Шаговый двигатель принцип работы применение

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

  • Вычислительная техника
    • Микроконтроллеры микропроцессоры
    • ПЛИС
    • Мини-ПК
  • Силовая электроника
  • Датчики
  • Интерфейсы
  • Теория
    • Программирование
    • ТАУ и ЦОС
  • Перспективные технологии
    • 3D печать
    • Робототехника
    • Искусственный интеллект
    • Криптовалюты

Чтение RSS

Драйвер шагового двигателя: принцип работы, особенности, как выбрать драйвер

Как управлять шаговым двигателем

Стандартный шаговый двигатель с постоянными магнитами имеет две обмотки. Если в системе используется биполярный драйвер, вращение достигается путем подачи определенной последовательности сигналов прямого и обратного тока через две обмотки. Таким образом, для биполярного шагового двигателя требуется H-мост для каждой обмотки. В униполярном приводе используются четыре отдельных драйвера, и они не должны иметь возможность подавать ток в обоих направлениях: центр обмотки представляется как отдельное соединение двигателя, а каждый драйвер обеспечивает ток, протекающий от центра обмотки к концу обмотки. Ток, связанный с каждым драйвером, всегда течет в одном и том же направлении.

На рисунке выше представлен биполярный шаговый двигатель (слева) и униполярный (справа). Направление протекания тока в однополярной системе указывает на то, что центр каждой обмотки подключен к напряжению питания двигателя.

Универсальные микросхемы для управления шаговым двигателем

Первое, что нужно иметь в виду – это то, что микросхемы, предназначенные для основных функций управления двигателем могут использоваться с шаговыми двигателями. Вам не нужна микросхема, которая специально помечена или продается как устройство управления шаговым двигателем. Если вы используете биполярный привод, вам нужно два H-моста на шаговый двигатель; Если вы используете однополярный подход, вам нужно четыре драйвера для одного двигателя, но каждый драйвер может быть одним транзистором, потому что все, что вы делаете, это включаете и выключаете ток, а не меняете его направление.

Примером компонента в категории «универсальная микросхема» является DRV8803 от Texas Instruments. Это устройство описано как «драйверное решение для любого приложения переключения нижнего плеча».

В таком устройстве центр обмоток шагового двигателя подключен к напряжению питания, а к обмоткам подается питание путем включения транзисторов нижнего плеча, чтобы они позволяли току течь от источника питания через половину обмотки, далее через транзистор и на землю.

Подход с использованием универсальной микросхемы удобен, если у вас уже есть опыт работы с подходящим драйвером – вы можете сэкономить несколько долларов, повторно использовав старый компонент, или сэкономить время (и уменьшить вероятность ошибок проектирования), включив известную и проверенную микросхему в вашу цепь управления шаговым двигателем. Но более сложная микросхема может обеспечить расширенную функциональность и упростить задачу проектирования, поэтому предпочтительнее взять шаговый драйвер с дополнительными функциями.

Полнофункциональные драйверы шаговых двигателей

Высокоинтегрированные контроллеры шагового двигателя могут значительно сократить объем проектных работ, связанных с применением более мощных шаговых двигателей. Первая полезная особенность, которая приходит на ум – это автоматическая генерация управляющей последовательности, т.е. способность преобразовывать прямые входные сигналы управления двигателем в требуемые последовательности сигналов. Давайте рассмотрим L6208 от STMicroelectronics, в качестве примера.

Вместо логических входов, которые напрямую контролируют ток, подаваемый на обмотки двигателя, L6208 имеет:

  • Вывод, который выбирает между полушагом и полным шагом.
  • Вывод, который задает направление вращения.
  • Вывод «синхроимпульса», который заставляет внутренний конечный автомат управления двигателем меняться на один шаг при появлении фронта сигнала.

Этот интерфейс гораздо более интуитивно понятен, чем фактические последовательности включения и выключения, которые применяются к транзисторам, подключенным к обмоткам (пример которых приведен ниже).

Это последовательность для управления биполярным шаговым двигателем. «A» и «B» относятся к двум обмоткам, а столбцы «Q» указывают состояние транзисторов, управляющих током обмотки.

