一種3d打印機用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印機技術領域，尤其涉及一種3D打印機用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]3D打印技術起源于20世紀80年代出現(xiàn)的快速成形技術(Rapid Prototyping，RP) ο快速成形技術，又稱自由成形技術(Freeform Manufacturing，F(xiàn)M)。其基本原理屬于加成制造(Additive Fabricat1n，AF)，既不采用傳統(tǒng)的加工機床和模具，依據(jù)工件的三維計算機輔助設計(CAD)模型，在計算機控制下由自由成形機直接成形三維工件。它結合了計算機輔助設計、數(shù)控、材料等多種先進技術，可謂是一種顛覆性的制造技術。它的基本原理是，利用計算機軟件對CAD模型進行分層切片處理，得到各層界面的二維輪廓信息，根據(jù)輪廓信息生成G-code控制代碼，快速成形機按照控制命令，分層沉積材料，形成一系列二維截面薄片層，最后快速成形機使片層與片層之間相互粘結，將這些薄片逐步順序疊加堆積成三維工件實體。由于加成制造法通過三維至二維的轉化，使工件的成形變得簡化，只需要傳統(tǒng)切削加工30 % -50 %的工時和20 % -35 %的成本，就能直接制作復雜的三維工件，在機械制造業(yè)引起了巨大的反響。
[0003]目前在3D打印機的使用過程中，需要用到電機，現(xiàn)有技術中多采用步進電機，步進電機是將輸入脈沖信號轉化成角位移或直線位移輸出的電動機，具有結構簡單，控制精度高和連續(xù)工作無累計誤差等特點，是3D打印機理想的運動控制執(zhí)行元件。但是現(xiàn)有的步進電機的精度差，有待進一步的提尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術中的不足，提供了一種3D打印機用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn):
[0006]—種3D打印機用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)，包括步進電機、驅動器、PffM波形發(fā)生器、脈沖分配器、電器，所述PWM波形發(fā)生器的輸出端與所述脈沖分配器的輸入端相連，所述脈沖分配器的輸出端與驅動器的輸入端相連，所述驅動器的輸出端與所述步進電機相連，并用于驅動步進電機工作，所述電源為驅動器供電。
[0007]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，所述步進電機為電壓驅動。
[0008]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，所述步進電機為雙電壓驅動。
[0009]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，所述步進電機為恒電流控制。
[0010]與現(xiàn)有的技術相比，本發(fā)明的有益效果是:步進電機直接通入直流電源是不能工作的，必須經(jīng)過驅動器的驅動，所以步進電機的驅動系統(tǒng)主要分成三個部分:控制器、驅動器和電機；步進電機的控制系統(tǒng)主要由PWM波發(fā)生器、脈沖分配器、驅動電路等電路組成，波形發(fā)生器產(chǎn)生脈沖信號，通過環(huán)形分配器分配，由驅動器驅動控制步進電機繞組的通電狀態(tài)，利用該控制系統(tǒng)能夠提尚步進電機的控制精度。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的原理圖。
【具體實施方式】
[0012]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0013]請參閱圖1，圖1為本發(fā)明的原理圖。
