环形分配器的设计
旋转分配器原理
旋转分配器原理
嘿，朋友们！今天来和大家聊聊旋转分配器原理。
想象一下，旋转分配器就像是一个超级聪明的“分货小精灵”。
它的原理其实并不复杂哦。
简单来说，就好比有一堆东西要分给不同的地方，而这个“小精灵”就站在中间，通过不停地旋转，把东西准确地送到该去的地方。
比如说，在一个工厂的生产线上，各种零件要被分配到不同的工位。
这时候旋转分配器就开始工作啦！它按照设定好的规则，快速而准确地把零件送到对应的位置。
就像我们在分糖果给小伙伴们一样，一个一个地分好，不能乱也不能错。
它的旋转就像是一场精彩的舞蹈，每一次转动都是为了完成精准的分配任务。
而且呀，这个“小精灵”可厉害啦，不管是大的物品还是小的物品，它都能搞定，还能长时间稳定地工作。
所以呀，旋转分配器原理其实就是这么神奇又有趣，它在很多地方都发挥着重要的作用，让我们的生活和工作变得更加高效和有序呢！怎么样，是不是很好理解呀？。
5相环形分配器
步进电机论文：五相混合式步进电动机环形分配器的设计2012年1月21日五相混合式步进电机环形分配器的设计徐殿国王宗培（哈尔滨工业大学）l引言五相混合式步进电机具有许多优良的性能，因此在国内外都得到了较大发展，其驱动技术也取得了很大进步[1]。
由于五相混合式步进电动机系统的研制和开发历史不长，电机驱动电源中的环形脉冲分配器专用芯片目前尚未见到，国内外厂家生产的五相混合式步进电动机驱动电源中的环形脉冲分配器大都是由数字逻辑集成电路或EPROM存贮器构成的[2．3]。
由于电机的运行节拍和运行方式较多，采用这些方式设计的环形脉冲分配器结构复杂、功能较少、可靠性不高。
近年来随着逻辑可编程器件的出现，为逻辑电路的设计提供了极大的灵活性，因此完全可以用逻辑可编程器件（例如PAL、GAL等）设计步进电动机的环形脉冲分配器。
本文给出由两片GAL16V8构成的五相混合式步进电动机环形脉冲分配器的设计方法。
2五相混合式步进电机的励磁方式及环形脉冲分配逻辑根据五相混合式步进电机韵工作原理，可以得到如表1所示的励磁方式。
可见五相混合式步进电机的励磁方式很多，但是运行节拍只有两种即整步10拍和半步20拍。
尽管该电机的励磁方式很多，但从电机运行的平稳陛和获得最大合成转矩的角庋出发，表1五相混合式步进电动机的励磁方式常采用4-4相通电方式作为整步运行方式，4-5相通电方式作为半步运行方式。
整步运行方式中的5-5相通电方式虽较4-4相通电方式的合成转矩大，但由于驱动电源中采用桥式电路时存在上下桥臂换向容易引起短路而较少采用。
本文给出的是4-4相通电方式和5-5相通电方式的环形脉冲分配器设计方法。
根据五相混合式步进电机的合成转矩矢量图[4]，可以得到4-5相励磁方式和4-4相励磁方式下的逻辑通电状态变化顺序，如表2所示。
与之对应的功放电路形式如图1所示。
表2中的“1”代表功率管导通，“0”代表功率管关断。
其中正转的逻辑通电状态变化顺序为。
实验十六 脉冲分配器及其应用
实验十六脉冲分配器及其应用一、实验目的1．熟悉集成时序脉冲分配器的使用方法及其应用。
2．学习步进电动机的环形脉冲分配器的组成方法。
二、实验原理1．脉冲分配器的作用是产生多路顺序脉冲信号，它可以由计数器和译码器组成，也可以由环形计数器构成，下图中CP端上的系列脉冲经N位二进制计数器和相应的译码器，可以转变为2N路顺序输出脉冲。
图16-1 脉冲分配器的组成2．集成时序脉冲分配器CC4017CC4017是按BCD计数/时序译码器组成的分配器，其引脚图与功能表为：图16-2 CC4017的引脚图与功能表3．步进电动机的环形脉冲分配器下图是三相步进电动机的驱动电路示意图：图16-3 三相步进电动机的驱动电路示意图A、B、C分别表示步进电机的三相绕组。
步进电机按三相六拍方式运行，即要求步进电机正转时，控制端X=1，使电机三相绕组的通电顺序为A AB B BC C CA A要求步进电机反转时，令控制端X=0，电机三相绕组的通电顺序改为A AC C BCB AB A下图为由三个JK触发器构成的按六拍通电方式的脉冲环形计数器：图16-4 六拍通电方式的脉冲环形计数器要使步进电机反转，通常应加有正脉冲输入控制和反脉冲输入控制端。
