软硬件环形分配器原理

步进电机的驱动控制(环行分配器)

步进电机的转动是靠不停地改变各相绕组的通电顺序实现的，若想让某相绕组通电，就要给某相绕组提供一组序列脉冲，因此步进电机有几相，就要为其提供几个脉冲序列。

步进电机需要的脉冲序列来自插补器，但对于某个单轴坐标，插补器只能按照一定线型，提供一个单序列脉冲。因此，在插补器到步进电机之间必须有一个能将插补器的单序列脉冲转换为步进电机需要的多序列脉冲的装置，这就是环行分配器。

尽管有了环行分配器就可以将插补器的单序列脉冲转换为步进电机需要的多序列脉冲，但这些序列脉冲的信号都还不足以驱动电机运转，所以驱动控制系统中还应包括功率放大装置。

步进电机的最基本的控制系统就由环行分配器和功率放大器组成。

下面只介绍环行分配器，功率放大器涉及许多电气控制问题，留待机电一体化课程介绍。

环行分配器可以由硬件构成也可以由软件构成，下面分别介绍两方面的内容。

硬件环行分配器构成

♦环行分配器的工作原理

硬件环行分配器的基本构成是触发器。因为步进电机有几相就需要几个序列脉冲，所以步进电机有几相，就要设置几个触发器。每个触发器发出的脉冲就是一个序列脉冲，用来控制步进电机某相定子绕组的通、断电。而触发器工作的同步信号就是来自插补器的某个坐标轴的位移驱动信号Δx或Δy。

如图1所示

△X

复位

图1构成环形分配器的触发器

例如，现在要控制X方向的步进电机，而这个电机采用三相单三拍方式工作，即步进电机是按照A→B→C→A这种方式通电的。这就需要A、B、C 三个触发器，每个触发器的输出端QA、QB、QC都被连接到步进电机的一相定子绕组。当QA有输出ΔA，步进电机的A相就通电，同理，若QB有输出ΔB，就使步进电机的B相通电，或者QC有输出ΔC，就使步进电机的C相通电。你看，这时由触发器构成的环行分配器，其实就是一个三分频电路，而被分频的信号就是插补器的输出信号Δx。于是插补器的一路信号，就被扩展成三路信号。

每来三个Δx信号脉冲，QA、QB、QC就会各有一个输出脉冲ΔA、ΔB、ΔC，步进电机的三个定子绕组各得到一次通电，转子走了三步。如果继续得到脉冲，那么，QA、QB、QC也会继续轮流输出脉冲ΔA、ΔB、ΔC，这就实现了步进电机各相绕组A、B、C的轮流通电。

图2是按照三相单三拍方式的Δx和ΔA、ΔB、ΔC的波形图。

图3是按照三相双三拍方式的Δx和ΔA、ΔB、ΔC的波形图。

图4是按照三相六拍方式的Δx和ΔA、ΔB、ΔC的波形图。

2681

4537

9

△C

△B

△A

△

图2 三相单三拍环形分配器输出波形图

△C

1

2345678

9

△△B △

A

图3 三相双三拍环形分配器输出波形图

△△C

△B △A

图4 三相六拍环形分配器输出波形图

上面，其实只讲了触发器的输出，触发器是有输入端的，而且输入端要控制输出端。输入端的信号由谁来提供呢？是Δx吗？，不是，Δx只能做同步信号CP。因为它是要被分频的信号。

如果用D触发器,则触发器的输入端就是D端，它的信号也取自触发器本身，不过这中间还要加一定的外接无源电路。触发器的输出和输入通过一定的外电路连接在一起，构成一个封闭的整体环形电路，只要有Δx这个单序列脉冲它就能连续不断地输出ΔA、ΔB、ΔC，这就是我们把它称为环行分配器的道理。即环行就是触发器的输入由其输出连接，分配就是根据步进电机定子绕组的通电顺序要求对Δx的序列脉冲进行再分配。所以也常直接称其为脉冲分配器。

♦环行分配器外电路设计

外电路设计就是设计触发器的输入端前的逻辑结构。其实质相当于：已知触发器的输出状态，求解在什么输入条件下才能得到这样的输出呢？我们就来解决这个问题。

外电路设计要满足两个要求

♠所选触发器逻辑特性的要求（即触发器输入输出之间的逻辑关系）

♠步进电机通电状态的要求（即触发器的输出）

●所选触发器逻辑特性的要求

若选择D触发器，则触发器的逻辑特性为：

Q n + 1 = D n

据此有

Q A n + 1 = D A n Q B n + 1 = D B n Q C n + 1 = D C n

●步进电机通电状态的要求

♠满足三相双三拍通电状态时的环形分配器逻辑正转通电顺序：AB → BC → CA → AB

真值表：

反转通电顺序：AB → AC → CB → AB

真值表：

分析：(以正转真值表为例)

♣ 每个节拍内的Q 端输出状态，就是步进电机的通电状态，只不过在真值表中，要求通电的相就用1表示，不要求通电的相就用0表示， ♣ D 端的真值就是根据D 触发器的逻辑特性写出来的。 按照下面所说的做法可以快速写出D 端的真值： • 只看Q A 和D A 这两列

• 将Q A 和D A 的逻辑关系Q A n + 1 = D A n 调个，写成 D A n = Q A n + 1 • 将上述关系具体化为D A 1 = Q A 2 D A 2 = Q A 3 D A 3 = Q A 4

