步进电动机的通用型环形分配器

1引言 常用步进电动机有3、4、5、6相4种，运行方式每相依次通电的称单拍，每相邻两相依次通电的称双拍，每单、双相依次通电的称倍拍。对5、6相步进电动机还有其它通电方式，步进电动机的通电方式取决于环形分配器，它是一个能够把单相脉冲信号分配成步进电动机要求的多相控制信号的专用电路。目前，仅三相环形分配器有专用集成块，且性能价格比较低。一般使用的环形分配器是用计数器、触发器等逻辑电路，结构复杂、通用性差。本文给出的环形分配器适用于各种步进电动机及任意分配方式。 2电路的设计思想 对3～6相步进电动机，通电状态可用六位二进制数表示，称为状态字，连续不断地输出状态字就可控制步进电动机的运行。状态字序列是周期循环的，其周期（一个循环中状态字的个数）及每个状态字均取决于步进电动机的相数和分配方式，而相邻状态字之间的时间则控制着步进电动机的运行频率和转速。表1给出了各种相数的步进电动机的常用分配方式，由此可得表2所示各种分配方式的状态字序列。值得注意的是，各种分配方式的状态字周期分别是3、4、5、6、8、10、12，它们的最小公倍数为120，以120为汁数周期则可把各种分配方式统一起来。通用型环形分配器正是据此由选择字（与分配方式对应）选择相应的周期为120拍的状态字序列的电路。 3电路原理 通用环形分配器的电路实现如附图所示。两片4516与门电路配合级连成120进制加减计数器。加计数时，U/D为高电平，从00H到77H计数器的CLR端一直为低电平；下一拍计到78H时，CLR变高，立即使计数器清零，开始下一个120拍计数周期。减计数时，U/D为低电平，计数器减到零时，借位端变低电平，通过反相器使置数端PE有效，置入78H，开始下一个减计数周期。注意两种情况下00H和78H都是在一拍内翻转的。 图中，2K存贮器2716存放着各种分配方式下的状态字。4位拨动开关提供高4位地址（即选择字），把存贮空间分成16个区。每个区128字节，对应一种分配方式。各种分配方式对应的地址区间及选择字如表2所示。例如：对单三拍方式，其选择字为0000B．地址区间为000H—07FH，三掐状态字重复40次存放在前120个单元中。虽然只需存贮120字节即可规定一种分配方式，但实际应用中最好把l28字节存满，使最后8个单元中的状态与开始8个单元中的状态相同，这样做可以使两个计数周期之间过渡平滑。存贮器的低7位地址由120进制计数器产生，每计一个敬，存贮器就会输出一个相应于计数值和选择字的状态字。计数器连续不断地计数，就可产生出各种分配方式下的状态字序列，而分配方式的决于选择字。另外，CLR端接的小电容的作用是消除计数翻转时产生的尖峰干扰。 4结语 存贮器固化的状态字数据可以用单板机编程产生。120进制计数器也可用PAL或GAI。电路实现。试验表明，通用环形分配器工作可靠，性能稳定，存贮空间及分配方式也可根据需要灵活安排。