说明书
步进电机计算机控制模块
本实用新型涉及步进电机,具体地说是一种步进电机计算机控制模块
在现有技术中,工业上的执行单元大多数为电动机驱动,如果要想执行单元运动精度很髙,多数采用步进电机驱动,这种电机体积较小,输出转矩较大,釆用细分电路驱动后的步进电机在低速运转时较平稳,步进电机本身精度较髙、价格低,多用于机械、纺织、化工、轻工的自动化控制和专用设备的自动控制.步进电机驱动器一般随电机一起购买,但如何使用计算机控制步进电机就是一个主要解决的问题丨由于在自动控制中计算机还有其他的工作,如何减少步进电机占用计算机的资源则是使用计算机控制步进电机的首要问题.
目前,使用计算机控制步进电机通常使用并行棲口芯片8255扩充计算机的输入输出端口,计算机向8255发出命令控制步进电机的抱紧丨旋转、正转乂反转、转速几个物理参数.包紧丨旋转、正转反转可以通过髙低电平的变化来改变,转速则通过改变连续变化的髙低电平速度来变化,这样就可以精确的控制步进电机的转动方向、角度和速度.由于步进电机有时会出现爬步现象,一般在执行单元件上加一个反馈信号,传送给8255直至到计算机的,再由0 :?0发出命令控制步进电机追加或减少转步,这样就可以闭环控制步进电机的运动,使控制智能化 。
然而,电机的转动是通过髙低电平的变化来实现的,也就是必须依靠CPU定时的向8255发出脉冲才能让电机转动,如果这中间计算机还需要运�行其他程序或控制其它元件,则不能以准确的时间间隔向8255发出脉冲 ,�这时电机表现出的现象为时快时慢,同时也会反过来影响计算机控制其它元件的精度 。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种在控制步进电机均匀转动的同时不占用计算机的资源,又能消除计算机运行其它程序时对步进电机的转动影响的步进电机计算机控制模块 。为了达到上述目的,本实用新型的技术方案是:由输入部分:插槽、地址选择器、总线数据信号驱动器,分频部分:分频器、输入信号驱动器及输出部分:第一〜二脉冲发生器、控制器、屏蔽端口、电平转换开关、输出端组成,其特征在于:插槽釆用标准62脚,将计算机主板系统时钟信号作为输入信号,经分频器接至输入信号驱动器,并与地址选择器相连;第一〜二脉冲发生器输入端分别来自输入信号驱动器、总线数据信号驱动器,控制器及地址选择器,其输出端接屏蔽端口、再经输出端口至步进电机驱动器;所述控制器输入端来自总线数据信号驱动器、输入倍号驱动器、地址选择器,其复位端接插槽;在屏蔽端口和控制器之间设一电平转换开关 ;
地址选择器由选择开关、比较器、译码器组成,其中选择开关设有排电阻,一端与插槽连接,另一端至比较器,译码器输入信号为比较器及插槽 ,输出分别至第一〜二脉冲发生器及控制器 ,
本实用新型工作原理 :
首先,由计算机的(:?口通过地址端口选中本实用新型模块及其第一〜二脉冲发生器和控制器芯片,从计算机主板上取得系统时钟,经过分频器进行分频计数,这里可以使髙频率的信号分频为频率较低的、可以供步进电机使用的脉冲信号,输入信号驱动器使信号增强供第一〜二脉冲发生器使用,在控制器的控制下得到供用户使用的脉冲信号,同时控制器还可以直接进行1/0的数据交换 。
本实用新型具有如下优点 :
1.保证电机的均匀转动。本实用新型釆用分频器、输入信号驱动器等通过插槽直接接受计算机主板上的晶振脉冲,经过分频再由计算机的CPU模块发出指令控制脉冲的频率,从而控制步进电机的转动速度,这样就可以使步进电机在不受任何影响的条件下匀速转动,使搡作更加简单、可靠.