• 表达式中的上标就是节拍，所以就是将第2节拍中Q A 的内容0，填写到D A 那一列中的第1节拍那一栏里；以下类推，结果如表中箭头所示。 • 仿此D A 的做法写出D B 、D C 的真值，它们分别根据Q B 、Q C 来写。 ♣ 现在来看看D A 这一列的真值，它和Q C 这一列的真值在每个节拍都一致，因此可以获得D A = Q C ，同理有D B = Q A ，D C = Q B

注：某一个触发器的输入端的信息是由三个触发器输出端的状态共同决定的，所以这一步就是要找出D A 与Q A 、Q B 、Q C 的关系；D B 与Q A 、Q B 、Q C 的关系以及D C 与Q A 、Q B 、Q C 的关系。

以D A 为例，按照正逻辑来描述D A 与Q A 、Q B 、Q C 的关系，应为: D A = )()(C B A C B Q Q Q Q Q QA ∧∧∨∧∧

这是一个三变量的逻辑表达式，化简这个表达式的通常做法是利用卡诺图，这里因为关系简单、明确，所以直接用看的方法给出了结论。

结论：

♠只要三个触发器的D输入端在每个节拍都能满足：

D A = Q C、D B = Q A、D C = Q B

那么就能保证三个触发器的输出端Q的输出状态是AB → BC → CA → AB ♠只要三个触发器的D输入端在每个节拍都能满足：

D A = Q B、D B = Q C、D C = Q A

那么就能保证三个触发器的输出端Q的输出状态是AB → BC → CA → AB

通常一个实际使用的环形分配器，能同时满足两类步进电机通电方式的需要，以便用户根据步距角的要求进行选择。因此，下面给出适应三相六拍通电方式的环形分配器逻辑。

♠ 满足三相六拍通电状态时的环形分配器逻辑 正转通电顺序：A →AB →B → BC →C → CA → A 真值表：

根据D 触发器的逻辑关系和通电方式要求，按照上面介绍的快速写D A 与Q A 、Q B 、Q C 的关系；D B 与Q A 、Q B 、Q C 的关系以及D C 与Q A 、Q B 、Q C 的关系的方法，有：

B A Q D =

C B Q

D = A C Q D = 结论：

♠ 只要三个触发器的D 输入端在每个节拍都能满足：

B A Q D =

C B Q

D = A C Q D =

那么就能保证三个触发器的输出端Q 的输出状态是 A →AB →B → BC →C → CA → A

反转通电顺序：A →AC →C → CB →B → BA → A 真值表：

从表中能直接得到：

C A Q

D = A B Q D = B C Q D = 结论：

♠ 只要三个触发器的D 输入端在每个节拍都能满足：

C A Q

D = A B Q D = B C Q D =

那么就能保证三个触发器的输出端Q 的输出状态是 A →AC →C → CB →B → BA → A

小结

♠ 为满足三相双三拍正转通电顺序：AB → BC → CA → AB 应有： D A = Q C 、D B = Q A 、D C = Q B

♠ 为满足三相双三拍反转通电顺序：AB → AC → CB → AB 应有： D A = Q B 、D B = Q C 、D C = Q A

♠ 为满足三相六拍正转通电顺序：A →AB →B → BC →C → CA → A 应有： B A Q D = C B Q D = A C Q D =

♠ 为满足三相六拍反转通电顺序：A →AC →C → CB →B → BA → A 应有： C A Q D = A B Q D = B C Q D =

因为环形分配器既有可能工作在三相双三拍方式，也有可能工作在三相六拍方式，且无论在哪种通电方式下，都得既满足正转又满足反转。那么对这三个触发器得输入端来说，上述关系都是并列的即是相或的关系。所以有： C B B C A Q Q Q Q D +++= A C C A B Q Q Q Q D +++= C A A B C Q Q Q Q D +++=

这组逻辑关系表达式仅仅是将三个触发器的输入端与输出端联系在一起，但究竟哪个反馈信号（指Q 信号）和哪种状态（指通电方式或方向）对应没有表示出来，这就容易造成混乱。所以必须外加指示信号。

令：1X 表示三相双三拍正转指示信号 1X 表示三相双三拍反转指示信号 2X 表示三相六拍正转指示信号 2X 表示三相六拍反转指示信号

于是有：

C B B C A Q X Q X Q X Q X

D ∧+∧+∧+∧=2211 A C C A B Q X Q X Q X Q X D ∧+∧+∧+∧=2211 C A A B C Q X Q X Q X Q X D ∧+∧+∧+∧=2211

利用这组逻辑关系式构成器件的缺点是与门和或门都存在电平漂移问题，所以实际结构常用与非门和或非门，这需要做些变换： C B B C A Q X Q X Q X Q X D ∧+∧+∧+∧=2211 C B B C Q X Q X Q X Q X ∧+∧+∧+∧=2211 C B B C Q X Q X Q X Q X ∧+∧∧∧+∧=2211

