異步控制步進電機陣列的製作方法

2023-07-02 21:34:26 1

專利名稱：異步控制步進電機陣列的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用單個控制器對大量步進電機進行異步控制的陣列，包括電 機矩陣排列，開關控制裝置。由計算機進行開關邏輯選擇，與步進電機控制器 的輸出同步。
背景技術：
隨著微電子技術，電子計算機技術，電力電子技術和材料科學的飛速發展， 國內外出現了許多性能優越的新型特種電機。此類電機(包括步進電機)具有 較大的特殊性。如步進電機將數字脈衝信號轉換為機械角位移，採用與計算機 相關的控制技術，應用於各種交通運輸，家用電器，電器傳動及其它如武器裝 備，醫療設備等自動控制領域。
步進電機需要與控制器配合使用，不能直接使用普通交直流電源。 一般情況 下一臺控制器可控制一臺電機或同步控制幾臺步進電機運行。但涉及大量電機 異步運行吋，需要每臺步進電機配備相應控制器，成本很高。

發明內容
本發明要解決的技術問題是在實時性要求不高，十臺或上百臺步進電機需要 異步運行時，能通過一個步進電機控制器進行低成本的控制。
為解決上述技術問題，本發明的構想是將步進電機負載進行一種二維矩陣 排列和連接，在兩個維度上順序連接多個開關控制器件，通過計算機並行輸出 對開關進行邏輯控制，以確定需運行的步進電機負載。同時由計算機指令控制相應的步進電機控制器輸出控制脈衝信號，如步距角，運行速度等。
作為實現本發明的第一種技術方案，是將大量的步進電機進行一種二維矩陣 排列及相應連接。與一般控制矩陣不同，此種連接並不保證可以任意選擇陣列 中任意位置的數個步進電機同步運行。只能保證任意選擇單個步進電機，或有 一定位置限制的多個步進電機同步運行。
作為實現本發明的第二種技術方案，是選用半導體開關控制器件，而不是繼 電器等機電開關器件作為開關控制。兩個維度的半導體開關器件基極都將連接 到計算機的並行輸出口上，由電腦程式輸出的數位訊號進行開關邏輯控制， 以達到相應負載電機的選擇。
作為實現本發明的第三種技術方案，是用計算機將開關控制與步進電機控制 器輸出同步，保證步進電機轉速，步距角，角度細分，加減速，停止等信號能 精確地加載到程序所指定的步進電機上。
作為實現本發明的第四種技術方案是，要為每臺步進電機配備在斷電情況下 的彈簧或永磁體抱死裝置。抱死裝置在電機通電時打開，以便電機運轉。斷電 吋關閉，使電機停止在上次運行結束吋的精確位置。
本發明大量減少了開關器件的數量，僅使用一臺控制器上，降低了大量步進 電機異步運行的成本，減小了功率消耗，邏輯控制簡單。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步詳細的說明。 圖1是本發明的電機矩陣排列和開關設置的原理圖。
圖2是控制實施方式的電路方框圖和與其連接的電機開關陣列的電路原理圖具體實施方式
圖1為本發明的電機矩陣排列與開關設置的原理圖。按圖由橫向和縱向的 連線將電機繞組負載1連接，橫向開關2則按順序分別連接到橫向布置的連線 一側，縱向開關5按順序設置在縱向布線的下方，所有橫向開關2的另一端均 連接到步進電機控制器的控制電壓輸出正極3，所有縱向開關5的另一端均連接 到輸出負極4。按上述連接方法則可以按照一定的開關邏輯選擇需控制的電機， 如開關TA3與TB1導通，則負載RA3B1被連接到步進電機控制器上，其它電機則 被阻斷。不斷變化開關的組合，則可以按程序對電機進行選擇控制。
考慮到步進電機控制器的輸出功率範圍，也可以選擇數個電機進行同步控 制，如TB1 ， TB3與TA1接通，則RA1B1與RA1B3被並聯接通。
圖2為控制實施方式的電路方框圖和與其連接的電機開關陣列的電路原理圖。
半導體開關器件2按圖連接到電機陣列13，基極則按順序連接到計算機8中 的開關邏輯控制單元7並行輸出口 6上。程序指令單元9輸出指令控制電機的 選擇。脈衝控制/角分控制電路和功率放大器組成步進電機的控制器部分，按計 算機8輸出的程序指令對選擇的電機進行啟動，停止等運行控制。 程序指令單元9同時要使開關邏輯控制與步進電機控制同步。 步進電機繞組1按圖中的連接方式接入矩陣，步進電機轉子12上應配備抱 死裝置，保證斷開情況下的精確定位。
權利要求
1、一種異步控制步進電機陣列，其包括——電機陣列(13)——順序連接到電機陣列上的開關(2)——由計算機控制的開關邏輯控制單元(7)——連接到計算機上的步進電機控制器(14)——單個步進電機轉子(12)上的抱死裝置其特徵在於由電腦程式控制的開關邏輯控制開啟或關閉開關器件(2)，使得電機矩陣(13)中被選擇接通的步進電機(1)連接到步進電機控制器(14)上完成電機動作。
2、 按照權利要求1所述的異步控制步進電機陣列，其特徵在於電機按矩 陣方式連接，控制開關(2)在兩維方向順序連接到電機陣列(13)上。
3、 按照權利要求1所述的異步控制步進電機陣列，其特徵在於控制開關 由半導體開關控制器件(2)組成。
4、 按照權利要求1所述的異步控制步進電機陣列，其特徵在於程序指令單元(9)對開關邏輯選擇單元(7)與步進電機控制器(14)進行同步控制。
5、 按照權利要求1所述的異步控制步進電機陣列，其特徵在於步進電機 轉子(12)上應配備彈簧或永磁體抱死裝置。
全文摘要
本發明公開了一種異步控制步進電機陣列。包括單個步進電機控制器，由步進電機組成的矩陣排列，由三極體或功率開關器件組成的開關控制裝置，由計算機進行開關邏輯選擇，並與步進電機的輸出同步。此種步進電機控制方式大量減少了開關器件的數量，僅使用一臺控制器，降低了大量步進電機異步運行的成本，減小了功率消耗，邏輯控制簡單。
文檔編號G05B15/02GK101534089SQ20081008464
公開日2009年9月16日 申請日期2008年3月14日 優先權日2008年3月14日
發明者銘 汪 申請人:銘 汪