2 节约计算机资源.釆用本实用新型能使电机的转动同时,保证计算机运行其他程序或控制其它元件,以准确的时间间隔向控制器8255发出脉冲 ,既对步进电机的转动无影响,同时又不会反过来影响计算机控制其它元件的精度,不占用计算机资源。
肘图说明
图1为本实用新型结构示意图
# 实 施 方 式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明.
如图1所示,本实用新型由输入部分:插槽18八、地址选择器、总线数据信号驱动器07 ,分频部分:分频器01 、输入信号驱动器112及输出部分 :第一〜二脉冲发生器08〜09 、控制器010 、屏蔽端口 1111 、电平转换开关1112、 输出端口 1 ;13组成,插槽13八釆用标准62脚,将计算机主板系统时钟信号作为输入信号从51脚取出,经分频器01接至输入信号驱动器1 ;2 ,并经端 口八与地址选择器相连,用以改变硬件地址;第一〜二脉冲发生器口8〜1 ;9 读写、数据、控制、地址端分别来自输入信号驱动器2 、总线数据信号驱动器1)7 、控制器010及地址选择器中的译码器06 ,其输出端接屏蔽端011 、再经输出端口 1 ;13至步进电机驱动器;所述控制器010数据、读写 、地址端来自总线数据信号驱动器117 、输入信号驱动器1 ;2 、地址选择器中的译码器06 ,其复位端接插槽18八,在屏蔽端口 011和控制器010之间设一电平转换开关1112 ;
地址选择器由选择开关1 ;4 、比较器05 、译码器1 ;6组成,其中选择开关1 ;4设有排电阻113 ,一端与插槽18八共地连接,另一端至比较器115 ,译码器06输入信号为比较器05 、插槽18八端口八信号,输出分别至第一〜二脉冲发生器08〜09及控制器10 ,将其脉冲信号及输入、输出信号由输出端口 013输出
本实用新型的工作过程是 :
图[所示的?062为计算机主板的标准62脚插槽13八,计算机通过地址端口人选中本实用新型,本实用新型从计算机主板的插槽13人上取出系统时钟,经过分频器1 ;1进行分频,再经过输入信号驱动器1 ;2件总线驱动 ,把扇出系数提髙,减少信号的损失,分别分配给第一〜二脉冲发生器118、1 ;9 的各个端口,这时计算机通过1/0.端口向本实用新型发出指令(或读或写〉 ,由总线数据信号驱动器07负责对1/0信号进行放大,计算机再次通过地址端口向本实用新型发出信号,经过比较器1 ;5滤出无关信号,由译码器116 选择想要驱动的元件:当选择控制器1110时,译码器1 ;6直接负责向输出端1 ;13写信号或从中读信号,或由控制器1 ;10的?8�口分别控制第一〜二脉冲发生器08 、09 、屏蔽端口 011 ,由于第一〜二脉冲发生器1 ;8 、1)9在上电的情况下,有自动输出现象,所以这里通过对屏蔽端口 1 ;11的控制,可以避免第一〜二脉冲发生器118 、09这种状态对外界的影响,同时也可以加大信号本身的带载能力;当选择第一〜二脉冲发生器08 、09时,第一〜二脉冲发生器08 、1 ;9分别从输入信号驱动器112得到脉冲信号,总线数据信号驱动器1)7得到控制字信号《即脉冲频率信号〕,控制器1 ;10得到开关信号〈即是否把脉冲发送出去的开关信号�,当控制器010发出命令要求发脉冲时,同时也打开屏蔽端户011 ,这时把周期性的脉冲信号经过输出端1113发送到所要控制的元件
本实用新型通过地址选择器中选择开关口4的变化来改变板的硬件地址 ,实现在一台CPU计算机上同时连接多块本实用新型模块,增加了CPU计算机 外界的控制端口数.
在本实用新型的一个实施例中,系统时钟为210^8 ( 丨从??—) ,以步进电机1.5度丨步进行计算,步进电机最慢可以以0.071转7分的速度转动 ,本实用新型所述分频器1 ;1釆用7札8393芯片,输入信号驱动器1)2釆用7札3125芯片,比较器05采用7418688芯片,译码器116釆用741^8139 芯片,总线数据信号驱动器07釆用7418245芯片,第一〜二脉冲发生器08〜1 ;9均釆用8253芯片,控制器1 ;10采用8255芯片,屏蔽端口 011釆用芯片 7413365 。
本实用新型可以根据其工作原理再增加第一脉冲发生器08 、控制器1 ;10
类芯片来增加他的控制路数;为了更好的减少外界对本实用新型的干扰,本实用新型亦可在输出端口 1113处加设光电隔离管,另外也可加设阻容抗干扰电路于每一器件电源处,以减少电磁干扰等等,这些变换均落在本实用新型的保护范围之内 。