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標(biāo)題: 五相混合式步進(jìn)電動機(jī)環(huán)形分配器的設(shè)計 [打印本頁]

作者: 51黑plc 時間: 2016-3-10 20:30
標(biāo)題: 五相混合式步進(jìn)電動機(jī)環(huán)形分配器的設(shè)計

l引言

五相混合式步進(jìn)電動機(jī)具有許多優(yōu)良的性能，因此在國內(nèi)外都得到了較大發(fā)展，其驅(qū)動技術(shù)也取得了很大進(jìn)步[1]。由于五相混合式步進(jìn)電動機(jī)系統(tǒng)的研制和開發(fā)歷史不長，電機(jī)驅(qū)動電源中的環(huán)形脈沖分配器專用芯片目前尚未見到，國內(nèi)外廠家生產(chǎn)的五相混合式步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動電源中的環(huán)形脈沖分配器大都是由數(shù)字邏輯集成電路或EPROM存貯器構(gòu)成的[2．。由于電機(jī)的運(yùn)行節(jié)拍和運(yùn)行方式較多，采用這些方式設(shè)計的環(huán)形脈沖分配器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能較少、可靠性不高。近年來隨著邏輯可編程器件的出現(xiàn)，為邏輯電路的設(shè)計提供了極大的靈活性，因此完全可以用邏輯可編程器件（例如PAL、GAL等）設(shè)計步進(jìn)電動機(jī)的環(huán)形脈沖分配器。本文給出由兩片GAL16V8構(gòu)成的五相混合式步進(jìn)電動機(jī)環(huán)形脈沖分配器的設(shè)計方法。

2五相混合式步進(jìn)電動機(jī)的勵磁方式及環(huán)形脈沖分配邏輯

根據(jù)五相混合式步進(jìn)電動機(jī)韻工作原理，可以得到如表1所示的勵磁方式�？梢娢逑嗷旌鲜讲竭M(jìn)電機(jī)的勵磁方式很多，但是運(yùn)行節(jié)拍只有兩種即整步10拍和半步20拍。盡管該電機(jī)的勵磁方式很多，但從電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)陛和獲得最大合成轉(zhuǎn)矩的角庋出發(fā)，表1五相混合式步進(jìn)電動機(jī)的勵磁方式常采用4-4相通電方式作為整步運(yùn)行方式，4-5相通電方式作為半步運(yùn)行方式。整步運(yùn)行方式中的5-5相通電方式雖較4-4相通電方式的合成轉(zhuǎn)矩大，但由于驅(qū)動電源中采用橋式電路時存在上下橋臂換向容易引起短路而較少采用。本文給出的是4-4相通電方式和5-5相通電方式的環(huán)形脈沖分配器設(shè)計方法。

根據(jù)五相混合式步進(jìn)電動機(jī)的合成轉(zhuǎn)矩矢量圖[4]，可以得到4-5相勵磁方式和4-4相勵磁方式下的邏輯通電狀態(tài)變化順序，如表2所示。與之對應(yīng)的功放電路形式如圖1所示。表2中的“1”代表功率管導(dǎo)通，“0”代表功率管關(guān)斷。其中正轉(zhuǎn)的邏輯通電狀態(tài)變化順序為

表2中序號為奇數(shù)的邏輯通電狀態(tài)即為4-4相勵磁方式

3環(huán)形脈沖分配器的設(shè)計

通過分析可以看出，五相混合式步進(jìn)電動機(jī)的環(huán)形脈沖分配器應(yīng)有10個輸出端，控制相應(yīng)的功率開關(guān)管導(dǎo)通或關(guān)斷，使得相應(yīng)的繞組關(guān)斷、正向通電或反向通電。除此之外，該環(huán)形脈沖分配器還應(yīng)有相應(yīng)的輸入控制端，定義為：

CLK-步進(jìn)脈沖

CW-正轉(zhuǎn)（CW=1）或反轉(zhuǎn)(CW=O)

H-半步運(yùn)行(H=1)或整步運(yùn)行(H=0)

PR-初始狀態(tài)預(yù)置

OE-輸出使能

根據(jù)定義，通過對表2所示邏輯通電狀態(tài)的分析（并不需用多變量卡諾圖的繁雜化簡過程），便可以得到五相混合式步進(jìn)電動機(jī)環(huán)形脈沖分配器的時序邏輯表達(dá)式：

由時序邏輯表達(dá)式，用GAL器件實(shí)現(xiàn)環(huán)形脈沖分配器的設(shè)計是不難的。目前通用的GAL器件（如GAL16V8、GAL20V8等）只有8個三態(tài)輸出端，由于五相混合式步進(jìn)電動機(jī)共需要10個輸出端，所以可選用兩片GAL器件實(shí)現(xiàn)。由兩片GAL16V8構(gòu)成的五相7昆合式步進(jìn)電動機(jī)環(huán)形脈沖分配器如圖2（略）。圖中CLK和PR輸入端周邊電路是為實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)自動預(yù)置而設(shè)計的。為了保證預(yù)置的可靠性，參數(shù)選擇必須滿足R2C2>R1C1的關(guān)系。當(dāng)然也可以由外部電路實(shí)現(xiàn)狀態(tài)預(yù)置。根據(jù)圖2可以得到環(huán)形脈沖分配器的輸入／輸出狀態(tài)組合關(guān)系，如表3所示。

4結(jié)語

文中給出的用GAL器件設(shè)計五相混合式步進(jìn)電動機(jī)環(huán)形脈沖分配器的方法，通過試驗驗證是可行的，所設(shè)計的環(huán)形脈沖分配器電路結(jié)構(gòu)大為簡化，可靠性高。這種方法同樣可以實(shí)現(xiàn)其它相數(shù)的步進(jìn)電動機(jī)環(huán)形脈沖分配器的設(shè)計。細(xì)分電路的環(huán)形脈沖分配器用這種方法設(shè)計也是可行的。

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