Микрошаги

Как следует из названия, функция микрошага заставляет шаговый двигатель выполнять вращение, которое значительно меньше одного шага. Это может быть 1/4 шага или 1/256 шага или где-то посередине. Микрошаг гарантирует точное позиционирование двигателя и обеспечивает более плавное вращение. В некоторых приложениях микрошаг совершенно не нужен. Однако, если ваша система может извлечь выгоду из чрезвычайно точного позиционирования, более плавного вращения или уменьшения механического шума, вам следует рассмотреть возможность использования микросхемы драйвера с возможностью организации микрошагов.

TMC2202 от Trinamic является примером микрошагового контроллера шагового двигателя.

Размер шага может быть всего лишь 1/32 от полного шага, также здесь есть некоторая функциональность интерполяции, которая обеспечивает «полную плавность 256 микрошагов». Эта микросхема также дает вам представление о том, насколько сложным может быть шаговый драйвер – он имеет интерфейс UART для управления и диагностики, специализированный алгоритм драйвера, который улучшает работу в режиме ожидания и низкоскоростную работу, а также различные другие вещи, о которых вы можете прочитать в 81-страничной документации на TMC2202.

Заключение

Если у вас есть микроконтроллер для генерации последовательностей для управления шаговым двигателем и достаточно времени и мотивации для написания надежного кода, вы можете управлять шаговым двигателем с помощью дискретных полевых транзисторов. Тем не менее, почти во всех ситуациях предпочтительнее использовать какую-либо микросхему, и, поскольку на выбор имеется так много устройств и функций, у вас не должно возникнуть особых проблем с поиском компонента, подходящего для вашего приложения.

Контроллер шаговых двигателей STMONO

Описание. Практическое применение.

1. НАЗНАЧЕНИЕ.
2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.
3. УСТРОЙСТВО.

3.1. Структурная схема драйвера STMONO.
Структурная схема драйвера STMONO, приведенная на рис.1, содержит следующие элементы:
А1 – процессор, выполняющий обработку цифровых и аналоговых сигналов для управления мостами А3 и А4 и преобразователем напряжения А2;
А2 – преобразователь напряжения, формирующий напряжения питания мостов А3 и А4 процессора А1 и внешнего оборудования через разъем Х3 (+12В);
А3, А4 – мосты на основе MOSFET транзисторов, обеспечивающие коммутацию обмоток шагового двигателя через разъем Х5;
А5 – анализатор фазы вращения ротора шагового двигателя;
Х1 – разъем управления драйвером, посредством которого:

  • выбирается конфигурация устройства: драйвер или привод (CONFIG);
  • задается режим работы: пошаговый или саморазгонный (MODE);
  • поступают команды на включение (START);
  • задается направление вращения (REV).
    Х2 – разъем данных, посредством которого задается:
  • величина микрошага (D0, D1);
  • тип, используемого двигателя (D3, D4);
  • значения сигналов датчиков конечных положений привода (D1, D2, D3);
  • формируется ответ о выполнении команды приводом (OUT).
    Х3 – разъем питания, через который поступает питающее напряжение на драйвер
    Х4 – разъем для задания частоты вращения в саморазгонном режиме;
    Х5 – разъем для подключения шагового двигателя;
    S1, S8 – переключатель, на котором продублированы сигналы задания режима работы MODE, конфигурации устройства CONFIG, задания типа двигателя TIPMOTOR1,2, задания микрошага MIC1,2 и тока обмоток двигателя IMOTOR1,2.


    Рис. 1 — Структурная схема драйвера STMONO
    НАЖМИТЕ ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ

    Рис. 2 — Cхема подключения драйвера STMONO
    НАЖМИТЕ ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ

    Типовая схема подключения устройства STMONO приведена на рисунке 2. Важными особенностями схемы подключения STMONO являются:

  • подключение силового питания через Х3 (Питание) от гальванически изолированного источника питания (например, отдельной для каждого устройства STMONO обмотки силового трансформатора напряжением 32В);
  • подача сигналов по цепям REV, START, MODE, CONFIG, D0, D1, D2, D3 с помощью схем с открытым коллектором (входной ток не более 0,5 мA);
  • подключение корпуса устройства STMONO общей цепи устройства верхнего уровня через контакт KORPUS X4/4.

