步进电动机红外遥控驱动系统与编码_译码电路
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步进电动机红外遥控驱动系统与编码、译码电路
张玉梅 李 勇 张兆铭
=摘 要> 在所设计的步进电动机驱动电路中采用了红外线遥控工作方式,VD5026/VD5027作为编码、译码器,实现了两台电机的选控和正转、反转、电路断电功能。
实验结果表明,所设计的电路简单可靠,达到了设计要求。
=关键词> 步进电动机 红外 遥控 编码器
0 引言
在所设计的自动平衡头中,为了实现对双极坐标式平衡质量的位置控制,采用了步进电动机驱动控制系统。
根据平衡头的结构和平衡控制策略,对步进电动机控制系统的要求是:
(1)采用无接触方式传递控制信号;
(2)二台步进电动机由一个控制电路实现独立控制,即一机多控方式;
(3)每个步进电动机驱动控制电路单元实现正转、反转、转停和电路断电4个功能;
(4)控制电路简单,控制方法易于实现计算机自动调节;
(5)控制系统工作可靠,节省能量。
所设计的驱动控制电路中采用了红外线遥控工作方式传递控制信号。
与此相对应地,选择了编码、译码电路VD5026/VD5027与步进电动机专用控制与驱动芯片L298和逻辑电路相结合,实现了上述功能。
1
控制电路原理
图1 系统控制原理框图
因为对平衡质量进行的不是速度控制而是位置控制,无驱动信号时要有自锁定力矩,所以在所设计
的电动平衡头中采用了永磁感应子式步进电动机作为驱动元件。
驱动步进电动机是数字脉冲信号,易于实现计算机的自动控制。
考虑到电磁波受空间的干扰较多且电路复杂,此处采用了红外线遥控工作方式。
系统的控制框图如图1所示。
采用红外遥控方式实现了信号的无接触传递,提高了系统的工作可靠性。
实验台上的平衡头内部安装了可充电Ni-Cd 电池,为控制电路和步进电动机驱动电路提供能量。
2 步进电动机的驱动控制
所采用的二台步进电动机型号为42B YG016,额定电压12V,额定电流0.16A,因此选用L298集成化驱动控制电路作为功率驱动器。
电机的驱动电路框图如图2
所示。
图2 电机驱动控制电路
脉冲发生器产生固定频率的方波脉冲信号输入与门开关。
根据平衡策略要求,该频率选为100Hz 。
方波脉冲信号经过/转/停0信号C ON1选通后输入可逆计数器,可逆计数器根据/正/反0转向信号CON2进行正向或反向计数,其输出信号作为地址信号输入用作环形分配器的EPROM 。
EPROM 输出对应的控制电平信号至L298,从而按照所需的控制逻
#26#2000年第12期 信 息 技 术
辑驱动步进电动机运行。
由于所选择的永磁感应式步进电动机在绕组不通电时也具有一定的定位力矩,使平衡质量具有自锁功能,因此不作位置调节时,为了节省可充电电池组的电能,应使电机绕组处于断电状态。
该功能是通过控制L298的使能端实现的。
由此,每个步进电动机驱动控制单元所需的控制信号就是CON1(转/停)、C ON2(正转/反转)、CON3(绕组断电)三个逻辑电平信号。
3 红外遥控编码、译码电路
成对使用的VD5026/VD5027编码、译码电路管脚分布如图3所示。
二者均为双列直插封装结构,18脚。
二个芯片的1~13脚完全相同,其中2~8脚为地址端A1~A7,10~13脚为数据端D0~D3。
当VD5026编码发出携带D0~D3数据的信号脉冲时,只有与它的地址信号A1~A7完全相同的VD5027译码电路的数据端才会复现对应的数据信号,因此该组电路可以极为方便地实现一机多控方式,即一个发射电路同时控制多个接收电路。
编码器VD5026的每个地址端有接高电平、接低电平、接1脚4TH 和悬空4种状态,因此理论上一片VD5026编码器可以控制47=16348个VD5027译码器而不重码,
误码率极低。
图3 编码、译码器VD5026/VD5027
在本电路中只有2个被控制对象,因此只需1
位地址信号。
二片VD5027译码电路的1脚4TH 悬空,地址端A2~A7接地,A1分别接高电平和低电平,数据端D0~D2分别对应CON1、CON2和CON3三个信号。
编码电路VD5026的输入电平除了以上三个信号外,还有译码器选择(即被控电机选择)信号。
其输出信号以40kHz 的高频信号作为载波,以红外发射管发出。
接收电路上的红外接收管接到红外信号后,由
红外放大解调专用电路CX20106进行信号的放大、整形和解调,再经过VD5027译码,还原后的信号用于步进电动机的驱动和控制。
4 实验和结论
把平衡头装到转子实验台上,利用所设计的红
外遥控驱动电路进行了自动平衡实验,平衡过程中振动信号幅值的变化规律如图4所示,在约12分钟的时间内实现了系统的动平衡,系统的振动信号幅值基本上是单调变化的。
图4 振动信号幅值的变化规律
实验结果表明,所采用的红外遥控工作方式简单易行,所设计的驱动控制电路工作可靠,具有良好
的工程实用性。
参 考 文 献
112 C.W.Lee,Y. D.J oh and Y.D.Ki m.Autometic M odal Bal anci ng
of Fle xible R otors During Operation:Computer Controlled Bal anci ng Head.Proc.Ins tn.M ech.Engrs.,1990,204(c1),19-28122 母德强,赵心文,毛志扬,冀清发,马世镶.径注时砂轮在线液体
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132 魏立君,韩华琦.CMOS4000系列60种常用集成电路的应用.人
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(9):37-385J.Van de Vegte.Balancing of Fle xible rotors Duri ng Operation.J.Mech.Engng.Sci.,1981,23(5):257-261
作 者 简 介
张玉梅:哈尔滨水泥厂。
邮编:150050李 勇:哈尔滨工业大学。
邮编:150006
张兆铭:黑龙江建筑职业技术学院。
邮编:150008
(收稿日期:2000)11)10)
责任编辑:李耐和
#27# 信 息 技 术 2000年第12期。
