2025年步進電機控制實驗綜合解析與實操心得

試驗目的：(1)理解步進電動機工作原理。(2)熟悉步進電機驅動器使用措施。(3)掌握步進電動機轉向控制編程。試驗規(guī)定：(1)簡要闡明步進電動機工作原理。(2)熟記步進電機驅動器的使用措施。(3)完畢步進電動機轉速轉向控制編程與實現(xiàn)。(4)提交經調試通過的程序一份并附試驗匯報一份。試驗準備：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)境構成。Arduino可以用來開發(fā)交互 喜8ZBSVZBSVULN是高耐壓、大電流復合晶體管陣列，由七個硅NPN復合晶體管構成?？梢杂脕眚寗硬竭M電機。因本次使用的步進電機功率很小，因此可以直接使用一種ULN芯片進行驅動，假如是大功率的步進電機，是需要對應的驅動板的。3.五線四相步進電機步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。在非超載的狀況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，當步進驅動器接受到一種脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一種固定的角度，稱為“步距角”,它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而到達精確定位的目的；同步可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而到達調速的目的。注意圖中5條線的顏色：藍、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)律調整的電阻元件。電位器一般由電阻體和可移動的電刷構成。當電刷沿電阻體移動時，在輸出端即獲得與位移量成一定關系的電阻值或電壓。試驗原理：一般電機的轉子為永磁體，當電流流過定子繞組時，定子繞組產生一矢量磁場。該磁場會帶動轉子旋轉一角度，使得轉子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉一種角度。轉子也伴隨該磁場轉一種角度。每輸入一種電脈沖，電動機轉動一種角度前深入。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉速與脈沖頻率成正比。變化繞組通電的次序，電機就會反轉。因此可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機各相繞組的通電次序來控制步進電機的轉動。工業(yè)使用的步進電機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)用步進電機：使用步進電機前一定要仔細查看闡明書，確認是四相還是兩相，各個線怎樣連接，本次試驗使用的步進電機是四相的，不一樣顏色的線定義如下圖：導線顏色123456785紅十十十十十十十十 一一3黃 一2粉一 一1藍一 一Fromwww.geek-workshop.c下面是電機的端口構造圖，1,3為一組，2,4為一組，5號是共用的VCC。ULN構造圖如下：12345679硬件連接圖如下：PURSELPURSEL試驗內容：1.準備好試驗所需材料。2.把Arduino、步進電機、驅動器、可調電源連接好。3.編寫控制程序。4.把下載線連接到電腦上進行下載。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：可以觀測到當轉動電位器時，步進電機會伴隨轉動。當電位器停止轉動時，步進電機也隨之停止轉動。并且兩者轉動的方向一致。步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。通俗一點講：當步進驅動器接受到一種脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一種固定的角度(及步進角)。你可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而到達精確定位的目的；同步你也可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而到達調速的目的。在本試驗中轉動電位器就相稱給步進電機加了一種脈沖信號。試驗小結：通過本次的Arduino試驗我們理解到步進電機是一種感應電機，它的工作原理是運用電子電路，將直流電變成分時供電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進電機供電，步進電機才能正常工作，驅動器就是為步進電機分時供電的，多相時序控制器。本試驗中由電位器的旋轉變化來控制其步進電機的電壓變化，讓其得到對應的脈沖信號來控制電機的轉動。同步還可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而到達調速的目的。同步通過查閱資料我們也懂得了如今雖然步進電機已被廣泛地應用，但步進電機并不能像一般的直流電機，交流電機在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅動電路等構成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進電機卻非易事，它波及到機械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)知識。步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關鍵產品之一，廣泛應用在多種自動化控制系統(tǒng)中。伴隨微電子和計算機技術的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經濟領域均有應用。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會。試驗所用程序：*步進電機跟隨電位器旋轉*使用arduinoIDE自帶的Stepper.h庫文獻//這里設置步進電機旋轉一圈是多少步//attachedto設置步進電機的步數(shù)和引腳//定義變量用來存儲歷史讀數(shù)intprevious={//設置電