    Читать еще:  Что такое давление в картер на дизельном двигателе

    3.2. Управление контроллером STMONO.
    Управление контроллером STMONO выполняется с помощью 8-разрядного ползункового переключателя (S1-S8), разряды которого продублированы на соответствующих контактах входных разъемов X1, X2, а также сигналами START и REV.
    Замкнутое положение любого разряда переключателя S1-S8 (ON) соответствует подаче на соответствующий вход, сигнала 0 (0V). Соответственно, разомкнутое состояние (OFF) любого разряда переключателя S1-S8 соответствует подаче на вход сигнала 1 (5V).
    Отдельные разряды переключателя S1-S8 имеют разное функциональное назначение в зависимости от режима работы драйвера. Режим работы драйвера определяется положением переключателей S5–MODE и S6–CONFIG. Выбор режима работы устройства и назначение отдельных разрядов переключателей S1-S4, S7 и S8 при разных режимах работы устройства STMONO показаны на блок схеме выбора режима работы (рис. 3).

    Смена режима работы контроллера STMONO выполняется при значении сигнала START равном 1. Переключатели S7 и S8, задающие ток или частоту вращения, должны формировать уровни напряжений согласно таблице 1.

    Таблица 1. Уровни напряжений формируемых выключателями S7 и S8

    S7 S8 Ura0, B
    OFF OFF
    OFF ON 1,25
    ON OFF 2,5
    ON ON 3,75
    4. ПРИНЦИП РАБОТЫ.

    При поступлении на Х3 напряжения питания происходит процесс инициализации устройства, который включает в себя следующие этапы:

  • запуск источников питания +5 В для процессора А1 и +15 В для драйверов преобразователя напряжения А2 и мостов US, UC, после чего включается зеленый светодиод;
  • выполняется опрос входов CONFIG и MODE для установки одного из четырех режимов работы.

    4.1. Работа устройства STMONO в пошаговом режиме драйвера.
    При установке переключателя S6-CONFIG в положение OFF, а переключателя S5-MODE в положение ON устройство переходит в пошаговый режим работы (Рис. 3)
    В этом режиме ротор двигателя меняет свое угловое положение на один шаг при поступлении на вход START разъема Х1 перепада напряжения из логической 1 в логический 0. Направление вращения ротора определяет значение сигнала REV на разъеме Х1. Сигнал REV должен быть установлен раньше изменения сигнала START не менее чем за 20 мкс.
    Скорость выполнения ротором одного шага определяется частотой приемистости, выбранной переключателями S3, S4 для заданного типа двигателя. Значения частот приемистости для выбранного, двигателя при напряжении питания UП = 48 B, приведены в таблице 2.

    Таблица 2. Частота приемистости двигателей

    S3 (D2) S4 (D3) Тип двигателя Частота приемистости, Гц
    OFF OFF FL110STH99-5004B 416
    OFF ON FL86STH118-6004B 687
    ON OFF FL57STH76-2804B 859
    ON ON FL57STH41-2804B 917

    Движение ротора в пределах одного шага выполняется по синусоидальному закону изменения току в обмотке, что в значительной степени снижает влияние зон электромеханического резонанса на устойчивость отработки шага во всем диапазоне частот вращения ротора. После отработки шага, до поступления сигнала на выполнение следующего шага, ток в обмотке двигателя остается таким же, как в момент завершения отработки шага.
    Максимальное значение тока в обмотках двигателя задается положением переключателей S7, S8 согласно таблице 3.

    Таблица 3. Значение тока в обмотках двигателя

    S7 S8 Ток обмотки, А
    OFF OFF 6
    OFF ON 5
    ON OFF 4
    ON ON 3

    В статичном положении двигателя в обмотках протекает ток, заданный согласно таблице 3, обеспечивая номинальный статический момент удержания вала ротора двигателя. В этом состоянии на омическом сопротивлении обмоток двигателя рассеивается мощность согласно таблице 4.

