平面直角定位系統(tǒng)的電路設(shè)計
汪 梅 楊世興 黃向慧(西安礦業(yè)學(xué)院710054)
摘 要 設(shè)計出以步進(jìn)電動機(jī)拖動為核心的平面直角自動定位系統(tǒng)電路，其中包括單片機(jī)輸出接口線路、光電耦合線路、驅(qū)動線路、直流電壓源電路等。由緩沖寄存器、環(huán)形分配器、控制邏輯及正反轉(zhuǎn)控制門組成的步進(jìn)電機(jī)控制器則用計算機(jī)軟件替代。實驗結(jié)果表明，系統(tǒng)的硬件線路簡單，抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)性能達(dá)到設(shè)計要求。
敘 詞 步進(jìn)電動機(jī)定位系統(tǒng)單片微型機(jī)
1 引言
平面直角自動定位系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于過程控制的各個領(lǐng)域。步進(jìn)電機(jī)拖動的平面直角自動定位系統(tǒng)的主要特點(diǎn)1是能實現(xiàn)精確移位、精確定位、無積累誤差，它一般應(yīng)用于難度較大、要求精度高的繪圖機(jī)或數(shù)控機(jī)床等系統(tǒng)中。單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)拖動平面直角自動定位系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是用軟件替代由緩沖寄存器、環(huán)形分配器、控制邏輯及正反轉(zhuǎn)控制門組成的步進(jìn)電機(jī)控制器，這不僅簡化了硬件線路，降低了成本，而且大大提高了系統(tǒng)的可靠性。
系統(tǒng)所用步進(jìn)電機(jī)為90bf003型反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，相數(shù)為三相，步距角1. 50/30，直流電壓60v，相電流5a．****靜傳矩1. 96nm，****空載啟動頻率為1 500hz，運(yùn)行頻率為800hz，分配方式為三相6拍。
系統(tǒng)的工作過程是從鍵盤輸入定點(diǎn)坐標(biāo)(x，y)后，軟件控制x電機(jī)和y電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向、轉(zhuǎn)動步數(shù)，以達(dá)到平面直角自動定位的目的，也可以使電機(jī)反轉(zhuǎn)到坐標(biāo)原點(diǎn)。直流電壓源電系統(tǒng)的硬件線路由單片機(jī)輸出接口線路、光耦線路、驅(qū)動線路、直流電壓源電路、步進(jìn)電機(jī)及負(fù)載組成，圖1為硬件線路框圖。
2。單片機(jī)輸出接口線路的設(shè)計
單片機(jī)輸出接口線路如圖2所示。單片機(jī)采用8031芯片。接口線路中采用8255的a口為輸出口，pao～pa2接x電機(jī)的三相，pa4～pa6接y電機(jī)的三相，b口、c口為輸入口。
3 光耦線路的設(shè)計
圖3為單片機(jī)與電機(jī)的一相的連接圖，圖中光電隔離電路的目的是隔斷驅(qū)動電路與單片機(jī)之間的聯(lián)系，避免一旦驅(qū)動電路發(fā)生故障造成功率放大器中的高電平信號進(jìn)入單片機(jī)而燒毀器件。為此，在驅(qū)動器與單片機(jī)之間加一級以4n25為主要元件的光電隔離電路，從而提高了系統(tǒng)抗干擾的能力。
4 驅(qū)動線路設(shè)計
在驅(qū)動線路（即功率放大電路）中，采用達(dá)林頓管tip122作為驅(qū)動電路的主要器件。當(dāng)pa=1時，發(fā)光二極管不發(fā)光，因此光敏三極管截止，達(dá)林頓管tip122導(dǎo)通，a相控制繞組通電。反之，當(dāng)pa=0時，經(jīng)反相后，使發(fā)光二極管發(fā)光，光敏三極管導(dǎo)通，達(dá)林頓管tip122截止，a相控制繞組不通電，如圖3所示。
5直流電壓源電路
直流電壓源電路的要求是ufz= 60v， 因此整流橋選擇bp82、濾波電容c=4 700uf、r-120。
直流電壓源電路如圖4所示。
6 程序的設(shè)計
系統(tǒng)軟件設(shè)計的主要任務(wù)是，從接收的平面坐標(biāo)點(diǎn)的值判斷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，按順序發(fā)出控制脈沖，判斷電機(jī)是否運(yùn)行至定位點(diǎn)。兩臺電機(jī)的控制完全類似，電機(jī)正轉(zhuǎn)的控制脈沖是，a-ab-b-bc-c-ca，反轉(zhuǎn)控制脈沖順序與之相反。產(chǎn)生時序脈沖的方法是用 |
