一種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)環(huán)形分配器
沈光祖(合肥工業(yè)大學(xué))
l 概述
步進(jìn)電機(jī)通常設(shè)計(jì)成3、4、5或6相。運(yùn)行方式每相依次通電的稱單拍．每相鄰兩相依次通電的稱雙拍．每單、雙相相問(wèn)依次通電的稱倍拍。例如三相步進(jìn)電機(jī)按a-b-c-a相順序通電為單三拍運(yùn)行：接ab一bc一ca-ab順序通電為雙三拍運(yùn)行；按a—ab一b一bc一c一ca一a順序通電為三相六拍運(yùn)行。其它相數(shù)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行方式可依次類推。步進(jìn)電機(jī)的環(huán)形分配器目前只有三相的有專用集成電路．且價(jià)格較高．輸出電流較小。若使用雙向移位寄存器芯片40194．可組成任意相任意運(yùn)行方式的步進(jìn)電機(jī)環(huán)形分配器．具有價(jià)格較低、輸出電流較大、電路簡(jiǎn)單、正反向轉(zhuǎn)換方便、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)從非期望狀態(tài)進(jìn)入期望狀態(tài)、便于與微型機(jī)或數(shù)字電路接口等優(yōu)點(diǎn)。
2電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)
2．1根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)與運(yùn)行方式確定雙向移位寄存器的必要與充分(簡(jiǎn)稱充要)的位敬。單拍與雙拍運(yùn)行的充要位數(shù)等于步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)．單數(shù)相電機(jī)倍拍運(yùn)行的充要位敬等于相數(shù)加1．雙數(shù)相倍拍運(yùn)行的充要位數(shù)等于拍數(shù)。但集成電路40191是四位雙向移位寄存器，兩片串聯(lián)則為八位．實(shí)際使用的位數(shù)可多于充要位數(shù)。例如三相單三拍只需三位．實(shí)際使用時(shí)可用一片40194為四位．又如五相十拍只需六位，可用兩片40194為八位。
2．2選擇移位寄存器右移及左移輸入端的信號(hào)源。對(duì)于單拍與雙拍及雙數(shù)相電機(jī)倍拍運(yùn)行方式，如果實(shí)際使用的雙向移位寄存器位數(shù)等于充要位數(shù)．則移出信號(hào)就作為右移及左移輸入端的信號(hào)源。如果實(shí)際使用的位數(shù)多于充要位數(shù)．則右移及左移輸入端的信號(hào)取自移出信號(hào)之前的輸出信號(hào)．向前取的位數(shù)等于實(shí)際使用多于充要的位數(shù)。例如三棚單三拍運(yùn)行使用一片40194．其四位輸出信號(hào)為q0、q1、q2、q3為右移移出信號(hào)，q0為左移移出信號(hào)．由于實(shí)際使用了四位雙向移位奇存器．比充要位數(shù)多了一位，因此其右移輸入端dsr接至仇，左移輸入端dsl，接至ql。
對(duì)單數(shù)相電機(jī)倍拍運(yùn)行方式．如果實(shí)際使用的雙向移位寄存器位數(shù)等于充要位數(shù)，則移出信號(hào)前一位輸出信號(hào)的反相信號(hào)作右移及左移輸入端的信號(hào)源。如果實(shí)際使用的位敬多于充要位數(shù)．則右移及左移輸入端的信號(hào)取自移出信號(hào)前面輸出信號(hào)的反相信號(hào)．向前的位數(shù)等于實(shí)際使用多于充要的位數(shù)加l。例如五相十拍運(yùn)行使用兩片40191．其八位輸出信號(hào)為q0q1q2q3q4q5q6q7，q7為右移移出信號(hào)．q0為左移移出信號(hào)．由于實(shí)際使用了八位．比充要位數(shù)多了兩位．因此其右移輸入端dsr接至q4左移輸入端dsl，接2.3選擇雙向位寄存器的若干輸出端作為環(huán)形分配器信號(hào)。對(duì)于單拍與雙拍運(yùn)行方式．移位寄存器的前位輸出信號(hào)依次就是環(huán)形分配器信號(hào)abc……。例如三相單三拍或雙三拍．則移位寄存器的q0就是a,q1就是b,q2就是g。對(duì)于單數(shù)相電機(jī)倍拍運(yùn)行方式．移位寄存器中的q0、q2、q4，……為環(huán)形分配器信號(hào)的前幾位，而q1,q3……為環(huán)形分配器的后幾位。例如對(duì)于三相六拍運(yùn)行，移位寄存器的q0就是a，q2就是b,q1就是c。對(duì)于五相十拍運(yùn)行，移位寄存器的q0就是a．q2就是b,q4就是c．q1就是d,q3就是e。對(duì)于雙數(shù)相電機(jī)倍拍運(yùn)行方式．移位寄存腳標(biāo)雙數(shù)(或單數(shù))的輸出信號(hào)依次就是環(huán)形分配器信號(hào)。
2．4列出雙向移位寄存器期望狀態(tài)的時(shí)序表。對(duì)于單拍與雙拍運(yùn)行．前幾位的期望狀態(tài)時(shí)序表就是環(huán)形分配器的時(shí)序表．多出位的時(shí)序則遵循移位規(guī)則。對(duì)于單數(shù)相電機(jī)倍拍運(yùn)行，第一拍的q0為1．從q1開(kāi)始到充要位數(shù)為0，最后的多余位均為1,第二拍開(kāi)始則按移位規(guī)則列出時(shí)序．對(duì)于雙數(shù)相電機(jī)倍拍運(yùn)行，腳標(biāo)雙數(shù)(或單數(shù))的輸出信號(hào)按環(huán)形分配器時(shí)序．其余按移位規(guī)則。根據(jù)雙向移位寄存器的時(shí)序表按步驟3的規(guī)則列出環(huán)形分配器的時(shí)序表，核對(duì)是否符合步進(jìn)電機(jī)所要求的運(yùn)行方式。
2．5列出所有移位寄存器的非期望狀態(tài)的時(shí)
序．利用雙向移位寄存器的清零端rst或并行置數(shù)端．dod1d2d3,找出從非期望狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)入期望狀態(tài)的****方案。
2．6設(shè)計(jì)出的電機(jī)圖中要添加控制移位寄存器移位方向信號(hào)．以便能控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)．還可增加在合閘加電時(shí)使移位寄存器自動(dòng)進(jìn)入期望狀態(tài)的電路。
3設(shè)計(jì)舉例例
1．三棚雙三拍
充要位數(shù)為三位．使用一片四位雙向移位寄存器．多出了一位。因此右移輸入端dsr接q 2 |
