三相六拍步进电机控制器设计分解.doc

三相六拍步进电机控制器的设计分解
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三相六拍步进电机控制器的设计分解
沈阳航空航天大学
课 程 设 计
（说明书）附录 I 总电路图 . 13
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附录 II 元器件清单 . ........................................................ 14
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一． 概述
随着现代电子技术的发展， 人们正处于一个信息时代。 电子技术的应用越来
越广泛 , 成为我们生活中不可或缺的部分。
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件，它在速
度、位置等控制领域被广泛地应用。 三相步进电动机是一种将电脉冲信号转换成直线位移或角位移的执行元件。步进电机的输出位移量与输入脉冲个数成正比，其转速与单位时间内输入的脉冲数 （脉冲频率） 成正比，其转向与脉冲分配到步进电机的各相绕组的相序有关。 所以只要控制指令脉冲的数量、 频率及电机绕组通电相序，便可控制步进电机的输出位移量、 速度。步进电机广泛应用于对精度要求比较高的运动控制系统中，如机器人、打印机、软盘驱动器、绘图仪、机械
阀门控制器等。 矩角特性是步进电机运行时一个很重要的参数， 矩角特性好， 步进电机启动转矩就大， 运行不易失步。 改善矩角特性一般通过增加步进电机的运
行拍数来实现。 三相六拍比三相二拍的矩角特性好一倍， 因此在很多情况下， 三相步进电机采用三相六拍运行方式。
三相六拍步进电动机是一典型单定子、 径向分组、反应式伺服电机。 它与普通电机一样， 分为定子和转子两部分， 其中定子又分为定子铁芯和定子绕组。 定子铁芯由电工钢片叠压而成。 定子绕组绕制在定子铁芯上， 六个均匀分布齿上的线圈，在直径方向上相对的两个齿上的线圈串连在一起， 构成一相控制绕组。 三相步进电机可构成三相控制绕组， 若任一相绕组通电， 便形成一组定子磁极。 在定子的每个磁极上， 即定子铁芯上的每个齿上开了五个小齿， 齿槽等宽， 齿间夹角为 9o，转子上没有绕组，只有均匀分布的 40 个小齿，齿槽等宽，齿间夹角为9o，与磁极上的小齿一致。 此外，三相定子磁极上的小齿在空间位置上依次错开 1/3 齿距。当 A 相磁极上的小齿与转子上的小齿对齐时， B 相磁极上的齿刚好超前或滞后转子齿轮 1/3 齿距角， C 相磁极上的齿刚好超前或滞后转子齿轮 2/3 齿距角。
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图 1 单定子径向分相反应式伺服步进电机结构原理图
二、方案论证
设计一个三相六拍步进电机控制器。
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方案一：
用 GAL控制脉冲分配对三相六拍步进电机进行控制，原理框图如图

2 所示。
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图 2 采用集成芯片实现三相六拍步进控制逻辑电路
采用 GAL控制脉冲分配的逻辑设计， 利用 GAL中八个输出逻辑宏单元中的三个来完成，电机的工作状态（ O、P、Q）中的现态与控制信号（ S、R、D）可通过GAL的与、或阵列组合逻辑来完成。
方案二：
用 555 构成脉冲触发电路，并用集成芯片构成脉冲分配器和译码器等对三相六拍步进电机的绕组进行通断电控制，从而实现对三相六拍步进电机进行控制。
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原理框图如图 3 所示。