CN208226915U - 一种多电机同步装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多电机同步装置，包括人机交互模块、智能中央控制模块、电机同步驱动模块和高速步进电机阵列，所述人机交互模块与智能中央控制模块连接，所述智能中央控制模块与电机同步驱动模块连接，所述电机同步驱动模块与高速步进电机阵列连接，所述高速步进电机阵列由若干高速步进电机组成，每台高速步进电机单独与电机驱动模块连接。本实用新型解决了多电机部署方式不灵活，同步精度和运转速度的问题，正好能够适用文化创意领域的绝大部分应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动传动控制技术，尤其涉及一种多电机同步装置。
背景技术
随着近年来工业的快速发展，对各种机械性能和产品质量要求的逐渐提高，单单针对一台电机的控制在某些场合已经不能满足现代科技的发展需要，而需要人们去控制多台电机，让其更好地协调运行。如在印刷行业，在制造行业，在文化娱乐行业都用到多电机的协调运转，而保持多电机的协调运转有两种方式：
1、机械方式：使用机械同步装置连接需要同步的所有电机，可以通过齿轮皮带等传动形式。
在传统的传动系统中，要保证多个执行元件间速度的一定关系，其中包括保证其间的速度同步或具有一定的速比，常采用机械传动刚性联接装置来实现。但有时若多个执行元件间的机械传动装置较大，执行元件间的距离较远时，就只得考虑采用独立控制的非刚性联接传动方法；
2、电控制方式：使用带有闭环速度或角度控制的变频器或专用驱动器，在电机上配以编码器等角度或速度传感器来对多电机尽兴闭环同步控制。
从以上可以看出电控制方式明显比机械方式更加灵活，但是从目前市面上已有产品来看，其电机的部署组合方式基本是需要定制的，其同步精度是难以保证的，其运行速度是偏慢的，这些缺陷在一些特定的应用领域，如文化创意领域，现有多电机协调方式就显得难以胜任了。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种解决了多电机部署方式不灵活，同步精度和运转速度的问题，正好能够适用文化创意领域的绝大部分应用的多电机同步装置。
本实用新型的技术方案为：一种多电机同步装置，包括人机交互模块、智能中央控制模块、电机同步驱动模块和高速步进电机阵列，其特征在于：所述人机交互模块与智能中央控制模块连接，所述智能中央控制模块与电机同步驱动模块连接，所述电机同步驱动模块与高速步进电机阵列连接，所述高速步进电机阵列由若干高速步进电机组成，每台高速步进电机单独与设有速度补偿器的电机驱动模块连接。
所述电机同步驱动模块包括FPGA脉冲控制电路、步进电机驱动电路、光栅传感器和速度补偿器，所述FPGA脉冲控制电路、步进电机驱动电路、高速步进电机和光栅传感器顺序连接，每个高速步进电机和它的步进电机驱动电路是一个相对独立的闭环系统，各高速步进电机的闭环系统之间采用速度补偿器进行耦合。
所述高速步进电机阵列由八台高速步进电机组成。
所述电机同步驱动模块数量为两个以上且相互并联，每个电机同步驱动模块均连接有一个高速步进电机阵列。
所述人机交互模块为手持遥控终端。
本实用新型有益效果为：
1、电机部署位置及其组成的形状可以现场根据需要灵活部署；
2、各电机的闭环系统间采用速度补偿器耦合，配合所述电机同步驱动模块，多电机实现了精确同步，同步精度≤0.18转；
3、升降速度可在0.8～3.2转/秒之间任意设定；
4、高速步进电机能够自锁和断电保护，即一旦设定好了初始位置，断电重新上电后，电机能够自动调整至掉电前的位置；
5、支持启动、停止减振功能，即缓慢启动，逐渐加速，缓慢减速，逐渐停止，防止电机快速启动停止带来的惯性误差和剧烈抖动；
6、人机交互模块与智能中央控制模块之间的信号传输支持RS485\232等标准协议的控制，支持有线或者无线传输。
附图说明
图1为本实用新型的连接示意图。
图2为本实用新型电机同步驱动部分的结构示意图。
图中：1-人机交互模块，2-智能中央控制模块，3-电机同步驱动模块，4-高速步进电机阵列。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
如图1和图2所示，一种多电机同步装置，包括人机交互模块1、智能中央控制模块2、电机同步驱动模块3和高速步进电机阵列4，所述人机交互模块1与智能中央控制模块2连接，所述智能中央控制模块2与电机同步驱动模块3连接，所述电机同步驱动模块3与高速步进电机阵列4连接，所述电机同步驱动模块包括FPGA脉冲控制电路、步进电机驱动电路、光栅传感器和速度补偿器，所述FPGA脉冲控制电路、步进电机驱动电路、高速步进电机和光栅传感器顺序连接，所述电机同步驱动模块运行前对电机转子初始位置进行确认，运行时检测电机运行状态，通过所述智能中央控制模块反应于所述人机交互模块上，所述高速步进电机阵列4由若干高速步进电机组成，每个高速步进电机单独与电机同步驱动模块3连接，所述高速步进电机阵列由若干高速步进电机组成，每台高速步进电机单独与电机驱动模块连接，每个高速步进电机和它的步进电机驱动电路是一个相对独立的闭环系统，各高速步进电机的闭环系统之间采用速度补偿器耦合。
进一步地，所述智能中央控制模块可以采用ARM微处理芯片，所述FPGA脉冲控制电路可以采用EP2C8Q208C8芯片进行脉冲控制，所述步进电机驱动电路可以采用L297和L298芯片组合，其中L297芯片能产生4相控制信号，在开关模式下可以调节步进电机绕组中的电流， L298芯片可以在不依赖输入信号情况下，允许或禁止器件工作，所述光栅传感器能实时提供电机当前转子位置信息给智能中央控制模块，提升系统精确性及可靠性。