    Таблица 4. Мощность, рассеиваемая в обмотках двигателя при создании статического момента

    Тип двигателя Ток в обмоток, А Сопротивление обмоток, Ом Напряжение в обмотке, В Рассеиваемая мощность, Вт
    FL110STH99-5004B 2 * 5 0,90 4,5 9,0
    FL86STH118-6004B 2 * 6 0,60 3,6 7,2
    FL57STH76-2804B 2 * 3 1,13 3,4 6,8
    FL57STH41-2804B 2 * 3 0,70 2,1 4,2

    Как следует из таблицы 4, мощности, выделяемые в обмотках двигателя при создании статического момента не значительны относительно габаритов корпуса двигателя, и поэтому не приводят к его перегреву при бесконечно долгом нахождении двигателя в статичном положении. В этом состоит одна из отличительных особенностей построения структуры данного устройства. Обычно, на обмотку двигателя поступает напряжение большой величины с широтно-импульсной модуляцией. Именно широтно-импульсная модуляция и приводит к дополнительному разогреву корпуса двигателя из-за потерь от вихревых токов в сердечнике статора в переменном высокочастотном магнитном поле.
    Возможно дистанционное задание значений:

  • частоты приемистости для выбранного двигателя путем подачи сигналов на входы D2 и D3 согласно табл.2 (D2, D3 = 0 соответствует значению S3, S4 = ON);
  • токов в обмотке двигателя путем подачи уровня аналогового сигнала на выход F заданного разъема X согласно таблице 3.

    4.2. Работа устройства STMONO в cаморазгонном режиме драйвера.
    При установке переключателя S6-CONFIG в положение OFF, а переключателя S5-MODE в положение OFF устройство переходит в саморазгонный режим работы (рис. 3).
    В этом режиме ротор двигателя начинает вращение при установке на входе START (X1) уровня сигнала равного 0. Направление вращения определяется установкой уровня сигнала на входе REV (X1) и соответственно меняется на противоположное при смене значения уровня сигнала REV.
    Положением переключателей S3, S4 (или соответственно значением уровней на входах D2, D3) определяют тип подключенного к драйверу двигателя согласно таблице 2.
    Положение переключателей S7, S8 определяет значение частоты коммутации обмоток двигателя, а следовательно и частоты вращения вала двигателя согласно таблице 5.

    Таблица 5. Установка частоты вращения

    S7 (D2) S8 (D3) Частота коммутации обмоток двигателя, Гц Частота вращения вала двигателя, об/сек
    OFF OFF 2292 11,460
    OFF ON 2751 13,755
    ON OFF 3438 17,190
    ON ON 4585 22,925

    Под саморазгонным режимом работы драйвера понимается такой порядок управления коммутацией обмоток шагового двигателя, при котором следующая комбинация переключения обмоток выполняется автоматически после того, как вал шагового двигателя займет положение, заданное предыдущей коммутацией обмоток шагового двигателя. Контроль положения вала шагового двигателся осуществляется без использования отдельного внешнего датчика. В качестве датчика используется интерфейс обмоток шагового двигателя – это так называемая бездатчиковая технология контроля положения вала шагового двигателя.
    Такой вид управления шаговым двигателем повышает коэффициент полезного действия (КПД) двигателя, так как не происходит остановка вала ротора шагового двигателя при выполнении каждого шага и ожидания следующего шага как в пошаговом режиме. В саморазгонном режиме при достижении валом двигателя положения, соответствующего текущей коммутации обмоток, сразу же выполняется следующая коммутация обмоток, и вал продолжает движения дальше. В этом случае нет потерь на остановку и разгон ротора шагового двигателя. При этом отсутствует нагрев корпуса двигателя даже при работе с максимальным выходным моментом, за счет повышения КПД.
    При установке сигнала START=1, контроллер STMONO переходит в режим создания статического момента удержания вала ротора двигателя с номинальным моментом.

    4.3. Работа устройства STMONO в режиме привода подмотки.
    Режим работы устройства в качестве привода подмотки позволяет использовать его в качестве функционально законченного блока управления подмоткой пленки в упаковочных автоматах вертикального или горизонтального типа или других аналогичных механизмах. Кинематическая схема узла подмотки обычно имеет вид, показанный на рис. 4.

