率电路和步进电机对所述数字控 制模块的干扰； 功率放大模块，用于实现对所述数字控制模块输出的调制信号进行功率放大，输出设 定的电流值到电机绕组。
2. 如权利要求1所述的步进电机控制器，其特征在于：所述功率放大模块包括输入电 路、电流反馈电路和H桥电路，所述输入电路与H桥电路连接，所述H桥电路与电流反馈电 路连接。
3. 如权利要求2所述的步进电机控制器，其特征在于：所述H桥电路包括第一H极管、 第二H极管、第HH极管、第四H极管、第一快速二极管、第二快速二极管、第H快速二极 管、第四快速二极管，所述第一H极管和第二H极管为NPN型晶体管，所述第HH极管和第 四H极管为PNP型晶体管，所述第一H极管的集电极分别与第H快速二极管的阴极、第二 快速二极管的阴极和第二H极管的集电极连接并与电源正极连接，所述第一 H极管的发射 极分别与第H快速二极管的阳极、第HH极管的发射极和第四快速二极管的阴极连接，所 述第二H极管的发射极分别与第二快速二极管的阳极、第四H极管的发射极和第一快速二 极管的阴极连接，所述第HH极管的集电极与第四H极管的集电极之间连接步进电机的一 相绕组。
4. 如权利要求2所述的步进电机控制器，其特征在于；H桥电路包括第一 NMOS管、第二 NMOS管、第H NMOS管、第四醒0S管、第一快速二极管、第二快速二极管、第H快速二极管和 第四快速二极管，所述第一 NMOS管的漏极连接电源正极，所述第一 NMOS管栅极连接H桥驱 动电路的输出端，所述第一 NMOS管源极连接第H快速二极管的阳极，所述第二NMOS管的漏 极连接电源正极，所述第二NMOS管的栅极连接H桥驱动电路的输出端，所述第二NMOS管源 极连接第二快速二极管的阳极，所述第H NMOS管的漏极分别与第一 NMOS管的源极和第四 快速二极管的阴极连接，所述第H NMOS管栅极连接H桥驱动电路输出端，所述第四NMOS管 漏极分别与第二NMOS管的源极和第一快速二极管的阴极连接，所述第四NMOS管栅极连接H 桥驱动电路输出端，所述第四NMOS管的源极与第一 NMOS管的源极之间连接步进电机的一 相绕组。
5. 如权利要求1所述的步进电机控制器，其特征在于：所述通讯接口包括RS232、 RS485/CAN、RS422、I2C、SPI、PULSE、两个紧急停车输入接口和四个通用输入输出口形成开 环模式下的上下限位控制及闭环模式下的编码器位置反馈输入，所述上位机实时配置每个 端口方向和电平值。
6. 如权利要求1所述的步进电机控制器的控制方法，其特征在于：包括W下步骤： 步骤一，步进电机控制器上电后检测通讯接口的选择设置； 步骤二，根据所述通讯接口的设置进行初始化变量和初始I/O 口； 步骤H，等待上位机发出配置命令或步进命令，发出配置命令则执行步骤四，发出步进 命令则执行步骤五； 步骤四，数字控制模块进入配置子程序，对控制参数进行修改并写入EEPROM ; 步骤五，数字控制模块进入步进命令，配置PWM参数； 步骤六，根据所述配置PWM参数，数字控制模块检测步进电机当前的位置信息，执行动 态实时配置的匀加速或匀减速控制步骤。
7. 如权利要求6所述的步进电机控制器的控制方法，其特征在于： 所述步骤四中的配置命令包括用户自定义指令程序，所述用户自定义指令程序通过所 述通讯与命令处理模块写入EEPROM中，所述步进电机控制器在开机时自动选择自动执行 用户自定义指令程序，实现步进电机控制器脱离上位机自动执行用户自定义指令程序，具 体步骤包括： 5401 ;所述步进电机控制器在开机时自动选择一种接口与上位机通讯； 5402 ;用户通过自定义指令集中的命令向所述步进电机控制器写入自定义指令程序； 5403 ;所述步进电机控制器将用户自定义指令程序存储在EEPROM中； 5404 ;所述步进电机控制器再次开机，自动选择执行用户自定义指令程序模式； 5405 ;所述步进电机控制器自动执行用户自定义指令程序，所述用户自定义程序包含 步进电机控制器配置、10端口读写和步进电机运动控制程序。