C B B C Q X Q X Q X Q X ∧∧∧∧∧∧∧=2211

同理： A C C A B Q X Q X Q X Q X D ∧∧∧∧∧∧∧=2211

C A A B C Q X Q X Q X Q X

D ∧∧∧∧∧∧∧=2211 ● 环行分配器电路原理图

最后的环形分配器外电路，即Q 端与D 端的连接电路是按照上面推导得到的各触发器D 端的输入逻辑构建的，它需要两层与非结构，底层为四组与非门，上层是将底层各输出再次进行相与。 实际环形分配器器件原理如图5所示 图中复位信号用于初始化，本例初始设为： Q A = Q B =1 Q C = 0

即按照三相双三拍设置为A 、B 两相通电。

Q C

Q B

Q B

Q C

Q A

Q C

Q C

Q A

Q B

Q A

Q A

Q B

X 1X 1X 2X 2

△X 复位

图5 硬件环形分配器电路原理图

软件环行分配器构成

♦软件环形分配器的定义及其硬件支持

所谓软件软件环形分配器，是指实现步进电机通电方式和通电顺序改变的功能不是用专门的硬件电路来完成，而是用编程的方式，即以指令驱动的方式来完成的。

就和计算机软硬件相互依赖一样，软环配也离不开硬件的支持。

图6 就是软件环行分配器的硬件接口电路。

图6 软件环形分配器的硬件接口电路

这是一个用51单片机构成的微机数控系统的一部分结构。其中采用通用接口芯片8255的PA口作为步进电机的控制口。一台三相步进电机需要三个口位。每个口位连接步进电机的一相定子绕组，这些口位代替了硬件环形分配器的触发器。按照图示结构，PA0、PA1、PA2三个口位通过隔离放大电路后分别接到X向步进电机的A、B、C三相绕组，这样，只要能够通过软件设置使PA0、PA1、PA2 三个口位按步进电机的通电方式和方向的要求分别置1和清0，就相当于给A、B、C三相绕组通电或断电。

在这个微机控制系统中，不需要用专门电路把单序列脉冲转换为多序列脉冲，也不需要把相当于硬环配的触发器输出端Q A Q B Q C的PA0、PA1、PA2再送到什么输入端(这里的输入端是数据总线D)，因此这个系统中没有硬件环形分配器。但如果步进电机也需要按照单三拍方式轮流通电，那么PA0、P A1、PA2也需要轮流置1并在需要断电时及时清0，这个使步进电机改变通电方式和方向的工作是用软件实现的，所以称之为软件环形分配器。

♦软件环形分配器的控制表

实现软件环形分配器的关键是要设计一个控制表。在这个控制表里要存放步进电机定子绕组通电状态字和状态字的存放单元。状态字的存放单元被称做地址指针。状态字是一个用二进制表示的数据，这个数据是按照接口电路中各个口位所对应的每个节拍中的各相绕组的通电状态，1代表通电，0代表断电得来的。如下表

♠这是按照X向电机取三相六拍方式正向通电顺序节拍情况下接口各口位与绕组各相通电状态对照表。

♠按照下述方法来理解这张表

横向看第1节拍：A相通电，X A =1 PA0 = 1

此时在整个PA口得到一个数据：PA = 00000001B = 01H

横向看第2节拍：A相通电，X A =1 PA0 = 1

B相通电，X B =1 PA1 = 1

此时在整个PA口得到的数据：PA = 00000011B = 03H

♠按照上述方法对应每个节拍在PA口上，都能得到一个数据，这个数据就是步进电机通电状态控制字。

本表中对应各节拍的控制字是：

1节拍：PA = 01H 2节拍：PA = 03H 3节拍：PA = 02H

4节拍：PA = 06H 5节拍：PA = 04H 6节拍：PA = 05H

♠表中虽然列出了Y向电机的各相绕组名称，但并没有写出它在各节拍的通电情况，为什么？清你思考。可以给你一个提示，这是针对逐点比较法插补思路考虑制定的控制字表结构，若按照数字积分法，这样设计表就不合适了。

得到控制字后就要把它送到存储单元中保存。这些控制字在微机数控系统中是重要的数据，必须考虑即使掉电数据也不能丢失，所以，这个控制字要存放在EPROM中。而对于用8031主芯片构成的51单片机的数控系统中，必须先扩展出EPROM才行。

下面假设系统已经扩展了EPROM，我们选择从4000H单元开始存放这些控制字，这就是控制表。

注意：事实上仅仅是将红色数据表示的控制字送入兰色数据表示的地址中，其它文字内容只是为了便于你理解什么是控制表，它能做什么。

将控制字与控制口对应后，只要按照节拍步骤，轮流向控制口输送各个控制字，就能使对应的步进电机各相绕组按照节拍顺序通断电了。

将控制字与内存单元地址对应之后，就能按照节拍步骤，轮流向内存单元取控制字，然后输送到控制口，实现对应的步进电机各相绕组的通断电。

从内存单元取控制字，并将控制字送到控制口的任务是用控制软件来实现的。即由控制软件实现：

指针指向第1个存储单元4000H取控制字01H送PA口，实现A通电指针指向第2个存储单元4001H取控制字03H送PA口，实现AB通电

………

指针指向第6个存储单元4005H取控制字05H送PA口，实现CA通电一个轮回以后，步进电机只走了6步，只要总步数超过6步，步进电机就还要继续运行，就要重新从从第1个存储单元4000H取控制字01H送P A口，再次实现A通电，这就是体现软件环形分配器思想的重要步骤：要将顺序执行到表底4005H的指针重新指向表头4000H。

