数电课程设计——步进电机

西南科技大学信息工程学院电子技术与创新实践基地《电子创新实践》课程设计报告设计题目：步进电机及启动电路专业班级：电子0801班姓名：覃秋体学号：20084675指导教师：黎恒设计期限：2010-6-20~2010-6-28成绩：批阅教师：-1-步进电机及启动电路一、设计任务步进电机及启动电路二、设计要求1)利用数电知识设计一个步进电机驱动电路；2)能由两根线的输入电平组合使电机能向前进、后退、保持；三、设计内容1.设计思想如右图1所示，设A相首先通电，转子齿与定子A、A′对齐（图3a）。然后在A相继续通电的情况下接通B相。这时定子B、B′极对转子齿2、4产生磁拉力，使转子顺时针方向转动，但是A、A′极继续拉住齿1、3，因此，转子转到两个磁拉力平衡为止。这时转子的位置如图3b所示，即转子从图(a)位置顺时针转过了15°。接着A相断电，B相继续通电。这时转子齿2、4和定子B、B′极对齐（图c），转子从图(b)的位置又转过了15°。其位置如图3d所示。这样，如果按A→A、B→B→B、C→C→C、A→A…的顺序轮流通电，则转子便顺时针方向一步一步地转动，步距角15°。电流换接六次，磁场旋转一周，转子前进了一个齿距角。如果按A→A、C→C→C、B→B→B、A→A…的顺序通电，则电机转子逆时针方向转动。这种通电方式称为六拍方式。数字电子技术已经日益应用于通讯、测量和控制等各个领域，由于数字电路的逻辑性强，设计相对比较简单，易学易懂，因而被广泛应用。这里将用数字电路的知识设计一个电路，以实现电机的向前进、后退、保持。a.A相通电b.A、B相通电c.B相通电d.B、C相通电图1六拍通电时转子位置-2-如右图所示，是一个状态转换图，可以作为控制步进电机实现三相六状态的状态转换图。其中，用“1”表示电机绕组导通，“0”表示电机绕组截止。则三个绕组ABC的状态抽象正如右图的转换关系。M为输入控制变量，当M=1时，正转；M=0时，反转；显然，没有输入时，电机保持。2.系统方案或者电路结构框图由图1转换图得如下转换表表1步进电机控制电路状态转换表图1状态转换图图2状态转换图-3-由表1状态转换表，列卡诺图化简如下：-4-经过化简，Q1n+1、Q2n+1、Q3n+1分别用D触发器实现，A、B、C由与门、或门实现，M为控制端，CP用555定时器产生脉冲。由M和CP共同控制电路。555定时器产生的脉冲电路和控制电路分别如下所示电路：图3由555定时器产生脉冲的电路原理图-5-图4步进电机控制原理图-6-3.设计和使用说明本电路是由D触发器、与门、或门和非门组成的时序逻辑电路。电路中的输入端是M，也即是控制端，控制步进电机的顺向和反向转动，当M=1时，电机顺时针转动；相反，M=0时，逆时针转动。这里可以用一个双向开关实现，即一端为高电平，另一端为低电平。电路中的时钟脉冲由555定时器产生（这里用555定时器设计的一个多谐振动器），这部分电路是可以产生任意调节的脉冲宽度，既可以实现控制电机的转速，当想让电机保持某个状态时，可以由555定时器来控制，既让555定时器不输出脉冲。当向电路传送一个有效的脉冲时（既下降沿到来时），相应的输出A、B、C使电机转动。四、设计总结经过一个学期的数字电子技术的学习，对数字电子技术的知识有了初步的了解和掌握。为本次的课程设计作了理论基础的准备。大概经过一个星期的课程设计，收获不少。除了把所要求的电路按要求画出来了以外，更重要的是进一步了解了怎样去做好一份课程设计。刚开始拿到这个题目时，感到有点陌生，或许是因为太“专业”了。因为对电机不是很了解，所以一开始比较迷茫，不怎么知道该怎么去做。于是就上网查资料和讨教同学，第一步搞清楚步进电机到底是什么，它是怎样工作的，步进电机驱动器又是怎样驱动的……带着这些问题，我了解了一些知识，对它有了初步的了解，然后就受到状态转换图1的原理的启发，开始了对步进电机驱动器的设计。于是就得到了这两个电路图，尽管没有进行仿真实验，但原理是毋庸置疑的。虽然这不是第一次做设计了，但相比于上一次的模拟电路的课程课设，我都觉得自己进步了不少，从第一次的茫然不知所措到这次的按顺序一步一步有规律的进行，通过这次的设计我掌握了课程设计的基本技能，同时也锻炼自己查找资料，认识新知识，了解新知识的基本能力，学会了怎样去解决所面临的问题，并从中吸取教训。我觉得这次设计重在过程，结果并不是最重要，只要认真做好设计的每个步骤，结果自然就出来了。关键是要提高我解决问题的能力，运用理论知识的能力，接受新事物新知识的能力。总之，通过这次课程设计我都对数字电子技术的理论知识有了更深的理解和掌握，同时也更灵活的应用了电路设计软件。五、参考资料[1]彭修容、刘泉、马建国.数字电子技术基础.武汉理工大学出版社，2007.7-7-[2]马建国等.电子系统设计.高等教育出版社.2006.12[3]百度文库.《步进电机驱动器》课程设计报告(改)网址：