此外，要注意的是，由于步进电机三相绕组任何时刻都不得出现A、B、C三相同时通电或同时断电的情况，所以，脉冲分配器的的三路输出不允许出现111和000两种状态，故要给电路加初态预置环节。
三、实验设备与器材1、数字逻辑电路实验箱。
2、数字逻辑电路实验箱扩展板。
3、数字万用表，双踪示波器，脉冲源。
4、芯片CC4017、CC4013、CC4027、CC4011、CC4085。
四、实验内容及实验步骤4017逻辑功能测试（1）参照图16-2，13脚和15脚接逻辑开关的输出插孔。
CP接单次脉冲源，0~9十个输出端接至逻辑电平显示输入插孔，按功能表要求操作各逻辑开关。
清零后，连续送出10个脉冲信号，观察十个发光二极管的显示状态，并列表记录。
步进电机三相六拍环形分配器
10.2 步进电动机位置控制系统10.2.2 步进电动机的脉冲分配电路1. 硬件脉冲分配器电路步进电动机的脉冲分配可以由硬件和软件两种方法来实现。
硬件环形分配器需要根据步进电动机的相数和要求的通电方式而设计专门的电路，图10.6所示为一个三相六拍的环形分配器。
分配器的主体是三个J-K触发器。
三个J-K触发器的Q输出端分别经各自的功放线路与步进电动机A、B、C三相绕组连接。
当QA＝1时，A相绕组通电；QB＝1时，B相绕组通电；QC＝1时，C相绕组通电。
DR+和DR-是步进电动机的正反转控制信号。
正转时，各相通电顺序：A－AB－B－BC－C－CA反转时，各相通电顺序：A－AC－C－CB－B－BA图10.6 三相六拍环形分配器图10.6所示为的三相六拍环形分配器逻辑真值表如表10.1所示。
序号控制信号状态输出状态导电绕组表10.1 三相六拍环形分配器逻辑真值表2. 软件脉冲分配对于不同的计算机和接口器件，软件环分有不同的形式，现以AT89C51单片机配置的系统为例加以说明。
（1）由P1口作为驱动电路的接口控制脉冲经AT89C51的并行I/O接口P1口输出到步进电动机各相的功率放大器输入，设P1口的P1.0输出至A相，P1.1输出至B相，P1.2输出至C相。
（2）建立环形分配表为了使电动机按照如前所述顺序通电，首先必须在存储器中建立一个环形分配表，存储器各单元中存放对应绕组通电的顺序数值，如表10.2所示。
当运行时，依次将环形分配表中的数据，也就是对应存储器单元的内容送到P1口，使P1.0、P1.1、P1.2依次送出有关信号，从而使电动机轮流通电。
表10.2 三相六拍软件环形分配数据表表为三相六拍环形分配表，K为存储器单元基地址（十六位二进制数），后面所加的数为地址的索引值。
可见，要是电动机正转，只需依次输出表中各单元的内容即可。
当输出状态已是表底状态时，则修改索引值使下次输出重新为表首状态。
如要使电动机反转，则只需反向依次输出各单元的内容。
软硬件环形分配器原理
步进电机的驱动控制(环行分配器)步进电机的转动是靠不停地改变各相绕组的通电顺序实现的，若想让某相绕组通电，就要给某相绕组提供一组序列脉冲，因此步进电机有几相，就要为其提供几个脉冲序列。
步进电机需要的脉冲序列来自插补器，但对于某个单轴坐标，插补器只能按照一定线型，提供一个单序列脉冲。
因此，在插补器到步进电机之间必须有一个能将插补器的单序列脉冲转换为步进电机需要的多序列脉冲的装置，这就是环行分配器。
尽管有了环行分配器就可以将插补器的单序列脉冲转换为步进电机需要的多序列脉冲，但这些序列脉冲的信号都还不足以驱动电机运转，所以驱动控制系统中还应包括功率放大装置。
步进电机的最基本的控制系统就由环行分配器和功率放大器组成。
下面只介绍环行分配器，功率放大器涉及许多电气控制问题，留待机电一体化课程介绍。
环行分配器可以由硬件构成也可以由软件构成，下面分别介绍两方面的内容。
硬件环行分配器构成♦环行分配器的工作原理硬件环行分配器的基本构成是触发器。
因为步进电机有几相就需要几个序列脉冲，所以步进电机有几相，就要设置几个触发器。
每个触发器发出的脉冲就是一个序列脉冲，用来控制步进电机某相定子绕组的通、断电。
而触发器工作的同步信号就是来自插补器的某个坐标轴的位移驱动信号Δx或Δy。
如图1所示△X复位图1构成环形分配器的触发器例如，现在要控制X方向的步进电机，而这个电机采用三相单三拍方式工作，即步进电机是按照A→B→C→A这种方式通电的。