人机交互模块1，可以是手持遥控终端，也可以是电脑PC，人机交互模块1接收输入指令后，转换成数字信号，并通过标准的RS485\232等协议经有线传输或无线信号传输至智能中央控制模块2，本实施案例的标准RS485\232协议，在实际中也可以是蓝牙协议、Lora协议等其它协议，人机交互模块1可以设定高速步进电机阵列4整体的运行速度、运行时间、运行距离，也可以是单独控制阵列中某一台步进电机按照设定的值运转，也可以是整体控制高速步进电机阵列4按照设定的值整体运转；
智能中央控制模块2接收人机交互模块1的操作指令之后，将指令转换成电机的运转速度指令，并进行启动与停止减振算法运算，使得电机按照操作指令的要求进行运转，并将转换后的运转速度指令通过标准的RS485\232等协议经有线传输或无线信号传输发给电机同步驱动模块3，本实施案例的标准RS485\232协议，在实际中也可以是蓝牙协议、Lora协议等其它协议，启动与停止减振算法运算原理是缓慢启动，逐渐加速，缓慢减速，逐渐停止，防止电机快速启动停止带来的惯性误差和剧烈抖动，
所述电机同步驱动模块3发出的运转速度指令包括但不限于启动指令、停止指令、运转速度指令、步进电机地址信息指令、电机同步驱动模块3地址信息指令等，所述智能中央控制模块2发出电机运转指令给电机同步驱动模块3，电机同步驱动模块3可以是一个物理模块也可以是多个物理模块，所述智能中央控制模块2具备存储的功能，能够在断电后仍然记住来自人机交互模块1的操作命令；
电机同步驱动模块3，接收来自智能中央控制模块2的电机运转控制指令，将其转换成步进电机能够识别的PWM信号，并以该信号要求按照高速步进电机的电压、电流要求通过有线的方式传输至高速步进电机阵列4，电机同步驱动模块3为每一个高速步进电机都有单独的传输线路，即高速步进电机阵列4可以单独控制也可以整体控制，也可以部分整体部分单独，本实施案例中，电机同步驱动模块3最大可以接8台高速步进电机，如果要接更多的高速步进电机，则可以并联多个电机同步驱动模块3，所述电机同步驱动模块3具备存储的功能，可以存储来自智能中央控制模块2的电机运转控制指令，能够在断电后仍然记住来自智能中央控制模块2的电机运转控制指令，并在重新上电后将电机调整至掉电前的状态，从而达到自锁和断电保护的目的；
高速步进电机阵列4，最多由8台高速步进电机组成，8台高速步进电机组成的形状包含但不限于圆形排列、直线排列、矩形排列、椭圆形排列等阵列形状，每一台高速步进电机均与电机同步驱动模块3通过有线连接；每个电机和它的速度控制器是一个相对独立的闭环系统，各电机的闭环系统间采用速度补偿器耦合，各电机的闭环系统间采取速度补偿器耦合，根据各电机之间的阻尼系数关系，再结合电机同步驱动模块3，真正实现精确同步。
在根据需求部署好各模块之后，需要对每一台高速步进电机进行初始位置校准，可以通过人机交互模块1对每一台高速步进电机进行初始位置校准，校准之后本装置会记住该初始位置，然后通过高速步进电机阵列4整体操作命令对整体进行启动、停止、运转速度、距离等操作，从而达到多电机同步运行的目的。
本实用新型工作过程为：人机交互模块接收到人为操作指令，转换成数字信号传输至智能中央控制模块，由智能中央控制模块经过运算之后发出电机运转指令给电机同步驱动模块，电机同步驱动模块将接收到的运转指令转换成高速步进电机阵列的驱动信号传输至高速步进电机阵列，从而控制高速步进电机阵列的运转。
上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理和最佳实施例，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。
Claims (5)
1.一种多电机同步装置，包括人机交互模块、智能中央控制模块、电机同步驱动模块和高速步进电机阵列，其特征在于：所述人机交互模块与智能中央控制模块连接，所述智能中央控制模块与电机同步驱动模块连接，所述电机同步驱动模块与高速步进电机阵列连接，所述高速步进电机阵列由若干高速步进电机组成，每台高速步进电机单独与设有速度补偿器的电机驱动模块连接。
2.根据权利要求1所述的多电机同步装置，其特征在于：所述电机同步驱动模块包括FPGA脉冲控制电路、步进电机驱动电路、光栅传感器和速度补偿器，所述FPGA脉冲控制电路、步进电机驱动电路、高速步进电机和光栅传感器顺序连接，每个高速步进电机和它的步进电机驱动电路是一个相对独立的闭环系统，各高速步进电机的闭环系统之间采用速度补偿器进行耦合。
3.根据权利要求1所述的多电机同步装置，其特征在于：所述高速步进电机阵列由八台高速步进电机组成。
4.根据权利要求1所述的多电机同步装置，其特征在于：所述电机同步驱动模块数量为两个以上且相互并联，每个电机同步驱动模块均连接有一个高速步进电机阵列。
5.根据权利要求1所述的多电机同步装置，其特征在于：所述人机交互模块为手持遥控终端。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115079668A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-09-20 | 常柴股份有限公司 | 一种舷外机并机操控方法及操控系统 |
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2018
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