除此之外还有一个软件设计的重要问题需要强调：那就是指针的保存问题。保存指针，实际就是保存刚刚实现的通电状态，因为指针所指的存储单元里存放着步进电机的通电状态。

为什么要保存这个通电状态呢？

当一个零件程序段执行完毕，下一个零件程序段到来时，步进电机应该按照上一零件程序段结束的状态接着起步。即如果程序段结束时是BC通电，指针指在4003H单元，那么下一零件程序段到来时，应该是C通电，指针应该指在4004H单元。所谓保存指针，指的就是把4004H单元这个地址保护起来。

如果不保护那将会是什么结果呢？

这要从整个控制程序的设计结构来说。

整个控制程序结构（包括插补、刀补等）是按照一个零件程序段的执行过程从取零件程序段、译码、输出控制字到最后实现走步来进行设计的。所以，对每个零件程序段来说都是从头执行控制程序。这样一来，如果这个软环配控制程序不设置保存指针，待到下一零件程序段到来时，软环配控制程序又要从头开始执行，那就要返回4000H单元去取01H控制字送PA口了，这就使步进电机从BC通电一下跳到A通电，这可能是多走三步，也可能是退回三步，（具体情况与运行频率、系统惯性等诸因素有关），反正将出现异常。所以在这个软环配程序中必须考虑控制字指针的保存问题。

设计思路是每执行一遍软环配程序给PA口送一个控制字，就要对指针保护一次，因为你并不知道每个零件程序段会令步进电机停在哪个状态。

硬件环形分配器中采用的触发器是有记忆功能的，也就是Q A、Q B、Q C 是0还是1，它是保存不变的，因此只要不断电，通电状态就是保存不变的。所以不必再考虑保存什么的问题。

环形器的原理和应用

环形器的原理和应用 1. 环形器的原理 环形器，又称为环形共振器，是一种将电信号传输进行调制和解调的设备。其原理基于谐振现象，在特定频率下，环形器可以产生共振效应，将输入信号转化为高频电信号，或者将高频电信号转化为原始信号。 环形器的原理主要通过如下几个方面来实现： 1.1 引入环形耦合器 环形耦合器是环形器中的核心部件之一，它通过在环形结构上引入耦合器来实现信号的传输。环形耦合器能够将输入信号进行分裂、合并或者在环路中传输，以实现信号的调制和解调。 1.2 利用波导效应 在环形器中，电信号在环形结构的波导中传播。波导效应使得信号可以在环形结构中保持高的质量和稳定性，从而实现对信号的精确处理和传输。 1.3 使用滤波器和放大器 环形器中通常还会加入滤波器和放大器等组件，用于调整信号的频率和增强信号的幅度。通过滤波器和放大器的协同作用，环形器可以实现对信号的精确控制和处理。 2. 环形器的应用 环形器作为一种电子器件，广泛应用于通信领域和光电技术中，具有以下几个主要应用： 2.1 光纤通信系统 在光纤通信系统中，环形器被用作光信号的调制和解调器。它可以将输入的光信号转换为高频电信号进行传输，并且还可以将高频电信号转化为原始光信号。环形器在光纤通信系统中的应用大大提高了通信效率和稳定性。 2.2 光学传感器 环形器在光学传感器中主要用于光信号的调制和解调过程。通过将环形器与传感器相结合，可以实现对光信号的精确控制和检测。光学传感器在环形器的应用使得传感器具备更高的灵敏度和更加精确的测量能力。

2.3 光子集成电路 随着光子技术的发展，光子集成电路成为一种趋势。环形器作为光信号的调制和解调器，在光子集成电路中扮演了重要的角色。通过将多个环形器和其他光子器件相连接，可以形成复杂的光子集成电路，实现各种光学信号的处理和控制。 2.4 其他领域应用 除了上述应用之外，环形器还被广泛应用于光通信、频率合成器、光子计算等领域。它在这些领域中的应用大大提高了信号的处理效率和精确度，推动了相关技术的发展。 以上是环形器的原理和应用的简要介绍，环形器作为一种重要的电子器件，在通信和光电技术中发挥着重要作用。随着相关技术的不断发展，相信环形器将会在更多的应用场景中发挥出更大的潜力。

分配器原理

分配器的基本电原理图如图4，为了叙述方便，我们倒过来先看B2，B2是一个分配变压器，它是根据传输线原理用两根导线在环形磁芯上并绕数圈，将一根的尾和另一根的头相接作为中心抽头。从中心抽头上送入信号，分成两路流向输出1和输出2，由于电路是对称的，所以这两个输出信号功率相等，相位也相等。两个输出端都接75欧负载，中心抽头的阻抗为75/2欧，即37.5欧。B1是阻抗变换变压器，也在环形磁心上绕成，输入端到地与抽头到地的匝数比是1.414比1，阻抗比是2比1，如前所说抽头负载是37.5欧，输入端则是75欧。由于结构上的原因，匝数比不可能正好是1.414比1，因此输入端阻抗只能近似为75欧。电阻的作用是使得两个输出端相互隔离，如果输出1端上送入信号，信号经B2流向B1，同时输出2端上感应出一个反向电流，但通过R有一和输出1同相的电流流向输出2，只要R的阻值为负载的两倍，这两个电流大小相等方向相反，正好抵消。也就是说，任何一个输出端上送入的信号不会从另一输出端输出，只能流向输入端。电容C的作用是补偿B1、B2间连线的电感，保证频率特性。 输入端送入的信号等分到两个输出端，每个输出端上得到一半功率，即3dB的损耗，实际上加上导线和磁芯的损耗，总的损耗约4dB。两个输出端再各接一个二分配器，就成了四分配器，损耗为8dB。四分配器的其中两个输出端再各接一个二分配器，又成了六分配器，六分配器有两个输出端的损耗为8dB，其余四个输出端损耗为12dB。 根据传输线的原理，B1、B2线圈的展开长度应远小于波长，否则高频频响不好。展开长度短了圈数必然减少，电感量也必然减小，导至低频频响变坏，因此要求磁芯的导磁率要高，高频损耗要小，只有这样才能保证分配器的带宽。 还有一种叫过电分配器的，电原理图如图5，是在一般的分配器上增加两只隔直电容和一只扼流圈构成，过流分配器用在需要通过遥控供电电流的地方