    Выходы датчиков D1, D2, D3 подключаются к входам D1, D2, D3 разъема Х2 соответственно. Питание (+12 В) датчиков осуществляется с контактов 1 и 2 разъема X4.
    Выход OUT разъема Х2 используется для вывода состояния устройства: при OUT=0, устройство находится в рабочем состоянии, OUT=1 – соответствует аварийному состоянию устройства (окончанию пленки на бобине). Переключатели S7, S8 задают частоту вращения двигателя подмотки согласно таблице 6.

    Таблица 6. Установка частоты вращения привода подмотки

    S7 (D2) S8 (D3) Частота коммутации обмоток двигателя, Гц Частота вращения вала двигателя, об/сек
    OFF OFF 429 2,145
    ON ON 573 2,865
    ON OFF 687 3,435
    ON ON 859 4,295

    Тип мотора заданный по умолчанию соответствует FL57STH76-2804B
    Ток обмоток двигателя – 3 А.

    4.4. Работа устройства STMONO в режиме привода механизма сварки упаковочного механизма.
    Для задания режима работы устройства STMONO в качестве привода устройств сварки необходимо:

  • установить переключатель S6-CONFIG в положение ON;
  • установить переключатель S5-MODE в положение OFF.
    Переключатели S7, S8 задают частоту коммутации обмоток шагового двигателя (частоту вращения ротора двигателя) устройства STMONO согласно таблице 5. Режим работы устройства в качестве привода сварки позволяет использовать его в качестве функционально законченного блока управления механизма сварки упаковочного автомата или в других аналогичных механизмах, где необходима координация перемещений двух независимых кинематических осей систем штоков или валов, без механической связи между ними.
    Кинематическая схема одного из вариантов таких узлов приведена на рис. 7.

    Разработка контроллера шагового двигателя

    Главная > Дипломная работа >Коммуникации и связь

    Пояснительная записка к дипломному проекту: 85 страниц, 15 рисунков, 29 таблиц, 24 источника, 5 приложений, 3 листа чертежей формата А1.

    Объект исследований: разработка контролера шагового двигателя робота.

    Предмет исследования: контроллер шагового двигателя.

    В первом разделе рассмотрены общие принципы разработки устройств на микроконтроллерах и внедрения их в производство, принцип действия шаговых двигателей.

    Во втором разделе выполнена разработка структурной, функциональной и принципиальной схем контролера шагового двигателя робота, разработаны алгоритм и ПО микроконтроллера, осуществлен выбор элементной базы.

    В третьем разделе выполнено технико-экономическое обоснование объекта разработки, сделан вывод о целесообразности производства данного устройства.

    В четвертом разделе проведены расчеты вентиляции, природного и искусственного освещения, уровня шума, полученные значения сопоставлены с нормативными.

    АЛГОРИТМ, КВАРЦЕВЫЙ РЕЗОНАТОР, МИКРОКОНТРОЛЛЕР, МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА, ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

    Современную микроэлектронику трудно представить без такой важной составляющей, как микроконтроллеры. Микроконтроллеры незаметно завоевали весь мир. Микроконтроллерные технологии очень эффективны. Одно и то же устройство, которое раньше собиралось на традиционных элементах, будучи собрано с применением микроконтроллеров, становится проще, не требует регулировки и меньше по размерам. С применением микроконтроллеров появляются практически безграничные возможности по добавлению новых потребительских функций и возможностей к уже существующим устройствам. Для этого достаточно просто изменить программу.

    Однокристальные (однокорпусные) микроконтроллеры представляют собой приборы, конструктивно выполненные в виде БИС и включающие в себя следующие составные части: микропроцессор, память программ и память данных, а также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой.

    Мировая промышленность выпускает огромную номенклатуру микроконтроллеров. По области применения их можно разделить на два класса: специализированные, предназначенные для применения в какой-либо одной конкретной области и универсальные, которые не имеют конкретной специализации и могут применяться в самых различных областях микроэлектроники, с помощью которых можно создать как любое из перечисленных выше устройств, так и принципиально новое устройство.

