本实用新型涉及打印机技术领域，尤其涉及一种步进电机扭力自动调节电路及具有步进电机扭力自动调节电路的打印机。
背景技术：
打印机在打印过程中，打印机的喷头需要到墨栈进行清洁；打印空闲时，喷头需要停在墨栈保湿以防止喷嘴墨水干结堵塞；当打印过程中喷头喷嘴出墨不良时，喷头也需要回到墨栈，进行负压抽墨以导通喷嘴。打印机的墨栈位于升降平台上，打印空闲时，步进电机驱动升降平台上升使喷头位于墨栈内进行保湿。启动打印任务时，墨栈先下降到指定位置，然后喷头移动进行打印任务，打印暂停或任务完成后，喷头回到墨栈，升降平台上升，密封喷头进行保湿。
打印机有各种机型，不同机型对电机推动墨栈的扭力要求不一，电机驱动器为了适应各种机型的需要就要将输出功率设计到足够大。但是电机驱动器的电流加大其功耗也成比例增大，功耗增加使得发热量也成比例的增大。而且电机驱动器的工作电流不随电机的运动和静止状态改变，只随输出信号的扭力控制改变，而实际使用中，电机静态只需要很小的扭力即可锁定墨栈。现有技术中有两种驱动方案：第一种的电机驱动板只支持较小扭力墨栈规格的打印机，第二种的电机驱动板虽然支持各种规格的打印机，但需要将工作扭力设定到最大，电机驱动器的发热量较大需要安装大尺寸散热片以保证电机驱动器的正常工作，该方案的驱动板体积大、成本高和能耗高。
技术实现要素：
本实用新型实施例提供了步进电机扭力自动调节电路及打印机，用以解决现有技术中电机驱动器在电机运动和静止状态均维持大扭力，导致电机驱动器功耗过大，需要设计大尺寸散热片和散热风扇的问题。
一方面，本实用新型提供了一种步进电机扭力自动调节电路，用于根据接收到的所述步进电机的状态信号输出调节所述状态信号的扭力信号，所述步进电机扭力自动调节电路包括：信号采集模块、电流转换模块及扭力控制器；所述信号采集模块采集所述步进电机的所述状态信号并输出交流信号；所述电流转换模块接收所述交流信号并将所述交流信号转换成直流信号；所述扭力控制器根据所述直流信号输出所述扭力信号，以通过所述扭力信号控制所述步进电机的转动。
优选地，所述扭力控制器包括三极管；所述三极管的基极与所述电流转换模块连接，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极将所述扭力信号输出至所述步进电机。
优选地，所述扭力控制器包括单片机，所述单片机的输入端与所述电流转换模块连接，所述单片机的输出端将所述扭力信号输出至所述步进电机。
优选地，所述信号采集模块包括第一电容；所述第一电容的第一端接收所述步进电机的所述状态信号，所述第一电容的第二端与所述电流转换模块连接，所述第一电容将采集的所述状态信号转化成所述交流信号并输出至所述电流转换模块。
优选地，所述电流转换模块包括第一二极管、第二二极管、第一电阻及第二电容；所述第一二极管的第一端接地，所述第一二极管的第二端与所述第一电容的第二端、第二二极管的第一端连接；所述第二二极管的第二端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电容的第一端及所述扭力控制器连接，所述第二电容的第二端接地。
优选地，所述扭力控制器还包括第二电阻、第三电阻及第四电阻；所述第二电阻的第一端用于与第一电源连接，所述第二电阻的第二端与所述三极管的集电极连接；所述第三电阻与所述第四电阻并联在所述第一电源与所述三极管的集电极之间。
优选地，所述扭力控制器还包括第一比较器，所述第一比较器的正向输入端与所述电流转换模块连接，所述第一比较器的输出端与所述单片机连接。
优选地，所述步进电机状态信号包括脉冲信号，所述脉冲信号用于控制所述步进电机的转动速度。
另一方面，本实用新型还公开了一种打印机，包括：一墨栈、一主控制器、一电机驱动器及一步进电机扭力自动调节电路；所述步进电机扭力自动调节电路采集所述主控制器输出的所述步进电机的状态信号并输出扭力信号；，所述电机驱动器接收所述步进电机扭力自动调节电路输出的所述扭力信号以控制所述墨栈的升降，其中，所述步进电机扭力自动调节电路为以上任一项所述的步进电机扭力自动调节电路。
优选地，所述墨栈包括升降机构、喷头密封盒和负压抽墨泵；所述升降机构与所述喷头密封盒连接，用于带动所述喷头密封盒上下运动；所述负压抽墨泵与所述喷头密封盒连接，用于疏通密封在所述喷头密封盒中的喷嘴；所述电机驱动器与所述升降机构中的所述步进电机连接，用于调节所述升降机构的升降。