分配器工作原理

分配器工作原理 分配器是一种用于将输入信号分配给不同输出的设备。它在各种电子和通信系 统中广泛应用，例如电话交换机、计算机网络和音频设备等。分配器的工作原理是通过电子元件和电路来实现输入信号的选择和分配。 普通来说，分配器由以下几个主要部份组成：输入端口、输出端口、控制电路 和开关电路。下面将详细介绍每一个部份的工作原理。 1. 输入端口： 输入端口是分配器接收输入信号的接口。它通常包括多个输入插孔或者连接器，用于连接输入信号源。输入端口的数量取决于分配器的规格和应用需求。 2. 输出端口： 输出端口是分配器将输入信号分配到的目标位置。它通常包括多个输出插孔或 者连接器，用于连接到不同的输出设备。输出端口的数量也取决于分配器的规格和应用需求。 3. 控制电路： 控制电路是分配器的核心部份，用于控制输入信号的选择和分配。它接收来自 用户的控制信号，并根据信号的内容和要求来操作开关电路。控制电路可以采用各种不同的技术，例如电子开关、机械开关或者光学开关等。 4. 开关电路： 开关电路是分配器中用于实现信号选择和分配的关键组件。它根据控制电路的 指令，将输入信号连接到相应的输出端口。开关电路可以采用多种不同的技术，如电子开关、机械开关或者光学开关等。其中，电子开关是最常见和最常用的类型，它利用半导体器件（如晶体管或者集成电路）来实现信号的开关和连接。

分配器的工作原理可以简单描述为以下几个步骤： 1. 接收输入信号： 分配器通过输入端口接收来自不同信号源的输入信号。输入信号可以是摹拟信号（如音频或者视频信号）或者数字信号（如数据或者控制信号）。 2. 控制信号选择： 控制电路根据用户的控制信号，选择要分配的输入信号。用户可以通过控制面板、遥控器或者计算机等设备发送控制信号。 3. 开关连接： 开关电路根据控制电路的指令，将选定的输入信号连接到相应的输出端口。这样，选定的输入信号就可以传输到目标设备或者系统。 4. 输出信号传输： 选定的输入信号通过输出端口传输到目标设备或者系统。输出设备可以是音频扬声器、显示器、计算机、电话等。 需要注意的是，分配器可以实现不同的分配方式，如单一输入到多个输出、多个输入到单一输出或者多个输入到多个输出等。具体的分配方式取决于分配器的设计和应用需求。 总结： 分配器是一种用于将输入信号分配给不同输出的设备。它通过控制电路和开关电路实现输入信号的选择和分配。分配器的工作原理包括接收输入信号、控制信号选择、开关连接和输出信号传输。分配器可以应用于各种电子和通信系统中，提供灵便和方便的信号分配功能。

分配器工作原理

分配器工作原理 一、引言 分配器是一种用于控制和分配流体的装置，广泛应用于各种工业领域，如化工、石油、制药、食品等。本文将详细介绍分配器的工作原理及其相关原理。 二、分配器的定义和分类 分配器是一种设备，用于将进入系统的流体按需求分配到不同的出口。根据不 同的工作原理和结构，分配器可以分为以下几类： 1. 手动分配器：通过手动操作来控制流体的分配。 2. 电动分配器：通过电动机驱动来控制流体的分配。 3. 气动分配器：通过气动执行机构来控制流体的分配。 4. 液压分配器：通过液压执行机构来控制流体的分配。 三、分配器的工作原理 1. 手动分配器的工作原理： 手动分配器通过手动旋转或推动操作杆来控制流体的分配。当操作杆处于不同 的位置时，分配器内部的阀门或开关会相应地打开或关闭，从而使流体流向不同的出口。 2. 电动分配器的工作原理： 电动分配器通过电动机驱动来控制流体的分配。电动机通常与阀门或开关相连，当电动机运行时，阀门会打开或关闭，从而控制流体的分配。 3. 气动分配器的工作原理：