这就需要A、B、C 三个触发器，每个触发器的输出端QA、QB、QC都被连接到步进电机的一相定子绕组。
当QA有输出ΔA，步进电机的A相就通电，同理，若QB有输出ΔB，就使步进电机的B相通电，或者QC有输出ΔC，就使步进电机的C相通电。
你看，这时由触发器构成的环行分配器，其实就是一个三分频电路，而被分频的信号就是插补器的输出信号Δx。
于是插补器的一路信号，就被扩展成三路信号。
每来三个Δx信号脉冲，QA、QB、QC就会各有一个输出脉冲ΔA、ΔB、ΔC，步进电机的三个定子绕组各得到一次通电，转子走了三步。
8713硬件环行分配器讲稿
这一讲主要介绍硬件环行分配器和软件环形分配器，在这之前加一个步进电机控制系统框图结构，不要那个具体的软硬件的电气原理图，而把具体的电气原理图放在硬件环行分配器和软件环形分配器中。
以保证时间充足，且不重复。
8713硬件环行分配器主要生产厂家：PMM8713:三洋公司MB8713:富士通公司5G8713:国产主要功能及性能：三相步进电机：单三拍、双三拍、六拍四相步进电机：单四拍、双四拍、八拍单时钟输入、双时钟输入正反转控制初始化复位工作方式及输入脉冲状态监测4-18V直流电源输出电流：20mA引脚功能：8713是双列直插式16引脚芯片，主要引脚功能为：1：正转脉冲输入端2：反转脉冲输入端此2引脚供双时钟输入方式采用。
3：脉冲输入端， 0：低电平；1：高电平4：转向控制端， 0：反转； 1：正转此2引脚供单时钟输入方式采用。
5：工作方式选择输入引脚6：工作方式选择输入引脚此2引脚联合使用，即：00=双三（四）拍； 11= 三六（四八）拍01=10=单三（四）拍7：三相或四相选择输入引脚，0：三相；1：四相13~10：依次为A、B、C、D各相输出引脚。
硬件接口电路图示接线工作方式：因5、6、7三引脚直接接高电平，故其为：单时钟、四相电机、工作在四相八拍方式。
8255地址：总地址：4000H-4003HA口: 4000HB口: 4001HC口: 4002HK口: 4003H8255工作方式字：初始化MOV DPTR , 4003HMOV A , 80HMOVX @DPTR , A步进电机运行字：按照逐点比较法输出的步进电机控制字：X正向一步：03HX负向一步：01HY正向一步：0CHY负向一步：04HX正向一步标准语句：MOV DPTR , 4000HMOV A , 03HMOVX @DPTR , A。
可自启动多模式三相环形脉冲分配器的设计
戛 艇
步 机受 脉冲 号 控 电 信 产 分 和 进电 电 信 的 制，脉冲 号的 生、配 放大 靠电 路的 作 现 步 机与 电 功 放 要 子电 动 来实 。 进电 控制 路、率 大驱 电 组成 体，成 电 驱 统，系 要 脉 动 路 一 构 步进 机 动系 该 统主 由 冲 产 路、冲 号 电 功 放 动 路 成， 信号 生电 脉 信 分配 路和 率 大驱 电 组 其中 信 分 路 对 电 相 的 脉冲 脉冲 号 配电 产生 步进 机各 绕组 控制 这里，三 步 机 形 分 器 分 二 环形 冲 对 相 进电 环 脉冲 配 进行 析，相 脉 分配 工 式 相 三 三 双 和 相 拍等 器的 作模 分三 单 拍、 相 三拍 三 六 三 种工 模 如 用A、C分 代表 进电 的三 绕 而 作 式。 果 B、 别 步 机 相 组，
鱼， 盖狱 禾 芜
计算 技术与 自动化
200 7 年第 3 期
可
自 启 动 多 模 式 三 相 环 形 脉 冲 分 配 器 的 设 计
党力明’ ， 张长峰 ’ ， 王建民’ ， 付麦霞2
(1 .信息工程大学理学院， 郑州 45o 1 ;2.河南工业大学， 河南 00 河南 郑州 450o52 )
摘 要:提出了 一种可自 名动的多模式三相步 进电机环形脉冲分配器的设计方法 首先， 通过分析各模式的状态转换关 系分别获得各模式下的触发器驱动方程， 进而产生 模式可选的触 发器驱动方程。其次， 由驱动万程设计出简 化的硬件电 路 最后， 启动进行了讨论， 对自 给出了自 启动电 路设计。实际电路可通过模式设置获得三相单三拍、 三相双三拍和三相六拍等
三种环形脉 冲分配器
关 键 词:三相环形脉冲分配器; 多模式; 自 启动;J 触发器;步进电 K 机
功率步进电机细分控制的环形分配器
