步进电动机红外遥控系统中的分级控制法
李 勇 刘永光 陆永平（哈尔滨工业大学150001）
摘 要 针对红外遥控电路数据传送频率较低的特点，文中对步进电动机驱动系统中的环形分配器进行了改进，采用了分级控制和查询工作方式，同时解决位置控制精度和控制时间问题，给出了应用此电路的平衡过程曲线，证明了方案的工程实用性。
叙 词 红外线遥控步进电动机驱动
1 引言
在所研制的自动平衡头中，选用了永磁感应子式步进电动机42byg131作为驱动元件驱动平衡配重。为了实现控制信号的无接触传递，采用了红外线遥控工作方式。控制信号经编码、调制、放大以后，由红外遥控发射电路发射出去。平衡头上的红外接收电路负责对信号接收、放大、解调和译码，还原出的信号直接用于步进电动机的控制。由于平衡头要随旋转部件高速旋转，因此采用了特殊的传动结构，使传递转矩的齿盘不受不平衡离心力的影响，这使得整个机械系统的减速比很大。
国家自然科学基金资助项目(59475017)
外遥控电路的特点是数据传送频率较低[1]，采用的vd5026/vd5027编码／解码电路****处理频率为2hz，因此平衡配重的转速较低。所用步进电动机的涉距角为1.8度，则平衡配重的****转速为2×1.8/256=0.014走过一个圆周的时间为360/0. 84=428. 5min≈7h，显然难以满足工程实际应用的要求。
2分级控制法原理
为了满足控制系统提高转速但要保证位置控制精度的要求，可采用分级控制方式和查询工作方式。
2.1分级控制方式
加入脉冲发生电路和环形分配器，控制信号只决定脉冲信号的通过与否，而不决定电机的动作频率，原理如图1所示，优点为：
(1)降低了对遥控电路的要求，遥控电路只需发出高电平（对应转动）和低电平（对应停止）两种电平信号即可。
(2)可以根据需要任意设置脉冲发生电路的频率，从而调节步进电机的转速。
这种改进的实质是通过对导通时间的控制达到对位置的控制，但红外遥控电路若想实现时间的准确控制是比较困难的[2]。
2.2查询工作方式
基本思想为，当遥控电路给出转动信号后，电机转过某一固定步数，****是运行周期的整数倍，此处取16步。在此期间，控制信号的有无不影响电机的运行。走完16步后，若控制信号仍为导通则再走16步，否则停转。这样，电机走过的步数肯定为16步的整数倍，可以准确地实现位置控制。需要解决的问题是：
(1)环形分配器的输出必须以16步为一个周期。
(2)环形分配器必须设置一个数据端作为位置状态反馈信号。
3电路设计
3.1脉冲发生电路
由与cd4011构成，输出频率为50hz的cp脉冲，电路如图2所示。
3.2环形分配器[3，4]
可逆计数器74ls191和eprom2732构成。74ls191为16进制加减计数器，输出为ooh - ofh，作为eprom2732的地址输入，而每一个地址对应步进电动机的一个导通状态。当74ls191上有时钟脉冲时，便作加或减计数，使eprom2732的地址也增加或减少，从而不断改变导通状态，使电机正转或反转。
由于16个导通状态中只有一个状态决定是否接收控制信号，因此把eprom2732的输出端do - d3作为相脉冲信号，d4作为状态反馈信号。相应地，其内部存储数据如表1所示．
用eprom2732的d4信号和控制信号一起构成与门开关，控制电机的运行状态，电步进电动机走16步对应的时间为t=16/50=0.32s，因此红外遥控信 |