气动分配器通过气动执行机构来控制流体的分配。气动执行机构通常由气缸和阀门组成。当气缸受到气源的压力作用时，阀门会打开或关闭，从而控制流体的分配。 4. 液压分配器的工作原理： 液压分配器通过液压执行机构来控制流体的分配。液压执行机构通常由液压缸和阀门组成。当液压缸受到液压系统的压力作用时，阀门会打开或关闭，从而控制流体的分配。 四、分配器的应用 分配器广泛应用于各种工业领域，以下是一些常见的应用场景： 1. 化工工业：用于控制化工流程中的液体或气体的分配。 2. 石油工业：用于控制石油生产过程中的流体的分配。 3. 制药工业：用于控制药品生产过程中的液体或气体的分配。 4. 食品工业：用于控制食品加工过程中的液体或气体的分配。 5. 污水处理：用于控制污水处理过程中的液体的分配。 五、分配器的优势和不足 1. 优势： - 可以精确地控制流体的分配，满足不同工艺和生产需求。 - 可以自动化操作，提高生产效率和质量。 - 结构简单，易于维护和安装。 2. 不足： - 部分分配器需要外部能源的支持，增加了能耗和成本。

8713硬件环行分配器讲稿

这一讲主要介绍硬件环行分配器和软件环形分配器，在这之前加一个步进电机控制系统框图结构，不要那个具体的软硬件的电气原理图，而把具体的电气原理图放在硬件环行分配器和软件环形分配器中。以保证时间充足，且不重复。 8713硬件环行分配器 主要生产厂家： PMM8713:三洋公司 MB8713:富士通公司 5G8713:国产 主要功能及性能： 三相步进电机：单三拍、双三拍、六拍 四相步进电机：单四拍、双四拍、八拍 单时钟输入、双时钟输入 正反转控制 初始化复位 工作方式及输入脉冲状态监测 4-18V直流电源 输出电流：20mA

引脚功能： 8713是双列直插式16引脚芯片，主要引脚功能为： 1：正转脉冲输入端 2：反转脉冲输入端 此2引脚供双时钟输入方式采用。 3：脉冲输入端， 0：低电平；1：高电平 4：转向控制端， 0：反转； 1：正转此2引脚供单时钟输入方式采用。 5：工作方式选择输入引脚 6：工作方式选择输入引脚 此2引脚联合使用，即： 00=双三（四）拍； 11= 三六（四八）拍 01=10=单三（四）拍 7：三相或四相选择输入引脚， 0：三相；1：四相 13~10： 依次为A、B、C、D各相输出引脚。

硬件接口电路 图示接线工作方式： 因5、6、7三引脚直接接高电平，故其为：单时钟、四相电机、工作在四相八拍方式。8255地址： 总地址：4000H-4003H A口: 4000H B口: 4001H C口: 4002H K口: 4003H 8255工作方式字：

初始化 MOV DPTR , 4003H MOV A , 80H MOVX @DPTR , A 步进电机运行字： 按照逐点比较法输出的步进电机控制字： X正向一步：03H X负向一步：01H Y正向一步：0CH Y负向一步：04H X正向一步标准语句： MOV DPTR , 4000H MOV A , 03H MOVX @DPTR , A

分配器工作原理

分配器工作原理 一、概述 分配器是一种用于控制和分配流体介质的设备，广泛应用于工业生产和生活中 的水、气、油等介质的分配和控制。本文将详细介绍分配器的工作原理及其相关知识。 二、分配器的组成 1. 主体结构：分配器通常由外壳、阀体、阀芯和连接件等部分组成。外壳是分 配器的外部保护结构，防止介质泄漏和外界环境对分配器的影响。阀体是介质流通的主要通道，阀芯则是控制介质流通的关键部件。 2. 驱动装置：分配器的驱动装置可以是手动、电动、气动或液压等方式。不同 的驱动方式会影响分配器的工作效率和控制精度。 三、分配器的工作原理 分配器的工作原理可以分为以下几个步骤： 1. 分配器的启动 当分配器接收到控制信号后，驱动装置将启动，驱动阀芯运动。阀芯的运动方 向和幅度取决于控制信号的类型和大小。 2. 阀芯的运动 阀芯的运动会改变阀体内部的通道结构，从而改变介质的流通路径。阀芯的运 动可以是直线运动、旋转运动或复杂的多维运动，具体取决于分配器的设计和要求。 3. 介质的分配

当阀芯运动到特定位置时，介质将被分配到不同的出口通道。通过控制阀芯的 位置，可以实现对介质的准确分配和控制。 4. 控制信号的反馈 分配器通常会配备传感器或反馈装置，用于监测和反馈阀芯位置、介质流量、 压力等参数。这些反馈信号可以提供给控制系统，实现对分配器的闭环控制。 四、分配器的应用领域 分配器广泛应用于各个行业和领域，如化工、石油、制药、食品、冶金、电力等。具体应用包括以下几个方面： 1. 流体分配：分配器可以将流体介质分配到不同的管道、设备或工艺单元，实 现流体的控制和分配。 2. 流量调节：通过控制分配器的开度或阀芯位置，可以调节介质的流量大小， 满足不同工艺要求。 3. 压力控制：分配器可以根据系统的需求，调节介质的进出口压力，保持系统 在正常工作范围内。 4. 自动化控制：分配器可以与自动控制系统配合使用，实现对分配器的远程控 制和自动化操作。 五、分配器的优势与挑战 1. 优势： - 灵活性：分配器可以根据不同的工艺要求，实现对介质的准确分配和控制。 - 精确性：分配器的设计和控制系统可以实现高精度的流量、压力和温度控制。 - 可靠性：分配器采用优质材料和先进制造工艺，具有较高的可靠性和耐用性。