参考文献
1 刘鹄然. 精密络筒机导轮专用机床. 机床. 2 L iu H u ran. new w ay to determ ine the ba se circle
radiu s of cam s. Engineering Index, 1994 (3)
图2细分环形分配器的软件框图在环形分配器中设置了两个计数指针个为状态指针另一个为细分指针开始时两指针均指向表首运行时自细分表中取出第一个细分值通过8031芯片的p0口送数模转换器dac1的数据寄存器然后指针加1取出第二个细分值通过p0口送dac2的数据寄存器中然后指针加1并判断指针是否超出细分如未超出则从状态表中取出第一个控然后同时输出到各相绕组的前级控制端如超出细分表尾则调整细分表指针仍指向表同时使状态指针加工转到下一个状态样在某一固定的通电状态中dac的数字量每转换一次也即步进电机每改变一个细分状细分计数指针便有判断地加2如果细分指针超出表尾则表示需要改变通电相的状态
马桦 硕士, 讲师。主要从事微机开发与应用机床改造, 机电一体化等科研工作。
图 2 细分环形分配器的软件框图 《机械与电子》 1996 (5)
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
是汇编语言易于实现的。 但第一项仍包含乘法
运算。为此还需建立一个函数: Gi= 2e2x i+ e2。
当在椭圆第一象限顺时针插补,0 ∃ xi= 1。 又设初始时 x= xa, 则
G0= 2e2xa+ e2
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
环形分配器的设计摘要步进电动机突出的优点是它可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速，快速起停、正反转控制等，并且由其组成的开环系统既简单、廉价，且非常可靠，因此在众多领域有着极其广泛的应用。
步进电动机必须和驱动控制器配合使用，而不能直接接到交直流电源上工作。
当要求步进电动机有更小的步距角，更高的分辨率(即脉冲当量)，或者为减小步进电机本身所固有的低频振动、噪声等问题时，细分是唯一的解决途径。
随着电力电子技术的发展，单片机的性价比日益提高，考虑到成本因素，本文介绍了一种基于单片机的两相混合式步进电机细分驱动控制系统。
本系统采用8位AT89C51单片机作为核心控制器件，采用IR2110驱动芯片作为功率驱动器件，结合电流反馈电路实现对两相混合式步进电机的细分控制。
在控制方法上，本文通过分析两相混合式步进电机的运行原理，设计了恒频斩波恒相流驱动电路，在此基础上采用恒频斩波与可变细分相结合的控制策略。
通过PWM方式控制各相绕组电流，使其按阶梯正旋规律改变大小和方向，实现将步进电动机一个整步均分为若干个更细的微步。
关键词：混合式步进电机细分控制脉宽调制单片机AbstractThe advantages of stepping motor are regulating-rate,quickly rise-stop,positive-reverse controlling and brake etc by changing the frequency of pulse.The stepping motoropening-ring system is simple,cheap,stable and reliable,therefore its application is veryextensive in many realm.Only when it is connected to a special equipment—stepping motor driver,steppingmotors can work properly.Microstep have to be considered when smaller step angle,betterresolving ability is needed or to solve the problem of vibrancy,noise and so on.Microsteptechnique can make the step-angle