一種步進(jìn)電動機(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)計成3、4、5或6相。運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行：接ab一bc一ca-ab順序通電為雙三拍運行；按a—ab一b一bc一c一ca一a順序通電為三相六拍運行。其它相數(shù)步進(jìn)電機(jī)運行方式可依次類推。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行方式的步進(jìn)電機(jī)環(huán)形分配器．具有價格較低、輸出電流較大、電路簡單、正反向轉(zhuǎn)換方便、容易實現(xiàn)自動從非期望狀態(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。
2電路設(shè)計要點
2．1根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)與運行方式確定雙向移位寄存器的必要與充分(簡稱充要)的位敬。單拍與雙拍運行的充要位數(shù)等于步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)．單數(shù)相電機(jī)倍拍運行的充要位敬等于相數(shù)加1．雙數(shù)相倍拍運行的充要位數(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．實際使用時可用一片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源。對于單拍與雙拍及雙數(shù)相電機(jī)倍拍運行方式，如果實際使用的雙向移位寄存器位數(shù)等于充要位數(shù)．則移出信號就作為右移及左移輸入端的信號源。如果實際使用的位數(shù)多于充要位數(shù)．則右移及左移輸入端的信號取自移出信號之前的輸出信號．向前取的位數(shù)等于實際使用多于充要的位數(shù)。例如三棚單三拍運行使用一片40194．其四位輸出信號為q0、q1、q2、q3為右移移出信號，q0為左移移出信號．由于實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。
對單數(shù)相電機(jī)倍拍運行方式．如果實際使用的雙向移位寄存器位數(shù)等于充要位數(shù)，則移出信號前一位輸出信號的反相信號作右移及左移輸入端的信號源。如果實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取自移出信號前面輸出信號的反相信號．向前的位數(shù)等于實際使用多于充要的位數(shù)加l。例如五相十拍運行使用兩片40191．其八位輸出信號為q0q1q2q3q4q5q6q7，q7為右移移出信號．q0為左移移出信號．由于實際使用了八位．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。對于單拍與雙拍運行方式．移位寄存器的前位輸出信號依次就是環(huán)形分配器信號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。對于單數(shù)相電機(jī)倍拍運行方式．移位寄存器中的q0、q2、q4，……為環(huán)形分配器信號的前幾位，而q1,q3……為環(huán)形分配器的后幾位。例如對于三相六拍運行，移位寄存器的q0就是a，q2就是b,q1就是c。對于五相十拍運行，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。對于雙數(shù)相電機(jī)倍拍運行方式．移位寄存腳標(biāo)雙數(shù)(或單數(shù))的輸出信號依次就是環(huán)形分配器信號。
2．4列出雙向移位寄存器期望狀態(tài)的時序表。對于單拍與雙拍運行．前幾位的期望狀態(tài)時序表就是環(huán)形分配器的時序表．多出位的時序則遵循移位規(guī)則。對于單數(shù)相電機(jī)倍拍運行，第一拍的q0為1．從q1開始到充要位數(shù)為0，最后的多余位均為1,第二拍開始則按移位規(guī)則列出時序．對于雙數(shù)相電機(jī)倍拍運行，腳標(biāo)雙數(shù)(或單數(shù))的輸出信號按環(huán)形分配器時序．其余按移位規(guī)則。根據(jù)雙向移位寄存器的時序表按步驟3的規(guī)則列出環(huán)形分配器的時序表，核對是否符合步進(jìn)電機(jī)所要求的運行方式。
2．5列出所有移位寄存器的非期望狀態(tài)的時
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)自動進(jìn)入期望狀態(tài)的****方案。
2．6設(shè)計出的電機(jī)圖中要添加控制移位寄存器移位方向信號．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使移位寄存器自動進(jìn)入期望狀態(tài)的電路。
3設(shè)計舉例例
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q2 |