分配器工作原理

分配器工作原理 引言概述： 分配器是计算机内存管理中的重要组成部份，它负责将可用的内存空间分配给程序使用。了解分配器的工作原理对于理解内存管理和优化程序性能至关重要。本文将详细介绍分配器的工作原理，包括内存分配和释放的过程、分配器的数据结构以及常见的分配算法。 一、内存分配的过程 1.1 空暇列表管理 - 分配器通过维护一个空暇列表来跟踪可用的内存块。空暇列表是一个数据结构，其中记录了每一个空暇内存块的大小和地址。 - 当程序请求内存时，分配器会遍历空暇列表，查找合适大小的内存块。如果找到合适的内存块，分配器会将其分配给程序，并更新空暇列表。 - 如果没有合适大小的内存块，分配器可能会进行内存合并，将相邻的空暇内存块合并为一个更大的块，以满足程序的需求。 1.2 内存对齐 - 分配器通常会要求内存块按照特定的边界对齐。对齐是为了提高内存访问的效率，因为许多计算机体系结构要求某些数据类型在特定地址上对齐才干正常访问。 - 当分配器从空暇列表中选择内存块时，它会考虑对齐要求，并选择满足要求的内存块。如果没有满足对齐要求的内存块，则分配器可能会选择一个稍大的内存块，并将其分割为两部份，其中一部份满足对齐要求。 1.3 分配器的内部碎片

- 内部碎片指的是已经分配给程序但未被程序彻底利用的内存空间。这是由于分配器为了满足对齐要求而分配了比程序实际需要更大的内存块所导致的。 - 分配器可以通过使用更高级的分配算法来减少内部碎片。例如，分配器可以使用分离空暇列表，将不同大小的内存块分别管理，以便更好地满足程序的需求。 二、内存释放的过程 2.1 内存块合并 - 当程序释放内存时，分配器会将该内存块标记为空暇，并尝试将相邻的空暇内存块合并为一个更大的块。这样可以增加可用内存的大小，并减少内存碎片。 - 分配器通常会使用某种形式的合并策略，例如合并相邻的空暇块、合并连续的空暇块等。 2.2 内存回收 - 为了进一步减少内存碎片，分配器可能会周期性地进行内存回收操作。内存回收是指将多个相邻的空暇内存块合并为一个更大的块，以便更好地满足大内存请求。 - 分配器可以使用不同的回收策略，例如合并最近释放的内存块、合并最大的空暇块等。 2.3 高效的内存释放 - 分配器可以通过一些技术来提高内存释放的效率。例如，分配器可以使用位图或者链表来跟踪已分配和空暇的内存块，以加快内存块的查找和合并过程。 - 分配器还可以使用缓存来存储最近释放的内存块，以便快速满足后续的内存请求。 三、分配器的数据结构

步进电机三相六拍环形分配器

10.2 步进电动机位置控制系统 10.2.2 步进电动机的脉冲分配电路 1. 硬件脉冲分配器电路 步进电动机的脉冲分配可以由硬件和软件两种方法来实现。硬件环形分配器需要根据步进电动机的相数和要求的通电方式而设计专门的电路，图10.6所示为一个三相六拍的环形分配器。 分配器的主体是三个J-K触发器。三个J-K触发器的Q输出端分别经各自的功放线路与步进电动机A、B、C三相绕组连接。当QA＝1时，A相绕组通电；QB＝1时，B相绕组通电；QC＝1时，C相绕组通电。DR+和DR-是步进电动机的正反转控制信号。 正转时，各相通电顺序：A－AB－B－BC－C－CA 反转时，各相通电顺序：A－AC－C－CB－B－BA 图10.6 三相六拍环形分配器 图10.6所示为的三相六拍环形分配器逻辑真值表如表10.1所示。 序号控制信号状态输出状态导 电 绕 组

表10.1 三相六拍环形分配器逻辑真值表 2. 软件脉冲分配 对于不同的计算机和接口器件，软件环分有不同的形式，现以AT89C51单片机配置的系统为例加以说明。 （1）由P1口作为驱动电路的接口 控制脉冲经AT89C51的并行I/O接口P1口输出到步进电动机各相的功率放大器输入，设P1口的P1.0输出至A相，P1.1输出至B相，P1.2输出至C相。 （2）建立环形分配表 为了使电动机按照如前所述顺序通电，首先必须在存储器中建立一个环形分配表，存储器各单元中存放对应绕组通电的顺序数值，如表10.2所示。当运行时，依次将环形分配表中的数据，也就是对应存储器单元的内容送到P1口，使P1.0、P1.1、P1.2依次送出有关信号，从而使电动机轮流通电。 表10.2 三相六拍软件环形分配数据表

步进电动机的脉冲分配电路

步进电动机的脉冲分配电路 步进电动机的控制 步进电动机绕组是按一定通电方式工作的，为实现这种轮流通电，需将控制脉冲按规定的通电方式分配到电动机的每相绕组。这种分配既可以用硬件来实现，也可以用软件来实现。实现脉冲分配的硬件逻辑电路称为环行分配器。在计算机数字控制系统中，采用软件实现脉冲分配的方式相应称作软件环分。 硬件环形分配器： 硬件环形分配器需要根据步进电动机的相数和要求的通电方式设计，图为一个三相六拍的环形分配器。 分配器的主体是三个J-K触发器。三个J-K触发器的Q 输出端分别经各自的功放线路与步进电动机A、B、C三相绕组连接。当QA＝1时，A相绕组通电；QB＝1时，B相绕组通电；QC＝1时，C相绕组通电。W＋△X和W－△X 是步进电动机的正反转控制信号。 正转时，各相通电顺序： A－AB－B－BC－C－CA 反转时，各相通电顺序：

