三相步进电机驱动电路设计

引言 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。 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。但步进电机必须由环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。本设计将设计一个三相步进电机控制驱动电路。摘要本设计是三相步进电机驱动电路。主要由触发器、计数器、译码器和门电路构成。时钟信号由555芯片构成的多谐振荡器电路产生。本系统主要具有以下特点：1. 具有速度可变功能。2. 可以工作在“三相单三拍”、“三相六拍”的两种工作方式选择的状态下。3. 能实现步进电机的正传、反转。1脉冲源 脉冲源采用555定时器产生，它工作频率易于改变从而可以控制步进电机的速度并且工作可靠，简单易行。1.1 用555定时器组成的多谢振荡器用555定时器组成的多谢振荡器如图1.1（a）所示。接通电源后电容C2被充电，图1.1（a）占空比可调的方波发生器当上升到时，使为低电平，同时放电三级T管导通，此时电容C通过、和T放电，下降。当下降到时，翻转为高电平。 当放电结束时，T截止，将通过、向电容C充电，由上升到。 当上升到时，电路又反转为低电平。如此周而复始，于是，在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。电路的工作波形如图1.1（b）。图1.1（b）由555定时器组成的多振荡器工作波形2环形分配器三相单三拍采用三个D触发器构成环形计数器。用一个74LS163计数器和一个74CH138译码器产生三相六拍信号。2.1三相单三拍用D触发器构成的环形计数器如图2.1（a）所示。触发器U1A输入高电平clk在图2.1（a）D触发器构成的环形计数器时钟脉冲的作用下，将会有如表2.1所示的3个状态。图2.1（b）所示为时钟脉冲下的波形。表2.1 1 0 0 0 1 0 0 0 1图2.1（b）2.2三相六拍如图2.2（a）所示的电路，是借助74LS163的同步预置功能，采用反馈置法构成图2.2（a）六进制数器。图2.2（a）所示电路的接法是把输出=101的状态经译码产生预置信号0，反馈至端，在下一个时钟脉冲上升沿到达时置入000状态。表2.2所示是图2.2（a）所示电路的6个状态。 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 1 表2.2（a）将上述输出的6个状态经74HC138译码器与相应的门电路将有表2.2所示的六个状态。电路如图2.2（b）所示图2.2（b）输出波形为图2.2（c）所示图2.2（c） 0 0 10 1 10 1 01 1 01 0 01 0 1表2.2（b）3步进电机的正传、反转及“三相单三拍”、“三相六拍”的两种工作方式的选择。（a）三相单三拍正转 0 0 1 0 1 0 1 0 0（b）表3（a）三相六拍正转（c）表3（b） 1 0 10 0 11 1 00 1 00 1 10 0 1三相单三拍反转（d）三项六拍反转图33.1步进电机的正传、反转 如图3.1（a）所示开关J2、J3控制正转、反转。开关J2、J3打向左边步进电机正转，将会有表2.1、2.2（a）所示的三个状态，输出波形如图3（a）（b）所示。当开关J2、J3打向右边步进电机反转将会有表3（a）（b）所示的三个状态，输出波形如图3（c）（d）所示。3.2“三相单三拍”、“三相六拍”的两种工作方式的选择。如图3.1（a）所示开关J1控制“三相单三拍”、“三相六拍”的切换。开关J1打向左边使2.1（a）所示电路工作，输出为三相单三拍。输出波形如图3（a）（c）所示。当开关J1打向右边使2.2（b）所示电路工作，输出为三相六拍。输出波形如图3（b）（d）所示。附 录 74F74功能表 74HC138功能表74LS163输入（上）输出（下）波形参考文献【1】康华光.电子技术基础M（数字部分）.北京：高等教育出版社，2006.1【2】王兆安.黄俊.电力电子技术M（第4版）.北京：机械工业出版社，2000【3】彭介华. 电子技术课程设计指导M. 北京：高等教育出版社，1997【4】毕满清. 电子技术实验与课程设计M. 北京：机械工业出版社，1995【5】陈明义. 电工电子技术课程设计指导M. 长沙：中南大学出版社，2002【6】陈永甫. 新编55