8. 如权利要求6所述的步进电机控制器的控制方法，其特征在于：所述步骤六中的动 态实时配置的匀加速或匀减速的控制过程，具体步骤： 5601 ;设定步进电机的运动速度Vm"，将步进电机的每个步进位置或细分位置设为速度 参考点，设转动第一步时的速度为V。，线性加速比率为a,则第n步时的速度v"= a 5602 ;设定步进电机的步进数steps,则从0加速到Vm"所需要的步进数为steps Steps",= l〇ga(Vmax/v〇)+l ； 5603 ;判断所述速度增大所需要的步进数steps。。,与设定步进电机步进数steps的大 小，若St巧Sm"小于St巧S，则当steps m"= 0. 5*st巧S，初始化计数器Vent;当steps max大于 steps,则初始化计数器VcDt; 5604 ;初始化计数器V。。,后，速度V tut清零，进入匀加速阶段，使其在每次步进运动后 Veutl= V eut0*a，其中，速度Vwti为步进电机运动后的速度，V。巾。为步进电机初始速度，计数器 V。。,根据所述设定步进电机步进数steps递增； 5605 ;当所述速度增大所需要的步进数stepsm"与设定步进电机步进数steps相等，贝U 执行S606,若所述速度增大所需要的步进数steps。。,与设定步进电机步进数steps不相等， 则返回执行S604 ; 5606 ;进入匀速阶段，速度不变； 5607 ;计算出剩余的步进数steps。。,； 5608 ;进入匀加速或匀减速阶段，使其在每次步进指令后赋值Vtuti= V twe/a，当速度 Vwt的值到达用户的设定速度后维持不变，计数器V根据设定步进电机步进数steps递 增，完成匀加速或匀减速过程。
9. 如权利要求6所述的步进电机控制方法，其特征在于；在所述步骤六之后还包括步 骤走；动态实时配置的自动电流衰减控制。
10. 如权利要求9所述的步进电机控制器的控制方法，其特征在于：所述步骤走，动态 实时配置的自动电流衰减控制步骤具体包括： 5701 ;步进电机控制器执行完上一个步进命令后，设定定时时间后启动定时器； 5702 ;所述定时器设定的定时时间结束后，步进电机控制器执行自动降低相电流，且每 相电流按同等比例衰减，W保持电机的转子位置不变； 5703 ;检测到下一个步进命令时，步进电机控制器自动恢复到正常电流值； 5704 ;返回S701，重复执行S701至S704。
11. 如权利要求9所述的步进电机控制器的控制方法，其特征在于：所述步骤走之后包 括步骤八： 步进电机的相电流值通过通讯与命令处理模块动态设置，实现对电流的闭环控制，其 具体步骤包括： 5801 ;所述上位机通过通讯与命令处理模块下达电流设置命令，设定电流值； 5802 ;所述数字控制模块根据所述电流值计算后输出PWM信号到所述功率放大模块； 5803 ;所述功率放大模块中的电流反馈电路实时反馈当前电流值； S804;所述数字控制模块对电流电路反馈的值进行A/D转换、放大后与设定值进行比 较，根据比较结果调节PWM的占空比，如果检测到短路过热则直接输出低电平PWM信号； S805 ;数字控制模块根据比较的结果输出调整后的PWM信号到功率放大模块。
【专利摘要】本发明公开了一种步进电机控制器及其控制方法，涉及步进电机控制技术领域，步进电机控制器包括电源隔离模块，通讯与命令处理模块，数字控制模块，用于对所述上位机的命令进行处理后控制步进电机动作，信号隔离模块，功率放大模块。本发明的有益效果：通讯接口丰富，支持RS232、RS485/CAN、I2C、SPI和PULSE等控制接口，上位机可任选其中一种接口进行连接控制；实现多台远程控制，一台上位机可通过RS485/CAN总线串行连接多台步进电机控制器，并对其中任意一台步进电机控制器进行实时控制。通过数字控制模块实现自动控制电机匀加速匀减速运动，使得与步进电机连接的机械系统更加平滑，减小振动冲击。
【IPC分类】H02P8-14
【公开号】CN104660127
【申请号】CN201410734006
【发明人】刘荣
【申请人】重庆谱思机器人控制系统有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月4日