A－AC－C－CB－B－BA 软件环分： 对于不同的计算机和接口器件，软件环分有不同的形式，现以AT89C51单片机配置的系统为例加以说明。 1）由P1口作为驱动电路的接口 控制脉冲经AT89C51的并行I/O接口P1口输出到步进电动机各相的功率放大器输入，设P1口的P1.0输出至A相，P1.1输出至B相，P1.2输出至C相。 2）建立环形分配表 为了使电动机按照如前所述顺序通电，首先必须在存储器**立一个环形分配表，存储器各单元中存放对应绕组通电的顺序数值，当运行时，依次将环形分配表中的数据，也就是对应存储器单元的内容送到P1口，使P1.0、P1.1、P1.2依次送出有关信号，从而使电动机轮流通电。表为三相六拍环形分配表，K为存储器单元基地址（十六位二进制数），后面所加的数为地址的索引值。 可见，要是电动机正转，只需依次输出表中各单元的内容即可。当输出状态已是表底状态时，则修改索引值使下次输出重新为表首状态。如要使电动机反转，则只需反向依次输出各单元的内容。当输出状态到达表首状态时，则修改指针使下一次输出重新为表底状态。

步进电机环形分配器

步进电机环形分配器 （1）工作原理 步进电机控制主要有三个重要参数即转速、转过的角度和转向。由于步进电机的转动是由输入脉冲信号控制，所以转速是由输入脉冲信号的频率决定，而转过的角度由输入脉冲信号的脉冲个数决定。转向由环形分配器的输出通过步进电机A、B、C相绕组来控制，环形分配器通过控制各相绕组通电的相序来控制步电机转向。 如图1给出了一个双向三相六拍环形分配器的逻辑电路。电路的输出除决定于复位信号RESET外，还决定于输出端Q A、Q B、Q C的历史状态及控制信号－EN使能信号、CON正反转控制信号和输入脉冲信号。其真值表如表1所示。 图1 步进电机环形分配器 表1 真值表

（2）程序设计 程序设计采用组合逻辑设计法，由真值表可知： 当CON＝0时，输出Q A、Q B、Q C的逻辑关系为： 当CON＝1时，输出Q A、Q B、Q C的逻辑关系为： 当CON＝0，正转时步进机A、B、C相线圈的通电相序为： 当CON＝1，反转时各相线圈通电相序为： Q A、Q B、Q C的状态转换条件为输入脉冲信号上升沿到来，状态由前一状态转为后一状态，所以在梯形图中引入了上升沿微分指令。 PLC输入/输出元件地址分配见表2。 表2 PLC输入/输出元件地址分配表 根据逻辑关系画出步进电机机环形分配器的PLC梯形图，如图2所示。 CON10 Z EN CLK A B C A B C 1ΦΦ100100 01↑101110 01↑001010 01↑011011 01↑010001 01↑110101 01↑100100 PLC IN代号PLC OUT代号 X0CLK Y0Q A X1EN Y1Q B X2RESET Y2Qc X3CON

基于单片机的步进电机控制系统30593

基于单片机的步进电机控制系统 1.步进电机原理及硬件和软件设计 1.1步进电机原理及控制技术 由于步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线或角位移的执行元件，它不能直接接到交直流电源上，而必须使用专业设备----步进电机控制驱动器，典型步进电机控制系统如图1所示：控制器可以发出脉冲频率从几赫兹到几千赫兹可以连续变化的脉冲信号，它为环形分配器提供脉冲序列，环形分配器的主要功能是把来自控制环节的脉冲序列按一定的规律分配后，经过功率放大器的放大加到步进电机驱动电源的各项输入端，以驱动步进电机的转动，环形分配器主要有两大类：一类是用计算机软件设计的方法实现环形分配器要求的功能，通常称软环形分配器。另一类是用硬件构成的环形分配器，通常称硬环形分配器。功率放大器主要对环形分配器的较小输出信号进行放大，以达到驱动步进电机的目的，步进电机的基本控制包括转向控制和速度控制两个方面。从结构上看，步进电机分为三相单三拍、三相双三拍和三相六拍3种，其基本原理如下： （1）换相顺序的控制 通电换相这一过程称为脉冲分配。例如，三相步进电机在单三拍的工作方式下，其各相通电顺序为A→B→C→A，通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A、B、C相的通断。三相双三拍的通电顺序为AB→BC→CA→AB，三相六拍的通电顺序为A→AB→B→BC→C→CA→A。 （2）步进电机的换向控制 如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转。若步进电机的励磁方式为三相六拍，即A→AB→B→BC→C→CA→A。如果按反序通电换相，即A→AC→C→CB→B→BA→A，则电机就反转。其他方式情况类似。 （3）步进电机的速度控制 如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整送给步进电机的脉冲频率，就可以对步进电机进行调试。 （4）步进电机的起停控制