2025年步進(jìn)電機(jī)控制實驗綜合解析與實操心得

試驗?zāi)康模?1)理解步進(jìn)電動機(jī)工作原理。(2)熟悉步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器使用措施。(3)掌握步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)向控制編程。試驗規(guī)定：(1)簡要闡明步進(jìn)電動機(jī)工作原理。(2)熟記步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的使用措施。(3)完畢步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向控制編程與實現(xiàn)。(4)提交經(jīng)調(diào)試通過的程序一份并附試驗匯報一份。試驗準(zhǔn)備：Arduino是一塊基于開放原始代碼的Simplei/o平臺，并且具有開發(fā)語言和開發(fā)件平臺，和一套為Arduino板編寫程序的開發(fā)環(huán)境構(gòu)成。Arduino可以用來開發(fā)交互 喜8ZBSVZBSVULN是高耐壓、大電流復(fù)合晶體管陣列，由七個硅NPN復(fù)合晶體管構(gòu)成。可以用來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)。因本次使用的步進(jìn)電機(jī)功率很小，因此可以直接使用一種ULN芯片進(jìn)行驅(qū)動，假如是大功率的步進(jìn)電機(jī)，是需要對應(yīng)的驅(qū)動板的。3.五線四相步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的狀況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接受到一種脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一種固定的角度，稱為“步距角”,它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而到達(dá)精確定位的目的；同步可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而到達(dá)調(diào)速的目的。注意圖中5條線的顏色：藍(lán)、粉、黃、橙、紅，這個次序很重要。電位器是具有三個引出端、阻值可按某種變化規(guī)律調(diào)整的電阻元件。電位器一般由電阻體和可移動的電刷構(gòu)成。當(dāng)電刷沿電阻體移動時，在輸出端即獲得與位移量成一定關(guān)系的電阻值或電壓。試驗原理：一般電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過定子繞組時，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一種角度。轉(zhuǎn)子也伴隨該磁場轉(zhuǎn)一種角度。每輸入一種電脈沖，電動機(jī)轉(zhuǎn)動一種角度前深入。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。變化繞組通電的次序，電機(jī)就會反轉(zhuǎn)。因此可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機(jī)各相繞組的通電次序來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動。工業(yè)使用的步進(jìn)電機(jī)與本次試驗使用的不一樣，下面圖式兩種不一樣款式的工業(yè)用步進(jìn)電機(jī)：使用步進(jìn)電機(jī)前一定要仔細(xì)查看闡明書，確認(rèn)是四相還是兩相，各個線怎樣連接，本次試驗使用的步進(jìn)電機(jī)是四相的，不一樣顏色的線定義如下圖：導(dǎo)線顏色123456785紅十十十十十十十十 一一3黃 一2粉一 一1藍(lán)一 一Fromwww.geek-workshop.c下面是電機(jī)的端口構(gòu)造圖，1,3為一組，2,4為一組，5號是共用的VCC。ULN構(gòu)造圖如下：12345679硬件連接圖如下：PURSELPURSEL試驗內(nèi)容：1.準(zhǔn)備好試驗所需材料。2.把Arduino、步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動器、可調(diào)電源連接好。3.編寫控制程序。4.把下載線連接到電腦上進(jìn)行下載。5.試驗完畢后整頓好自己的材料。試驗成果與分析：試驗整體成果圖如下：可以觀測到當(dāng)轉(zhuǎn)動電位器時，步進(jìn)電機(jī)會伴隨轉(zhuǎn)動。當(dāng)電位器停止轉(zhuǎn)動時，步進(jìn)電機(jī)也隨之停止轉(zhuǎn)動。并且兩者轉(zhuǎn)動的方向一致。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接受到一種脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一種固定的角度(及步進(jìn)角)。你可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而到達(dá)精確定位的目的；同步你也可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而到達(dá)調(diào)速的目的。在本試驗中轉(zhuǎn)動電位器就相稱給步進(jìn)電機(jī)加了一種脈沖信號。試驗小結(jié)：通過本次的Arduino試驗我們理解到步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是運(yùn)用電子電路，將直流電變成分時供電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動器就是為步進(jìn)電機(jī)分時供電的，多相時序控制器。本試驗中由電位器的旋轉(zhuǎn)變化來控制其步進(jìn)電機(jī)的電壓變化，讓其得到對應(yīng)的脈沖信號來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動。同步還可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而到達(dá)調(diào)速的目的。同步通過查閱資料我們也懂得了如今雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能像一般的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等構(gòu)成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它波及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計算機(jī)等許多專業(yè)知識。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在多種自動化控制系統(tǒng)中。伴隨微電子和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域均有應(yīng)用。在這次試驗過后不僅鍛煉了我們的動手能力，同步試驗的成功也為我們即將走上工作崗位增長了信心。最終感謝老師能給我們這一次好的鍛煉機(jī)會。試驗所用程序：*步進(jìn)電機(jī)跟隨電位器旋轉(zhuǎn)*使用arduinoIDE自帶的Stepper.h庫文獻(xiàn)//這里設(shè)置步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈是多少步//attachedto設(shè)置步進(jìn)電機(jī)的步數(shù)和引腳//定義變量用來存儲歷史讀數(shù)intprevious={//設(shè)置電