    В практике часто встречаются исполнительные устройства на шаговых двигателях (ШД). Принтеры, факсы, станки с ЧПУ, стиральные машины, дисководы, видеоплееры, проявочные и упаковочные машины – вот далеко не полный перечень устройств, использующих ШД. Одно из применений в учебных целях – это радиолюбительские модели, исполнительные узлы роботов, привод редукторов точного поворота антенн… Устройство можно также применить в качестве привода в станках для точного сверления и калибровки отверстий небольшого диаметра, в транспортерных линиях и т.п.

    Предмет исследования – разработка контроллера шагового двигателя робота.

    Целью работы является разработка схемы управления шаговым двигателем на базе микроконтроллера, которая в дальнейшем будет использоваться для управления исполнительных механизмов робота.

    Задачей данного исследования является разработка алгоритма работы микроконтроллера, управляющего шаговым двигателем робота; функциональной, структурной и принципиальной схемы устройства.

    Проект основывается на микроконтроллере типа AT90S2313 фирмы Atmel.

    1. Теоретические основы разработки

    1.1 Разработка микропроцессорной системы на основе микроконтроллера

    1.1.1 Основные этапы разработки

    Микропроцессорная система (МПС) на основе микроконтроллера (МК) используются чаще всего в качестве встроенных систем для решения задач управления некоторым объектом (в конкретном случае – шаговым двигателем). Важной особенностью данного применения является работа в реальном времени, т.е. обеспечение реакции на внешние события в течение определенного временного интервала. Такие устройства получили название контроллеров.

    Перед разработчиком МПС стоит задача реализации полного цикла проектирования, начиная от разработки алгоритма функционирования и заканчивая комплексными испытаниями в составе изделия. Методология проектирования контроллеров может быть представлена так, как показано на рис. 1.1.

    В техническом задании формулируются требования к контроллеру с точки зрения реализации определенной функции управления. Техническое задание включает в себя набор требований, который определяет, что пользователь хочет от контроллера и что разрабатываемый прибор должен делать. Техническое задание может иметь вид текстового описания.

    На основании требований пользователя составляется функциональная спецификация, которая определяет функции, выполняемые контроллером для пользователя после завершения проектирования, уточняя тем самым, насколько устройство соответствует предъявляемым требованиям. Она включает в себя описания форматов данных, как на входе, так и на выходе, а также внешние условия, управляющие действиями контроллера.

    Рисунок 1.1 – Основные этапы разработки контроллера

    Этап разработки алгоритма управления является наиболее ответственным, поскольку ошибки данного этапа обычно обнаруживаются только при испытаниях законченного изделия и приводят к необходимости дорогостоящей переработки всего устройства. Разработка алгоритма обычно сводится к выбору одного из нескольких возможных вариантов алгоритмов, отличающихся соотношением объема программного обеспечения и аппаратных средств.

    При этом необходимо исходить из того, что максимальное использование аппаратных средств упрощает разработку и обеспечивает высокое быстродействие контроллера в целом, но сопровождается, как правило, увеличением стоимости и потребляемой мощности. При выборе типа МК учитываются следующие основные характеристики:

    – набор команд и способов адресации;

    – требования к источнику питания и потребляемая мощность в различных режимах;

    – объем ПЗУ программ и ОЗУ данных;

    – возможности расширения памяти программ и данных;

    – наличие и возможности периферийных устройств, включая средства поддержки работы в реальном времени (таймеры, процессоры событий и т.п.);

    – возможность перепрограммирования в составе устройства;

    – наличие и надежность средств защиты внутренней информации;

    – возможность поставки в различных вариантах конструктивного исполнения;

    – стоимость в различных вариантах исполнения;

    – наличие полной документации;

    – наличие и доступность эффективных средств программирования и отладки МК;

    – количество и доступность каналов поставки, возможность замены изделиями других фирм.

    Список этот не является исчерпывающим.

    Номенклатура выпускаемых в настоящее время МК исчисляется тысячами типов изделий различных фирм. Современная стратегия модульного проектирования обеспечивает потребителя разнообразием моделей МК с одним и тем же процессорным ядром. Такое структурное разнообразие открывает перед разработчиком возможность выбора оптимального МК, не имеющего функциональной избыточности, что минимизирует стоимость комплектующих элементов.

