步進電動機的通用型環(huán)形分配器
延俊華 劉祖潤（清華大學）
1引言
常用步進電動機有3、4、5、6相4種，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、雙相依次通電的稱倍拍。對5、6相步進電動機還有其它通電方式，步進電動機的通電方式取決于環(huán)形分配器，它是一個能夠把單相脈沖信號分配成步進電動機要求的多相控制信號的專用電路。目前，僅三相環(huán)形分配器有專用集成塊，且性能價格比較低。一般使用的環(huán)形分配器是用計數器、觸發(fā)器等邏輯電路，結構復雜、通用性差。本文給出的環(huán)形分配器適用于各種步進電動機及任意分配方式。
2電路的設計思想
對3～6相步進電動機，通電狀態(tài)可用六位二進制數表示，稱為狀態(tài)字，連續(xù)不斷地輸出狀態(tài)字就可控制步進電動機的運行。狀態(tài)字序列是周期循環(huán)的，其周期（一個循環(huán)中狀態(tài)字的個數）及每個狀態(tài)字均取決于步進電動機的相數和分配方式，而相鄰狀態(tài)字之間的時間則控制著步進電動機的運行頻率和轉速。表1給出了各種相數的步進電動機的常用分配方式，由此可得表2所示各種分配方式的狀態(tài)字序列。值得注意的是，各種分配方式的狀態(tài)字周期分別是3、4、5、6、8、10、12，它們的最小公倍數為120，以120為汁數周期則可把各種分配方式統(tǒng)一起來。通用型環(huán)形分配器正是據此由選擇字（與分配方式對應）選擇相應的周期為120拍的狀態(tài)字序列的電路。
3電路原理
通用環(huán)形分配器的電路實現如附圖所示。兩片4516與門電路配合級連成120進制加減計數器。加計數時，u/d為高電平，從00h到77h計數器的clr端一直為低電平；下一拍計到78h時，clr變高，立即使計數器清零，開始下一個120拍計數周期。減計數時，u/d為低電平，計數器減到零時，借位端變低電平，通過反相器使置數端pe有效，置入78h，開始下一個減計數周期。注意兩種情況下00h和78h都是在一拍內翻轉的。
圖中，2k存貯器2716存放著各種分配方式下的狀態(tài)字。4位撥動開關提供高4位地址（即選擇字），把存貯空間分成16個區(qū)。每個區(qū)128字節(jié)，對應一種分配方式。各種分配方式對應的地址區(qū)間及選擇字如表2所示。例如：對單三拍方式，其選擇字為0000b．地址區(qū)間為000h—07fh，三掐狀態(tài)字重復40次存放在前120個單元中。雖然只需存貯120字節(jié)即可規(guī)定一種分配方式，但實際應用中****把l28字節(jié)存滿，使最后8個單元中的狀態(tài)與開始8個單元中的狀態(tài)相同，這樣做可以使兩個計數周期之間過渡平滑。存貯器的低7位地址由120進制計數器產生，每計一個敬，存貯器就會輸出一個相應于計數值和選擇字的狀態(tài)字。計數器連續(xù)不斷地計數，就可產生出各種分配方式下的狀態(tài)字序列，而分配方式的決于選擇字。另外，clr端接的小電容的作用是消除計數翻轉時產生的尖峰干擾。
4結語
存貯器固化的狀態(tài)字數據可以用單板機編程產生。120進制計數器也可用pal或gai。電路實現。試驗表明，通用環(huán)形分配器工作可靠，性能穩(wěn)定，存貯空間及分配方式也可根據需要靈活安排。
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