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論壇公告: 中國步進電機應用網:http://using.zgbjdj.com/
  文章標題:步進電動機紅外遙控系統中的分級控制法
回復文章
作者:vivan2254  發表時間:2010-4-26 12:40:49
步進電動機紅外遙控系統中的分級控制法
李  勇  劉永光  陸永平(哈爾濱工業大學150001
 
 
 
摘  要  針對紅外遙控電路數據傳送頻率較低的特點,文中對步進電動機驅動系統中的環形分配器進行了改進,采用了分級控制和查詢工作方式,同時解決位置控制精度和控制時間問題,給出了應用此電路的平衡過程曲線,證明了方案的工程實用性。
敘  詞  紅外線遙控步進電動機驅動
引言
    在所研制的自動平衡頭中,選用了永磁感應子式步進電動機42byg131作為驅動元件驅動平衡配重。為了實現控制信號的無接觸傳遞,采用了紅外線遙控工作方式。控制信號經編碼、調制、放大以后,由紅外遙控發射電路發射出去。平衡頭上的紅外接收電路負責對信號接收、放大、解調和譯碼,還原出的信號直接用于步進電動機的控制。由于平衡頭要隨旋轉部件高速旋轉,因此采用了特殊的傳動結構,使傳遞轉矩的齒盤不受不平衡離心力的影響,這使得整個機械系統的減速比很大。
 
國家自然科學基金資助項目(59475017)
    外遙控電路的特點是數據傳送頻率較低[1],采用的vd5026/vd5027編碼/解碼電路****處理頻率為2hz,因此平衡配重的轉速較低。所用步進電動機的涉距角為1.8度,則平衡配重的****轉速為2×1.8/256=0.014走過一個圓周的時間為360/0. 84=428. 5min≈7h,顯然難以滿足工程實際應用的要求。
2分級控制法原理
    為了滿足控制系統提高轉速但要保證位置控制精度的要求,可采用分級控制方式和查詢工作方式。
2.1分級控制方式
    加入脈沖發生電路和環形分配器,控制信號只決定脈沖信號的通過與否,而不決定電機的動作頻率,原理如圖1所示,優點為:
    (1)降低了對遙控電路的要求,遙控電路只需發出高電平(對應轉動)和低電平(對應停止)兩種電平信號即可。
    (2)可以根據需要任意設置脈沖發生電路的頻率,從而調節步進電機的轉速。
    這種改進的實質是通過對導通時間的控制達到對位置的控制,但紅外遙控電路若想實現時間的準確控制是比較困難的[2]。
2.2查詢工作方式
    基本思想為,當遙控電路給出轉動信號后,電機轉過某一固定步數,****是運行周期的整數倍,此處取16步。在此期間,控制信號的有無不影響電機的運行。走完16步后,若控制信號仍為導通則再走16步,否則停轉。這樣,電機走過的步數肯定為16步的整數倍,可以準確地實現位置控制。需要解決的問題是:
    (1)環形分配器的輸出必須以16步為一個周期。
    (2)環形分配器必須設置一個數據端作為位置狀態反饋信號。
3電路設計
3.1脈沖發生電路
    由與cd4011構成,輸出頻率為50hz的cp脈沖,電路如圖2所示。
   
3.2環形分配器[3,4]
    可逆計數器74ls191和eprom2732構成。74ls191為16進制加減計數器,輸出為ooh - ofh,作為eprom2732的地址輸入,而每一個地址對應步進電動機的一個導通狀態。當74ls191上有時鐘脈沖時,便作加或減計數,使eprom2732的地址也增加或減少,從而不斷改變導通狀態,使電機正轉或反轉。
    由于16個導通狀態中只有一個狀態決定是否接收控制信號,因此把eprom2732的輸出端do - d3作為相脈沖信號,d4作為狀態反饋信號。相應地,其內部存儲數據如表1所示.
    用eprom2732的d4信號和控制信號一起構成與門開關,控制電機的運行狀態,電步進電動機走16步對應的時間為t=16/50=0.32s,因此紅外遙控信

 

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