一种3d打印机用步进电机开环控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及3D打印机技术领域，尤其涉及一种3D打印机用步进电机开环控制系统。
【背景技术】
[0002]3D打印技术起源于20世纪80年代出现的快速成形技术(Rapid Prototyping，RP) ο快速成形技术，又称自由成形技术(Freeform Manufacturing，FM)。其基本原理属于加成制造(Additive Fabricat1n，AF)，既不采用传统的加工机床和模具，依据工件的三维计算机辅助设计(CAD)模型，在计算机控制下由自由成形机直接成形三维工件。它结合了计算机辅助设计、数控、材料等多种先进技术，可谓是一种颠覆性的制造技术。它的基本原理是，利用计算机软件对CAD模型进行分层切片处理，得到各层界面的二维轮廓信息，根据轮廓信息生成G-code控制代码，快速成形机按照控制命令，分层沉积材料，形成一系列二维截面薄片层，最后快速成形机使片层与片层之间相互粘结，将这些薄片逐步顺序叠加堆积成三维工件实体。由于加成制造法通过三维至二维的转化，使工件的成形变得简化，只需要传统切削加工30 % -50 %的工时和20 % -35 %的成本，就能直接制作复杂的三维工件，在机械制造业引起了巨大的反响。
[0003]目前在3D打印机的使用过程中，需要用到电机，现有技术中多采用步进电机，步进电机是将输入脉冲信号转化成角位移或直线位移输出的电动机，具有结构简单，控制精度高和连续工作无累计误差等特点，是3D打印机理想的运动控制执行元件。但是现有的步进电机的精度差，有待进一步的提尚。
【发明内容】
[0004]本发明为了克服现有技术中的不足，提供了一种3D打印机用步进电机开环控制系统。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现:
[0006]—种3D打印机用步进电机开环控制系统，包括步进电机、驱动器、PffM波形发生器、脉冲分配器、电器，所述PWM波形发生器的输出端与所述脉冲分配器的输入端相连，所述脉冲分配器的输出端与驱动器的输入端相连，所述驱动器的输出端与所述步进电机相连，并用于驱动步进电机工作，所述电源为驱动器供电。
[0007]作为本发明的优选技术方案，所述步进电机为电压驱动。
[0008]作为本发明的优选技术方案，所述步进电机为双电压驱动。
[0009]作为本发明的优选技术方案，所述步进电机为恒电流控制。
[0010]与现有的技术相比，本发明的有益效果是:步进电机直接通入直流电源是不能工作的，必须经过驱动器的驱动，所以步进电机的驱动系统主要分成三个部分:控制器、驱动器和电机；步进电机的控制系统主要由PWM波发生器、脉冲分配器、驱动电路等电路组成，波形发生器产生脉冲信号，通过环形分配器分配，由驱动器驱动控制步进电机绕组的通电状态，利用该控制系统能够提尚步进电机的控制精度。
【附图说明】
[0011]图1为本发明的原理图。
【具体实施方式】
[0012]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0013]请参阅图1，图1为本发明的原理图。
[0014]步进电机从其结构形式上分可以分为一下几种:反应式步进电机(VariableReluctance，VR)、永磁式步进电机(Permanent Magnet, PM)、混合式步进电机(HybridStepping，HS)等。反应式步进电机由定子、转子和定子绕组组成，且定子磁极和转子上很多小齿。定子和转子都是由软磁材料构成的。电机利用了“磁阻最小原理”所产生的磁阻转矩使电机一步一步转动。反应式步进电机多为三相，结构简单，步矩角较小，但其动态性能差，噪音很大；永磁式步进电机与反应式步进电机有所不同的是，永磁式步进电机的转子式永磁体，定、转子极数相同。工作时，永磁转子建立的磁场与定子电流所产生的磁场相互作用而产生转矩，使转子一步一步运转。永磁式步进电机输出力矩较大，有很好的动态性能，但是其步矩角较大，控制精度较差；混合式步进电机结合了反应式和永磁式步进电机的优点，它的定子铁芯与反应式的相同，同样是把定子分成若干个极，每个极上又有很多小齿；绕组的控制方式同永磁式步进电机相同，即两相集中，每相为两对极；转子铁芯上有齿槽，齿间距离和定子小齿间距相同。这样既有较大的输出力矩，又可以保证步矩角很小，受到市场的可。
[0015]所述一种3D打印机用步进电机开环控制系统，包括步进电机、驱动器、PffM波形发生器、脉冲分配器、电器，所述PWM波形发生器的输出端与所述脉冲分配器的输入端相连，所述脉冲分配器的输出端与驱动器的输入端相连，所述驱动器的输出端与所述步进电机相连，并用于驱动步进电机工作，所述电源为驱动器供电。
[0016]所述步进电机为电压驱动或双电压驱动或恒电流控制。
[0017]所谓单电压控制指的是电机的供电电源只有一个恒定的电压，此种驱动方式电路设计简单，但是绕组电流由零变成最大值需要一定时间，如果频率过快，会使电机的转矩变小。
[0018]所谓双电源控制，顾名思义就是电机的供电电压分高低两种，这种方式的主要控制思路是，利用提高电压值得方法，缩短绕组电流上升时间，保证步进电机的高频特性。在绕组通电开始时，系统通过控制SigH信号控制VT H导通，围绕组提供高电压供电，在绕组电流达到最高值后，关断VTH，利用低电压为绕组供电。控制上量控制信号要保持同步，而且VTh开关管的导通时间必须经过严格的计算驱动，如果打开时间过高，则绕组电流过载，如果打开时间过低，则改进的效果不明显。
[0019]所谓恒电流控制的基本思想就是利用别额定电压高几倍的高电压对电机供电，保证电机不管处于何种工作频率，绕组电流固定不变，从而保证步进电机的转矩不受控制方式的影响。
[0020]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种3D打印机用步进电机开环控制系统，其特征在于:包括步进电机、驱动器、PffM波形发生器、脉冲分配器、电器，所述PWM波形发生器的输出端与所述脉冲分配器的输入端相连，所述脉冲分配器的输出端与驱动器的输入端相连，所述驱动器的输出端与所述步进电机相连，并用于驱动步进电机工作，所述电源为驱动器供电。2.根据权利要求1所述的一种3D打印机用步进电机开环控制系统，其特征在于:所述步进电机为电压驱动。3.根据权利要求1所述的一种3D打印机用步进电机开环控制系统，其特征在于:所述步进电机为双电压驱动。4.根据权利要求1所述的一种3D打印机用步进电机开环控制系统，其特征在于:所述步进电机为恒电流控制。
【专利摘要】本发明涉及一种3D打印机用步进电机开环控制系统，包括步进电机、驱动器、PWM波形发生器、脉冲分配器、电器，所述PWM波形发生器的输出端与所述脉冲分配器的输入端相连，所述脉冲分配器的输出端与驱动器的输入端相连，所述驱动器的输出端与所述步进电机相连，并用于驱动步进电机工作，所述电源为驱动器供电。步进电机的控制系统主要由PWM波发生器、脉冲分配器、驱动电路等电路组成，波形发生器产生脉冲信号，通过环形分配器分配，由驱动器驱动控制步进电机绕组的通电状态，利用该控制系统能够提高步进电机的控制精度。
【IPC分类】H02P8/12, H02P8/22
【公开号】CN105227014
【申请号】CN201510658983
【发明人】周末
【申请人】周末
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年10月12日