步進電動機控制器的設計
發布時間:2011/8/17 15:10:11 訪問次數:3658
步進電動機接收步進脈沖控制而一步一步地轉動,并帶動機械裝置實現精密的角位移和直線位移。步進電動機廣泛應用于各種自動控制系統,它的工作方式主要取決于輸出步進脈沖的控制電路。
1.任務與要求
①用邊沿D觸發器或主從JK觸發器設計一個兼有三相六拍、三相三拍等兩種工作窮式的脈沖分配器,能控制步進電動機的正向和反向運轉。
②設計驅動步進電動機工作的脈沖放大電路,使之能驅動一個相電壓為24V、相電流為0.2A的步進電動機工作。
③設計步數顯示和步數控制電路,能控制電動機運轉到預置的步數時停止轉動,或運轉到預定圈數時停轉。
④設計電路的時鐘信號,頻率為10Hz~10kHz且連續可調。
⑤輸出信號用發光二極管顯示,使用按鍵開關產生控制信號。
2.設計思路與電路原理框圖
步進電動機是將電脈沖信號轉化為角位移(或線位移)的一種機電式數模轉換器,它受脈沖信號控制,其位移與輸入脈沖個數成嚴格正比的關系。它包括脈沖分配器和功率放大器兩部分。
①如圖3 - 27所示的步進電動機由轉子和定子組成,定子上繞制了A.B.C三相線圈而轉子上沒有繞組。
當三相定子繞組輪流接通驅動脈沖時,產生磁場吸引轉子轉動。每次轉動的角度稱為步距。根據三相繞組所加脈沖的方式不同而產生不同的步距。其中,三相三拍方式的步距為3。,三相六拍方式的步距為1.5。。根據不同的信號頻率形成不同的轉速。由三相脈沖加入的不同相序形成正轉或反轉。
下面是兩種工作方式的脈沖加入次序:
②脈沖分配器是整個控制電路的核心,它將連續脈沖分配給A、B、C三相繞組。其分配方式因工作方式X、轉動方向Y的不同而不同。由于脈沖分配器將輸入時鐘信號變為三相脈沖輸出,并受X和Y的控制,實質上是一個具有5個變量的可控計數器電路。因此,應按計數器的設計方法設計,同時還必須考慮自啟動,否則可能出現死循環。
③步進電動機的功放電路應該根據所選電動機的電壓、電流參數設計;可選用分立元件,
也可以選用集成功放電路,例如MC1413等。還必須考慮輸出電路的續流。
④由于步進電動機是每輸入一個脈沖走一步,步數顯示與控制可以通過對輸入脈沖的計數來完成,先將需要轉動的步數預置到計數器中,每轉一步減去1,直至減到零為止。在計數的同時,對步數進行譯碼和顯示。當然,也可以對電動機的轉數作計數,使之轉到預定圈數時便停止工作。
三相步進電動機控制器的原理框圖如圖3-28所示。
3.整機設計及調試建議
各單元電路的設計完成后,按照設計任務與要求將它們有機地組合起來,并在數字電路試驗箱上驗證結果;確定方案并繪制電路圖;進一步完善設計文檔資料,寫出總結報告。
步進電動機接收步進脈沖控制而一步一步地轉動,并帶動機械裝置實現精密的角位移和直線位移。步進電動機廣泛應用于各種自動控制系統,它的工作方式主要取決于輸出步進脈沖的控制電路。
1.任務與要求
①用邊沿D觸發器或主從JK觸發器設計一個兼有三相六拍、三相三拍等兩種工作窮式的脈沖分配器,能控制步進電動機的正向和反向運轉。
②設計驅動步進電動機工作的脈沖放大電路,使之能驅動一個相電壓為24V、相電流為0.2A的步進電動機工作。
③設計步數顯示和步數控制電路,能控制電動機運轉到預置的步數時停止轉動,或運轉到預定圈數時停轉。
④設計電路的時鐘信號,頻率為10Hz~10kHz且連續可調。
⑤輸出信號用發光二極管顯示,使用按鍵開關產生控制信號。
2.設計思路與電路原理框圖
步進電動機是將電脈沖信號轉化為角位移(或線位移)的一種機電式數模轉換器,它受脈沖信號控制,其位移與輸入脈沖個數成嚴格正比的關系。它包括脈沖分配器和功率放大器兩部分。
①如圖3 - 27所示的步進電動機由轉子和定子組成,定子上繞制了A.B.C三相線圈而轉子上沒有繞組。
當三相定子繞組輪流接通驅動脈沖時,產生磁場吸引轉子轉動。每次轉動的角度稱為步距。根據三相繞組所加脈沖的方式不同而產生不同的步距。其中,三相三拍方式的步距為3。,三相六拍方式的步距為1.5。。根據不同的信號頻率形成不同的轉速。由三相脈沖加入的不同相序形成正轉或反轉。
下面是兩種工作方式的脈沖加入次序:
②脈沖分配器是整個控制電路的核心,它將連續脈沖分配給A、B、C三相繞組。其分配方式因工作方式X、轉動方向Y的不同而不同。由于脈沖分配器將輸入時鐘信號變為三相脈沖輸出,并受X和Y的控制,實質上是一個具有5個變量的可控計數器電路。因此,應按計數器的設計方法設計,同時還必須考慮自啟動,否則可能出現死循環。
③步進電動機的功放電路應該根據所選電動機的電壓、電流參數設計;可選用分立元件,
也可以選用集成功放電路,例如MC1413等。還必須考慮輸出電路的續流。
④由于步進電動機是每輸入一個脈沖走一步,步數顯示與控制可以通過對輸入脈沖的計數來完成,先將需要轉動的步數預置到計數器中,每轉一步減去1,直至減到零為止。在計數的同時,對步數進行譯碼和顯示。當然,也可以對電動機的轉數作計數,使之轉到預定圈數時便停止工作。
三相步進電動機控制器的原理框圖如圖3-28所示。
3.整機設計及調試建議
各單元電路的設計完成后,按照設計任務與要求將它們有機地組合起來,并在數字電路試驗箱上驗證結果;確定方案并繪制電路圖;進一步完善設計文檔資料,寫出總結報告。
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