出端引脚A和第二信号输出端引脚B为一组，与步进电机的另一个线圈相连。驱动芯片的外接有接地引脚，在驱动芯片正常工作时，该引脚与地线相连。

在工作时，控制信号由控制模块发送到驱动芯片的解码单元，由解码单元进行解码编译，形成数字信息后再传输给数字模拟转换器，由数字模拟转换器转换为模拟信号，发送到第一比较器和第二比较器的高电平端，由比较器将模拟信号与第一输出电流检测器、第二输出电流检测器的电压进行比较，进而形成高低电平信号，分别由第一比较器和第二比较器发送到逻辑控制单元，由逻辑控制单元控制信号发送给驱动模块，由驱动模块驱动步进电机按照控制信号内容进行运行。

本实用新型实施例通过在驱动芯片设置多种功能单元，高度集成了驱动芯片，并简化驱动芯片引脚数量，如本实施例中驱动芯片引脚数为18个，除第一信号引脚、第二信号引脚、第一电力供应引脚、第一信号输出端引脚A、第一信号输出端引脚B、第二电力供应引脚、第二信号输出端引脚A、第二信号输出端引脚 B和芯片启动引脚外，其余引脚只需与地线相连即可实现驱动芯片的驱动功能，有效简化驱动芯片的外围电路，进一步的缩小整个步进电机的控制系统体积。

此外，由于驱动芯片内具有芯片保护模块，芯片保护模块内部的热保护单元、过载保护单元、欠压锁定单元和过压锁定单元可以对驱动芯片工作状态的实时监控，当驱动芯片过热、过载、欠压、过压时，芯片保护模块可以向重置单元发送命令信号，强制让驱动芯片停止工作，保护驱动芯片不受损坏，确保驱动芯片具有较长的使用寿命，步进电机的控制系统能够长期有效的进行运作。

可选的，如图3所示，所述解码单元还与逻辑控制单元直接相连。

其中，可通过对解码单元的设置更改，将经过解码编译的控制信号直接发送给逻辑控制单元。

本实用新型实施例通过将解码单元还与逻辑控制单元直接相连，可通对解码单元的设置更改，简化驱动芯片内部运行路径，提高步进电机的响应效率。

可选的，所述控制模块为单片机。

单片机作为一种集成电路芯片，具有体积小、质量轻、价格便宜等优点，本实用新型实施例通过采用单片机做为控制模块，在实现步进电机控制功能的基础上进一步降低步进电机控制系统的体积。

可选的，所述数字模拟转换器为2bit数字模拟转换器。

本实用新型实施例采用2bit数字模拟转换器，由于2bit数字模拟转换器的转化简单、精确度高，避免了信号在转化过程中的缺失情况，达到对步进电机的精准控制。

可选的，所述衰减控制单元为混合衰减控制单元。

由于在步进电机高速运行时驱动芯片采用慢衰减模式就会出现震动大、噪音高等问题。而在步进电机低速运行时驱动芯片采用快衰减模式就会导致步进电机无力及定位不准等问题。本实用新型实施例通过在驱动芯片中采用混合衰减控制单元，使驱动芯片可以根据步进电机的转速不同选择不同的衰减方式，达到静音、步进电机定位精准的效果。

可选的，如图4所示，所述驱动芯片内还安装有第三比较器，所述第三比较器与数字模拟转换器相连，所述第三比较器的低电平端与第三比较器的输出端电路相连。

其中，第三比较器的高电平端外接有基准电压引脚，在工作时，该引脚可与地线相连。

可选的，如图5所示，所述驱动模块包括前驱动单元、第一输出电路和第二输出电路，所述前驱动单元的信号输出端分别与第一输出电路和第二输出电路的信号输入端相连，所述第一输出电路与步进电机第一线圈相连，所述第二输出电路与步进电机第二线圈相连。

可选的，所述驱动芯片底部设有散热焊盘。

本实用新型实施例通过在驱动芯片底部设置散热焊盘结构，提高驱动芯片的散热能力，减少驱动芯片因过热而停止运行的次数，保证控制系统能够长时间有效动作。

可选的，所述控制模块与驱动芯片之间设有限流电阻。

本实用新型实施例通过在控制模块与驱动芯片之间设有限流电阻，利用限流电阻对电路的保护作用，防止由于电流的瞬时增大导致的驱动芯片损坏。

可选的，所述驱动芯片内设有电压调节器。