smaller,improve the resolving ability and solve theproblem of vibrancy,noise.As a result,it makes stepping motor more suitable to be used iadvanced control .The thesis develops a SCM-based subdivided control system for two-phase hybridstepping motor.This system is mainly constructed from an AT89C51 SCM which is usedas the core of control parts and a driver IR2110which is used as driving bined with other circuits and apparatus,the system fulfills the subdivided control of two-phase hybrid stepping motor.As the development of power electronics,the function of single chip computerbecomes more powerful and the price becomes cheaper. its mathematics model.Through the chopperwith constant frequency PWM and constant current combined with variable subdivision,bymeans of PWM control to the phrase winding current in order to adjust its amplitude anddirection in the principle of ladder sinusoid form,we can fractionize the step-angle toMicrostep.Key words:hybrid stepping motor subdivided control PWM SCM目录摘要 (I)Abstract (II)绪论 (1)1 课题研究内容及主要任务 (2)2 相关设备简介 (3)2.1 步进电动机驱动技术概述 (3)2.2 步进电动机细分驱动技术研究现状 (4)3 混合式步进电机工作原理及其驱动系统 (6)3.1 混合式步进电机的结构组成特点 (6)3.2 混合式步进电机的工作原理 (7)3.3 步进电机驱动系统概述 (8)3.4 混合式步进电机的细分驱动 (9)3.4.1 细分驱动原理 (9)3.4.2 等电流细分驱动 (10)3.4.3 等步距角细分驱动 (11)4 硬件设计 (12)4.1 硬件电路总体概述 (13)4.2 控制芯片的选择 (13)4.2.1 AT89C51单片机功能和特点介绍 (14)4.2.2 单片机最小系统设计 (16)4.3 D/A转换电路设计 (19)4.4 恒流控制电路 (20)4.5 驱动功放电路的设计 (21)4.5.1 IR2110功能原理及应用简介 (21)4.5.2 主电路的相关计算及器件选择 (25)4.6 过流保护电路 (25)4.7 系统供电电源简介 (26)5 驱动器的软件设计 (27)5.1 AT89C51单片机软件编程 (27)5.1.1 单片机编程语言的选择 (27)5.1.2 AT89C51单片机软件系统介绍 (29)5.2 死区时间的考虑 (32)结论 (33)致谢 (34)参考文献 (35)绪论步进电机是将电脉冲信号变换成角位移或直线位移的执行部件。
一般电动机都是连续转动的，而步进电动机则有定位和运转两种基本状态，当有脉冲输入时步进电动机一步一步地转动，每给它一个脉冲信号，它就转过一定的角度。
步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步，因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序，便可获得所需的转角、转速及转动方向。
