一種彩色3d打印機步進電機驅(qū)動電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種彩色3D打印機步進電機驅(qū)動電路，本實用新型主要是為彩色3D打印機的三維運動打印系統(tǒng)提供了一種步進電機的運動驅(qū)動電路，本實用新型步進電機驅(qū)動電路主要采用二相電機的勵磁方式，驅(qū)動器主要包括環(huán)行分配器、信號處理器、推動級、主開關(guān)電路、保護電路和傳感器電路，本實用新型步進電機驅(qū)動電路主要是基于步進電機驅(qū)動芯片L297H和L298芯片設(shè)計而成具有所需元器件少、可靠性高、方便計算機控制的優(yōu)點。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型一種彩色3D打印機步進電機驅(qū)動電路，本實用新型主要是為彩色3D 打印機的三維運動打印系統(tǒng)提供了一種步進電機的運動驅(qū)動電路。 -種彩色3D打印機步進電機驅(qū)動電路
【背景技術(shù)】
[0002] 目前應(yīng)步進電動機是用脈沖信號進行控制，將點脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移和 線位移的微電機，廣泛地應(yīng)用于打印機等辦公知道設(shè)備以及各種控制裝置。步進電機和一 般的電機不同，之接電源步進電機不能轉(zhuǎn)動，而每加一個點脈沖僅轉(zhuǎn)動一定的角度，另外， 改變脈沖的頻率時，步進電機的速率也跟著改變。步進電機按電磁轉(zhuǎn)距產(chǎn)生機理的不同可 以分為反應(yīng)式步進電機，永磁式步進電機和混合式步進電機，而按繞組的相數(shù)又可以分為 單相，兩相，三相。五相。 實用新型內(nèi)容
[0003] 本實用新型要解決的技術(shù)問題是：設(shè)計一種工作穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、控制精確的一種 彩色3D打印機步進電機驅(qū)動電路。
[0004] 步進電機驅(qū)動器主要結(jié)構(gòu)：
[0005] (1)環(huán)行分配器：根據(jù)輸入信號的要求產(chǎn)生電機在不同狀態(tài)下的開關(guān)波形
[0006] (2)信號處理：對環(huán)行分配器產(chǎn)生的開關(guān)信號波形進行PWM調(diào)制以及對相關(guān)的波 形進行濾波整形處理
[0007] (3)推動級：對開關(guān)信號的電壓，電流進行放大提升
[0008] (4)主開關(guān)電路：用功率元器件直接控制電機的各相繞組
[0009] (5)保護電路：當(dāng)繞組電流過大時產(chǎn)生關(guān)斷信號對主回路進行關(guān)斷，以保護電機驅(qū) 動器和電機繞組
[0010] (6)傳感器：對電機的位置和角度進行實時監(jiān)控，傳回信號的產(chǎn)生裝置。
[0011] 步進電機的勵磁方式：
[0012] 本本實用新型步進電機驅(qū)動電路對二相雙極性電機進行的，所以介紹二相電機的 勵磁方式：
[0013] (1)一相勵磁：通電的繞組只有一相，依次切換相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)步距角為1。8度， 對這種勵磁方式，每個脈沖到來時的旋轉(zhuǎn)角的響應(yīng)有振動，若頻率過高，有時會產(chǎn)生失步現(xiàn) 象
[0014] (2)兩相勵磁：兩相同時流通電流，也采用依次切換相電流的方法，二相勵磁的步 距角為1. 8度，二相歷次的總電流增大2倍，則最高啟動頻率增大，能獲得高的轉(zhuǎn)速，另外， 過度性能也好。
[0015] (3) -，二相勵磁：這是一種交替進行一相勵磁，二相勵磁的方法，啟動電流每兩個 始終切換依次，因此步距角為0。9度，勵磁電流變大，過度性能也好，最大啟動頻率也高。
[0016] 驅(qū)動方式：
[0017] 本實用新型采用雙極性驅(qū)動方式如圖2所示：
[0018] 雙極性步進電機的驅(qū)動電路它會使用八顆晶體管來驅(qū)動兩組相位。雙極性驅(qū)動電 路可以同時驅(qū)動四線式或六線式步進電機，雖然四線式電機只能使用雙極性驅(qū)動電路，它 卻能大幅降低量產(chǎn)型應(yīng)用的成本。雙極性步進電機驅(qū)動電路的晶體管數(shù)目是單極性驅(qū)動電 路的兩倍，其中四顆下端晶體管通常是由微控制器直接驅(qū)動，上端晶體管則需要成本較高 的上端驅(qū)動電路。雙極性驅(qū)動電路的晶體管只需承受電機電壓，所以它不像單極性驅(qū)動電 路一樣需要箝位電路。