综上所述，本实用新型的步进电机扭力自动调节电路及打印机通过所述步进电机扭力自动调节电路中的信号采集模块自动采集所述步进电机的状态信号；然后通过所述电流转换模块将所述信号采集模块采集的所述状态信号转换成交流信号，最后所述扭力控制器根据所述交流信号输出扭力信号，以通过所述扭力信号控制所述步进电机的转动。本实用新型通过检测所述步进电机的状态信号来调节输入所述电机驱动器的扭力信号，使得所述电机驱动器在步进电机需要运动时维持大扭力，在步进电机停止时保持小扭力，进而减小了所述电机驱动器的功耗，使得所述电机驱动器的发热量大大减小，从而不需要安装额外的散热设备，节省了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型步进电机的驱动电路原理图。
图2为本实用新型的步进电机扭力自动调节电路的原理框图。
图3为本实用新型的步进电机扭力自动调节电路的电机状态信号图。
图4为本实用新型第一实施例的步进电机扭力自动调节电路的电路图。
图5为本实用新型第二实施例的步进电机扭力自动调节电路的电路图。
具体实施方式
下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本实用新型，并不被配置为限定本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
请参见图1和图2，本实用新型公开了一种步进电机扭力自动调节电路，用于依据主控制器U1输出的所述步进电机状态信号调节输入电机驱动器U2的扭力信号，所述电机驱动器U2根据输入的扭力信号控制步进电机U3运动，在本实用新型中所述电机驱动器U2优选采用DRV8880芯片。所述步进电机U3扭力自动调节电路包括：信号采集模块10、电流转换模块20及扭力控制器30；所述信号采集模块10与主控制器U1连接，用于采集所述主控制器U1输出的所述步进电机状态信号并输出交流信号；所述电流转换模块20与所述信号采集模块10，用于将所述交流信号转换成直流信号；所述扭力控制器30与所述电流转换模块20连接，用于根据接收的所述直流信号输出扭力信号并将扭力信号输入所述电机驱动器U2。其中，所述步进电机状态信号包括控制所述步进电机U3转动的脉冲信号，如图3，在本实施例中，所述脉冲信号为0和1变换的方波脉冲信号，方波数量表示所述步进电机U3转动量，单位时间的方波数量表示步进电机U3转动速度，控制步进电机U3停止时，脉冲信号处于固定电平。所述步进电机状态信号还包括方向信号，所述方向信号为电平信号，所述电平信号的信号状态为0表示步进电机U3的正转，所述电平信号的信号状态为1表示步进电机U3的反转。
请参阅图4，在本实施例中，所述信号采集模块10包括第一电容C1；所述第一电容C1的第一端与所述主控制器U1连接，所述第一电容C1的第二端与所述电流转换模块20连接。在本实施例中，所述第一电容C1主要捕捉所述脉冲信号在步进电机U3运动时的交变能量，并将交变能量信号传输给所述电流转换模块20，所述电流转换模块20采用二极管和电阻电容将交变能量信号转换为直流信号。
优选地，所述电流转换模块20包括第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1及第二电容C2；所述第一二极管D1的第一端接地，所述第一二极管D1的第二端与所述第一电容C1的第二端、第二二极管D2的第一端连接；所述第二二极管D2的第二端与所述第一电阻R1的第一端连接，所述第一电阻R1的第二端与所述第二电容C2的第一端、所述扭力控制器30连接，所述第二电容C2的第二端接地。在本实施例中，所述电流转换模块20采用两个二极管、一个电阻和一个电容将交变能量信号转换为直流信号输入到所述扭力控制器30，所述扭力控制器30用NPN三极管Q1根据接收的直流信号输出扭力信号至所述电机驱动器U2。
在一较佳实施例中，所述扭力控制器30为三极管Q1；所述三极管Q1的基极与所述电流转换模块20连接，用于接收电流转换模块20输出的直流信号；所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极与所述电机驱动器U2连接，用于根据电流转换模块20输入的直流信号输出扭力信号，以通过所述扭力信号控制所述电机驱动器U2。