在没有脉冲输入时，在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。
步进电机还具有快速启动、精确步进和定位等特点，因而在数控机床，绘图仪，打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。
步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机。
传统电动机作为机电能量转换装置，在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用。
现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。
永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。
反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。
混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。
它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。
这种步进电机的应用最为广泛，也是本次细分驱动方案所选用的步进电机。
1 课题研究内容及主要任务本课题以二相混合式步进电机为控制和驱动对象，采用微步驱动和恒流斩波等先进技术，基于单片机开发研制高性能的多细分的步进电机驱动器。
目的是使混合式步进电机的低频性能和高频性能能同时得到相应的改善。
主要研究内容有:（1）电机工作原理和多种控制方法；（2）二相混合式步进电机斩波恒流驱动技术，保证电机合成磁场幅值恒定，实现电机恒转矩控制；（3）二相混合式步进电机绕组的过流保护问题。
主要完成的工作有:（1）系统总体方案设计阅读并比较文献资料中已有的控制方案，确定出系统总体方案；（2）系统硬件电路的设计在硬件设计方面，完成系统硬件电路的设计，包括元器件的比较和选择、系统电路原理图的设计；（3）系统数字控制部分软件的设计按照系统技术指标的要求，对系统进行合理的分析与规划，确定软件流程、系统软件整体结构设计、系统各部分功能的软件实现。
2 相关设备简介2.1 步进电动机驱动技术概述随着科学技术的发展，步进电机的驱动电路也不断改进，发展了好几种驱动方式。
一般而言，步进电机的驱动方式有以下几种：（1）单电压串电阻驱动单电压串电阻驱动器是最早的驱动器，是实现驱动器的基本功能的最简单的电路实现形式。
单电压串电阻驱动主电路采用单管单端结构，串电阻是为了使绕组导通电流上升的前端变陡，改善高频的特性。
这种驱动器的主要优点是电路简单，成本低；缺点是运行效率低，电阻能量消耗大，电阻发热还会影响整个系统的工作条件。
（2）双电压驱动双电压驱动的基本思想是在较低的频率段用较低的电压驱动，而在高频段时用较高的电压驱动，其主电路采用的是双管双端驱动结构。
绕组中串联电阻比不可少，驱动器存在较严重的发热问题。
转换频率将整个频域分成两段，特性不连续，在低于、接近转换频率时输出特性下降较大。
（3）高低压驱动基本思想是在导通相的前沿用高电压驱动提高绕组导通电流的前沿，而在沿过后用低压驱动维持绕组电流。
主电路采用双管双端结构。
绕组中不需限流电阻，不存在电阻的发热问题。
优点是电机相绕组在很宽的频域都保持很大的平均电流，截止时泻放迅速，扩大了步进电机的运行频域；缺点是低频运行时，绕组的上冲电流比较大，电机的低频域运行不平稳，噪声较大。
（4）斩波恒流驱动主回路由高压晶体管、电机绕组和低压晶体管串联组成，逆变桥可以是多相H 半桥结构，也可以是H桥。
这类驱动器的优点是单步响应冲量小，能够抑制低频振荡，运行频域宽；缺点是惯性滤波环节影响了系统的动态特性。
（5）细分驱动细分驱动也称为微步驱动。
即：将一个步距角细分成若干个步的驱动方法。
细分驱动是美国学者在七十年代中期首次提出，它是建立在步进电机的各相绕组理想对称和距角特性严格正旋的基础上的，通过控制电动机各相绕组中电流的大小和比例，使步距角减小到原来的几分之一至几十分之一。