[0019] 步進電機的主驅(qū)動電路設(shè)計如圖1所示：設(shè)計思想：電動機驅(qū)動方式有很多種起 驅(qū)動器的設(shè)計也多種多樣，為簡便起見和考慮電路的復(fù)雜性等因數(shù)，我選用步進電機的專 用驅(qū)動芯片L297H和L298, L297芯片是一種步進電機控制集成芯片，可以產(chǎn)生四相驅(qū)動信 號，應(yīng)用于微機控制兩相雙極和四相單極步進電機，同時其中的晶片內(nèi)的PWM斬波線路以 開關(guān)信號形式控制路的電流。此芯片的特性是只需要時鐘，方向和模式輸入信號。相位由 內(nèi)部產(chǎn)生，因此可減輕微機的程序負擔(dān)，此芯片可與L298組成組合電路或者于與分立的三 極管和達林頓管電路連接使用。其管腳圖及其作用如圖3所示。L298芯片是一種高壓，大 電流雙橋驅(qū)動器內(nèi)部就是功率管的陣列，也可以用外接的功率管代替。其外部管腳如圖4 所示。
[0020] 本實用新型的有益效果是：所用遠期減少，運動控制精確，能夠方便計算機進行控 制盒自動化操作控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1為本實用新型一種彩色3D打印機步進電機驅(qū)動電路原理圖。
[0022] 圖2為步進電機雙極性驅(qū)動電路原理圖。
[0023] 圖3為L297H芯片接線管腳圖。
[0024] 圖4為L298芯片接線管腳圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖描述本實用新型的【具體實施方式】：
[0026] -種彩色3D打印機步進電機驅(qū)動電路主要由由驅(qū)動控制芯片、環(huán)行分配器、信號 處理器、推動級、主開關(guān)電路、保護電路和傳感器電路等組成。
[0027] 所述一種彩色3D打印機步進電機驅(qū)動電路，其中所述的主驅(qū)動芯片為L297H和 L298專用步進電機驅(qū)動芯片。
[0028] 所述一種彩色3D打印機步進電機驅(qū)動電路，其中所述的步進電機的驅(qū)動電路的 勵磁方式為二相電機的勵磁方式：兩相同時流通電流，也采用依次切換相電流的方法，二相 勵磁的步距角為1. 8度，二相歷次的總電流增大2倍。
[0029] 所述一種彩色3D打印機步進電機驅(qū)動電路，其中所述的環(huán)行分配器是根據(jù)輸入 信號的要求產(chǎn)生電機在不同狀態(tài)下的開關(guān)波形。
[0030] 所述一種彩色3D打印機步進電機驅(qū)動電路，其中所述的推動級對開關(guān)信號的電 壓，電流進行放大提升
[0031] 所述一種彩色3D打印機步進電機驅(qū)動電路，其中所述的主開關(guān)電路用功率元器 件直接控制電機的各相繞組。
[0032] 所述一種彩色3D打印機步進電機驅(qū)動電路，其中所述的保護電路當(dāng)繞組電流過 大時產(chǎn)生關(guān)斷信號對主回路進行關(guān)斷，以保護電機驅(qū)動器和電機繞組。
[0033] 所述一種彩色3D打印機步進電機驅(qū)動電路，其中所述的傳感器電路對電機的位 置和角度進行實時監(jiān)控，傳回信號的產(chǎn)生裝置。
[〇〇34] 以上所述，僅是本實用新型方法的實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根 據(jù)本實用新型技術(shù)方案對以上實施例所作的任何簡單的修改、結(jié)構(gòu)的變化代替均仍屬于本 實用新型技術(shù)系統(tǒng)的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種彩色3D打印機步進電機驅(qū)動電路，其特征是：主要由驅(qū)動控制芯片、環(huán)行分配 器、信號處理器、推動級、主開關(guān)電路、保護電路和傳感器電路組成；所述的驅(qū)動控制芯片為 L297H和L298專用步進電機驅(qū)動芯片；所述的步進電機的驅(qū)動電路的勵磁方式為二相電機 的勵磁方式：兩相同時流通電流，也采用依次切換相電流的方法，二相勵磁的步距角為1.8 度，二相歷次的總電流增大2倍。
【文檔編號】H02P8/02GK203883726SQ201320747159
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】陳嬋歌, 孫永清 申請人:西安嘉樂世紀機電科技有限公司