數電課程設計---步進電機控制電路

1、<p><b>　　物理與信息工程學院</b></p><p>　　數字電子技術課程設計報告</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、設計題目-------------------------------------------------------------------------

2、-----------------------3</p><p>　　二、設計任務和設計要求</p><p>　　1.設計題目------------------------------------------------------------------------------------------------3</p><p>　　2.設計技術指標及設計要求

3、----------------------------------------------------------------------------3</p><p>　　三、實驗內容------------------------------------------------------------------------------------------------4</p><p

4、>　　1.步進電機原理-------------------------------------------------------------------------------------------4</p><p>　　2.設計總體思想-----------------------------------------------------------------------------------

5、--------5</p><p>　　3.設計過程-------------------------------------------------------------------------------------------------6</p><p>　　4.電路邏輯圖------------------------------------------------------

6、----------------------------------------10</p><p>　　四、收獲和體會---------------------------------------------------------------------------------------------14</p><p>　　五、附錄--------------------------

7、----------------------------------------------------------------------------15</p><p>　　1.參考資料-------------------------------------------------------------------------------------------------15</p>&l

8、t;p>　　2.部分芯片管腳圖----------------------------------------------------------------------------------------16</p><p><b>　　一、設計題目</b></p><p><b>　　步進電機控制電路</b></p>&l

9、t;p>　　二、設計任務和設計要求</p><p>　　1.設計任務：本課題要求設計一個步進電機的控制電路，該電路能對步進電機的運行狀態(tài)進行控制。</p><p>　　2.設計技術指標及設計要求：</p><p>　?。?）實現電機正反轉以及該狀態(tài)的保持</p><p>　?。?）時鐘頻率f=1—60Hz</p><

10、p><b>　　三、實驗內容</b></p><p><b>　　1.步進電機原理</b></p><p>　　步進電動機是一種將電脈沖信號轉換成角位移或線位移的機電元件。步進電動機的輸入量是脈沖序列，輸出量則為相應的增量位移或步進運動。正常運動情況下，它每轉一周具有固定的步數；做連續(xù)步進運動時，其旋轉轉速與輸入脈沖的頻率保持嚴格的對應關系

11、，不受電壓波動和負載變化的影響。由于步進電動機能直接接受數字量的控制，所以特別適宜采用微機進行控制。、</p><p><b>　　步進電動機的種類</b></p><p>　　目前常用的有三種步進電動機：</p><p>　　(1)反應式步進電動機(VR)。反應式步進電動機結構簡單，生產成本低，步距角??；但動態(tài)性能差。</p>

12、<p>　　(2)永磁式步進電動機(PM)。永磁式步進電動機出力大，動態(tài)性能好；但步距角大。</p><p>　　(3)混合式步進電動機(HB)?；旌鲜讲竭M電動機綜合了反應式、永磁式步進電動機兩者的優(yōu)點，它的步距角小，出力大，動態(tài)性能好，是目前性能最高的步進電動機。它有時也稱作永磁感應子式步進電動機。</p><p>　　步進電機的基本原理:步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)

13、行機構。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點，廣泛應用于各種開環(huán)控制。</p><p>　　如右圖1所

14、示，設A相首先通電，轉子齒與定子A、A′對齊（圖3a）。然后在A相繼續(xù)通電的情況下接通B相。這時定子B、B′極對轉子齒2、4產生磁拉力，使轉子順時針方向轉動，但是A、A′極繼續(xù)拉住齒1、3，因此，轉子轉到兩個磁拉力平衡為止。這時轉子的位置如圖3b所示，即轉子從圖(a)位置順時針轉過了15°。接著A相斷電，B相繼續(xù)通電。這時轉子齒2、4和定子B、B′極對齊（圖c），轉子從圖(b)的位置又轉過了15°。其位置如圖3d所示

15、。這樣，如果按A→A、B→B→B、C→C→C、A→A…的順序輪流通電，則轉子便順時針方向一步一步地轉動，步距角15°。電流換接六次，磁場旋轉一周，轉子前進了一個齒距角。如果按A→A、C→C→C、B→B→B、A→A…的順序通電，則電機轉子逆時針方向轉動。這種通電方式稱為六拍方式。</p><p>　　反應式步進電動機的步距角可按下式計算：</p><p>　　θb=360º

16、;/NEr                                </p><p>　　

17、式中   Er——轉子齒數；</p><p>　　N——運行拍數，N=km，m為步進電動機的繞組相數，k=1或2。</p><p>　　如右圖所示，是一個狀態(tài)轉換圖，可以作為控制步進電機實現三相六狀態(tài)的狀態(tài)轉換圖。</p><p>　　其中，用“1”表示電機繞組導通，“0”表示電機繞組截止。則三個繞組ABC的狀態(tài)抽象正如右圖的轉換關系。M為輸入控

18、制變量，當M=1時，正轉；M=0時，反轉；顯然，沒有輸入時，電機保持。</p><p><b>　　2.設計總體思想</b></p><p><b>　　3.設計過程</b></p><p><b>　　4.電路邏輯設計圖</b></p><p>　　按圖連接電路，確認無誤后接

19、通電源；按下時鐘脈沖，觀察邏輯電平顯示的變化是否符合狀態(tài)圖；按下使能端，重復以上步驟觀察逆序狀態(tài)圖。其狀態(tài)圖如下</p><p>　　100 110 010 100 110 010</p><p>　　101 001 011 101 001 011&l

20、t;/p><p>　　G=1（正轉） G=0（反轉）</p><p><b>　　四、收獲和體會</b></p><p>　　由于課程設計的題目是課后的習題，所以在電路設計的問題上減小了不少的難度，由平時的作業(yè)做基礎，我們很快就畫出了邏輯連接圖。真正考驗的部分就在于我們的連線環(huán)節(jié)。因為設備以及人

21、為因素，我們進行了7次連線最后才成功得到預期目標。每一次的失敗都為我們下一次的連線奠定了基礎，我們在失敗中不斷摸索不斷汲取失敗的經驗，最終獲得了成功。要保證連線的正確，首先我們要了解的就是每塊芯片引腳的功能，然后在大家齊心協(xié)力的認真配合下才能將線正確的連接起來，以達到最終目的。在連線過程中我們同樣要保持清晰的思路和頭腦，不然很容易出現連線的錯誤。</p><p>　　通過這次數電課程設計讓我學到了很多除開理論知識

22、以外的技巧，增強了自己的動手能力，同時也深刻的感受到了理論與實踐之間的差距以及理論與實際相結合的重要性。作為一個工科的學生，我們更重要的是要學會學以致用，將課本上的知識轉換到解決我們生活中的問題上去，學會運用知識。</p><p><b>　　五、附錄</b></p><p><b>　　1.參考資料</b></p><p&g

23、t;　　數字電子技術基礎簡明教程（第三版） 余孟嘗主編 高等教育出版社</p><p>　　電工電子技術基礎實驗 操長茂 主編 華中科技大學出版社</p><p>　　2．不跟芯片管腳圖</p><p><b>　　74LS00</b></p><p><b>　　74LS04</b></p