优选地，所述扭力控制器30还包括第二电阻R2、第三电阻R3及第四电阻R4；所述第二电阻R2的第一端与第一电源连接，所述第一电源为3.3V，所述第一电源VCC由电源转换模块将所述主控制器U1提供的24V直流电源转化成3.3V用于为所述电机驱动器U2供电，在本实施例中所述电源转换模块为常用电源转换电路，在此不再赘述。所述第二电阻R2的第二端与所述三极管Q1的集电极连接；所述第三电阻R3与所述第四电阻R4并联在所述第一电源与所述三极管Q1的集电极之间。在本实施例中，所述扭力控制器30用NPN三极管Q1放大电路输出控制电机驱动器U2的扭力信号TRQ0和TRQ1，请参阅下表的电机驱动器U2的扭力设置表，当步进电机U3运动时，脉冲信号变化，TRQ0和TRQ1被设置为0，则电机驱动器U2的电流就是标准电流量的100％；当步进电机U3停止运动时，脉冲信号为固定电平，TRQ0和TRQ1被设置为1，则电机驱动器U2的电流就是标准电流量的25％，从而使得步进电机U3在运动时维持大扭力，在停止时都维持较小的扭力，进而控制步进电机U3转动的所述电机驱动器U2维持较小的电流保持较小的功耗，使得电机驱动器U2保持在有效的工作温度范围内而不需要额外的散热设备，在本实施例中，所述电机驱动器U2的工作温度范围是–40～125℃。
请参阅图5，在另一实施例中，所述扭力控制器30为单片机U4，所述单片机U4的输入端与所述电流转换模块20连接，所述单片机U4的输出端与所述电机驱动器U2连接，用于根据电流转换模块20输入的交流信号输出所述扭力信号。
优选地，所述扭力控制器30还包括第一比较器U5、第三电容C3、第五电阻R5及第六电阻R6；所述第一比较器U5的第二正向输入端+INB与所述电流转换模块20连接，所述第一比较器U5的第二输出端OUTB与所述单片机U4连接，所述第一比较器U5的正极V+与第一电源VCC连接，所述第一比较器U5的负极接地；所述第三电容C3的第一端与所述第一比较器U5的负极V-连接，所述第三电容C3的第二端与所述第一电源VCC连接；所述第五电阻R5与所述第六电阻R6并联接入所述第一电源与所述单片机U4之间。在本实施例中，第一比较器U5来采样直流信号，用单片机U4的模数转换器(ADC)模块读取直流信号的电压，当步进电机U3运动速度越高，脉冲信号的脉冲密度越大，电流转换模块20输出的电压越大，单片机U4根据读取到的电压值，分别控制TRQ0和TRQ1，进而使电机驱动器U2在有效工作温度下输出适当的扭力。
本实用新型还公开了一种打印机，包括：一墨栈、一主控制器U1、一电机驱动器U2和一步进电机扭力自动调节电路，所述步进电机扭力自动调节电路采集所述主控制器U1输出的所述步进电机的状态信号并输出扭力信号，所述电机驱动器U2接收所述步进电机扭力自动调节电路输出的扭力控制信号控制所述墨栈的升降，所述步进电机扭力自动调节电路为上述步进电机扭力调节电路。在本实施例中，所述打印机为喷绘写真机，其中，所述打印机也可以为平板打印机，所述打印机类型在此不做具体限定。
优选地，所述墨栈包括升降机构、喷头密封盒和负压抽墨泵；所述升降机构与所述喷头密封盒连接，用于带动所述喷头密封盒上下运动；所述负压抽墨泵与所述喷头密封盒连接，用于疏通密封在所述喷头密封盒中的喷嘴；所述电机驱动器U2与所述升降机构中的步进电机U3连接，用于控制所述步进电机U3的转动进而控制升降机构的升降。
综上所述，本实用新型的步进电机扭力自动调节电路及打印机通过信号采集模块10自动采集所述主控制器U1输出的步进电机状态信号；然后通过所述电流转换模块20将所述信号采集模块10采集的步进电机状态信号转换成直流信号，最后通过所述扭力控制器30将所述直流信号进行比较输出给所述电机驱动器U2，本实用新型通过检测所述主控制器U1输出的步进电机状态信号来调节输入所述电机驱动器U2的电流，使得所述电机驱动器U2在步进电机U3需要运动时维持大扭力，在步进电机U3停止时保持小扭力，进而减小了所述电机驱动器U2的功耗，使得所述电机驱动器U2的发热量大大减小，从而不需要安装额外的散热设备，节省了成本。
以上对本实用新型所提供的步进电机扭力自动调节电路及打印机进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。不应理解为对本实用新型的限制。