[0014]步進電機從其結構形式上分可以分為一下幾種:反應式步進電機(VariableReluctance，VR)、永磁式步進電機(Permanent Magnet, PM)、混合式步進電機(HybridStepping，HS)等。反應式步進電機由定子、轉子和定子繞組組成，且定子磁極和轉子上很多小齒。定子和轉子都是由軟磁材料構成的。電機利用了“磁阻最小原理”所產(chǎn)生的磁阻轉矩使電機一步一步轉動。反應式步進電機多為三相，結構簡單，步矩角較小，但其動態(tài)性能差，噪音很大；永磁式步進電機與反應式步進電機有所不同的是，永磁式步進電機的轉子式永磁體，定、轉子極數(shù)相同。工作時，永磁轉子建立的磁場與定子電流所產(chǎn)生的磁場相互作用而產(chǎn)生轉矩，使轉子一步一步運轉。永磁式步進電機輸出力矩較大，有很好的動態(tài)性能，但是其步矩角較大，控制精度較差；混合式步進電機結合了反應式和永磁式步進電機的優(yōu)點，它的定子鐵芯與反應式的相同，同樣是把定子分成若干個極，每個極上又有很多小齒；繞組的控制方式同永磁式步進電機相同，即兩相集中，每相為兩對極；轉子鐵芯上有齒槽，齒間距離和定子小齒間距相同。這樣既有較大的輸出力矩，又可以保證步矩角很小，受到市場的可。
[0015]所述一種3D打印機用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)，包括步進電機、驅動器、PffM波形發(fā)生器、脈沖分配器、電器，所述PWM波形發(fā)生器的輸出端與所述脈沖分配器的輸入端相連，所述脈沖分配器的輸出端與驅動器的輸入端相連，所述驅動器的輸出端與所述步進電機相連，并用于驅動步進電機工作，所述電源為驅動器供電。
[0016]所述步進電機為電壓驅動或雙電壓驅動或恒電流控制。
[0017]所謂單電壓控制指的是電機的供電電源只有一個恒定的電壓，此種驅動方式電路設計簡單，但是繞組電流由零變成最大值需要一定時間，如果頻率過快，會使電機的轉矩變小。
[0018]所謂雙電源控制，顧名思義就是電機的供電電壓分高低兩種，這種方式的主要控制思路是，利用提高電壓值得方法，縮短繞組電流上升時間，保證步進電機的高頻特性。在繞組通電開始時，系統(tǒng)通過控制SigH信號控制VT H導通，圍繞組提供高電壓供電，在繞組電流達到最高值后，關斷VTH，利用低電壓為繞組供電。控制上量控制信號要保持同步，而且VTh開關管的導通時間必須經(jīng)過嚴格的計算驅動，如果打開時間過高，則繞組電流過載，如果打開時間過低，則改進的效果不明顯。
[0019]所謂恒電流控制的基本思想就是利用別額定電壓高幾倍的高電壓對電機供電，保證電機不管處于何種工作頻率，繞組電流固定不變，從而保證步進電機的轉矩不受控制方式的影響。
[0020]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種3D打印機用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于:包括步進電機、驅動器、PffM波形發(fā)生器、脈沖分配器、電器，所述PWM波形發(fā)生器的輸出端與所述脈沖分配器的輸入端相連，所述脈沖分配器的輸出端與驅動器的輸入端相連，所述驅動器的輸出端與所述步進電機相連，并用于驅動步進電機工作，所述電源為驅動器供電。2.根據(jù)權利要求1所述的一種3D打印機用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述步進電機為電壓驅動。3.根據(jù)權利要求1所述的一種3D打印機用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述步進電機為雙電壓驅動。4.根據(jù)權利要求1所述的一種3D打印機用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述步進電機為恒電流控制。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種3D打印機用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)，包括步進電機、驅動器、PWM波形發(fā)生器、脈沖分配器、電器，所述PWM波形發(fā)生器的輸出端與所述脈沖分配器的輸入端相連，所述脈沖分配器的輸出端與驅動器的輸入端相連，所述驅動器的輸出端與所述步進電機相連，并用于驅動步進電機工作，所述電源為驅動器供電。步進電機的控制系統(tǒng)主要由PWM波發(fā)生器、脈沖分配器、驅動電路等電路組成，波形發(fā)生器產(chǎn)生脈沖信號，通過環(huán)形分配器分配，由驅動器驅動控制步進電機繞組的通電狀態(tài)，利用該控制系統(tǒng)能夠提高步進電機的控制精度。
【IPC分類】H02P8/12, H02P8/22
【公開號】CN105227014
【申請?zhí)枴緾N201510658983
【發(fā)明人】周末
【申請人】周末
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年10月12日