三相六拍步进电机课程设计报告

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1、 第 页 1 数字电子技术课程数字电子技术课程 设设 计计 报报 告告 学院： 物理与信息工程 班级： B11072011（自动化一) 学号： 学生姓名： 指导教师： 设计时间： 2013.6.3-6.14 第 页 2 目目 录录 一、步进电机相关知识介绍步进电机相关知识介绍3 二、方案设计方案设计3 1.电路要求设计3 2.电路所用实验仪器3 二、总体设计原理及框图二、总体设计原理及框图4 三、步进电机原理三、步进电机原理5 1.步进电动机5 2.三相六状态步进电机工作原理5 四、各分框图中电路设计及计算四、各分框图中电路设计及计算6 1.时钟脉冲电路的设计6 2.整形电路的设计7 3.三相

2、六拍环形分配器的设计8 4.手动控制电路9 5.功率放大电路设计9 五、元件表五、元件表10 六、收获体会六、收获体会11 第 页 3 一、一、步进电机相关知识介绍步进电机相关知识介绍 步进电机是一种数字信号控制的传动机构，若在其输入端加入一个脉冲信 号，该电动机就会转动一个角度或移动一定距离。步进电机由转子和定子两部分 组成。在定子的 6 个磁极上分别绕有绕组，对称的绕组形成一相绕组，三相电机 有 A、B、C 三相绕组。每给一相绕组通电一次称为一拍。三相六拍步进电机的工 作的次序为 AABBBCCCAA。步进电机每步旋转的角度大小，称为步 距角。它是由电动机本身转子的齿数和每一个通电循环内通

3、电节拍决定的。本次 课程设计采用转子为 4 个齿的步进电机，三相六拍模式的步距角为 15。 脉冲信号按规定的方式分配给步进电机各相绕组， 使各相绕组轮流接受脉冲 信号的控制，通常是由环形分配器来实现的。实现这种分配方式的电路称为环形 分配器。它是一个中间转换环节，前面与脉冲振荡器相接，后面接功率驱动器。 三者组成了步进电机的驱动电路。 环形脉冲分配器的设计是驱动电路设计的第一 步，也就是本次课程设计的重点和难点。 环形分配器目前逐步走向集成电路化， 各种相数的步进电机环形分配器的集 成块市场已有出售，但采用各种门电路和常用芯片组成的环形分配器仍普遍应 用。此次课程设计要求运用数字电路设计一个三

4、相六拍步进电机控制器，其意义 便在于此。 二、二、方案设计方案设计 1. 电路设计要求 对三相六拍步进电机的控制，主要分为两个方面：三相绕组的接通与断开顺序 控制。即： 正转顺序：A-AB-B-BC-C-CA-A：反转顺序：A-AC-C-CB-B-BA-A 以及每个步距角的行进速度。 围绕这两个主要方面， 可提出具体的控制要求如下： （1）可正转起动或反转起动； （2）运行过程中，点击能够正转、反转、保持； （3）可使用手动使时钟频率 f=150Hz，连续可调。 2.电路用到的实验仪器 74LS00*3（与非门） 74LS74*2（D 触发器） 74LS04 *1(非门) LED 灯*3 +5

5、V 电源导线若干时钟频率发生器 第 页 4 三、三、总体设计原理及框图总体设计原理及框图 通常来说，步进电机驱动器所要实现的功能简单来说就是控制电机的转动方 向和转速。步进电动机是一种将电脉冲转化为角位移的执行元件。当步进电动机驱动器接 收到一个脉冲信号（来自控制器） ，它就驱动步进电动机按设定的方向转动一个固定的角度 (称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。依据本次设计的具体要求， 步进电机驱动电路整体框图如图。 第 页 5 四、四、步进电机原理步进电机原理 1 1、步进电动机步进电动机 一般电动机都是连续旋转，而步进电动却是一步一步转动的，故叫步进电 动机。每输入一个脉冲信号，该电动机就转过一定的角度（有的步进电动机可以 直接输出线位移，称为直线电动机）。因此步进电动机是一种