    1.1.2 Разработка и отладка аппаратных средств

    После разработки структуры аппаратных и программных средств дальнейшая работа над контроллером может быть распараллелена. Разработка аппаратных средств включает в себя разработку общей принципиальной схемы, разводку топологии плат, монтаж макета и его автономную отладку. На этапе ввода принципиальной схемы и разработки топологии используются, как правило, распространенные системы проектирования типа «ACCEL EDA» или «OrCad».

    1.1.3 Разработка и отладка программного обеспечения

    Содержание этапов разработки программного обеспечения, его трансляции и отладки на моделях существенно зависит от используемых системных средств. В настоящее время ресурсы 8-разрядных МК достаточны для поддержки программирования на языках высокого уровня. Это позволяет использовать все преимущества структурного программирования, разрабатывать программное обеспечение с использованием раздельно транслируемых модулей. Одновременно продолжают широко использоваться языки низкого уровня типа ассемблера, особенно при необходимости обеспечения контролируемых интервалов времени. Задачи предварительной обработки данных часто требуют использования вычислений с плавающей точкой, трансцендентных функций.

    В настоящее время самым мощным средством разработки программного обеспечения для МК являются интегрированные среды разработки, имеющие в своем составе менеджер проектов, текстовый редактор и симулятор, а также допускающие подключение компиляторов языков высокого уровня типа Паскаль или Си. При этом необходимо иметь в виду, что архитектура многих 8-разрядных МК вследствие малого количества ресурсов, страничного распределения памяти, неудобной индексной адресации и некоторых других архитектурных ограничений не обеспечивает компилятору возможности генерировать эффективный код.

    1.2 Принципы работы шагового двигателя

    Существуют два основных типа шаговых двигателей, применяемых в практике:

    • с постоянным магнитом;

    • с переменным магнитным полем.

    Конструкция типичного биполярного шагового двигателя показана на рис. 1.2.

    Двигатели с постоянным магнитом бывают биполярными (рис. 1.3) и униполярными (рис. 1.4).

    Биполярные двигатели – наиболее простые для решения несложных задач. Они состоят из постоянного магнита вращающегося ротора и окруженного полюсами статора, состоящего из четырех обмоток. Протекание тока в обмотках статора возбуждает ротор, и при последовательной коммутации обмоток происходит ступенчатое вращение.

    Рисунок 1.2 – Конструкция биполярного шагового двигателя

    Рисунок 1.3 – Схема биполярного двигателя

    Рисунок 1.4 – Схема униполярного двигателя

    Для двигателя этого типа существует три метода возбуждения обмоток.

    • Возбуждение обмоток происходит в последовательности AB/CD/ BA/DC (ВА указывает на то, что обмотка АВ возбуждается в противоположном направлении). Эта последовательность известна под названием «одна фаза активна», «полный шаг» или «привод волны». В каждый момент возбуждается только одна из фаз (рис. 1.5).

    Рисунок 1.5 – Последовательность возбуждения обмоток «одна фаза активна»

    • Возбуждение одновременно обеих фаз, чтобы ротор выровнялся между двумя положениями полюса. Такой метод называется «две фазы активны», «полный шаг». Это состояние является следующей последовательностью привода биполярного двигателя и дает самый высокий вращающий момент (рис. 1.6).

    • Возбуждение одной фазы, потом – двух, потом – одной и т.д., чтобы ротор двигался поэтапно, вращаясь в квадранте. Эта последовательность известна как «ступенчатый метод половины». Полуволна имеет большой угол вращения за шаг двигателя, но слабый вращающий момент (рис. 1.7).

    Глава 4. Модель крана как пример применения шаговых двигателей

    Делись добром 😉

    • Введение
    • Глава 1. Виды, устройство и принцип работы шаговых двигателей [6]
    • 1.1 Общие принципы шаговых двигателей
    • 1.2 Виды шаговых двигателей
    • · двигатели с переменным магнитным сопротивлением
    • 1.2.1 Двигатели с переменным магнитным сопротивлением
    • 1.2.2 Двигатели с постоянными магнитами
    • 1.2.3 Гибридные двигатели
    • 1.2.4 Биполярные и униполярные шаговые двигатели
    • 1.3 Способы управления фазами ШД
    • Глава 2. Контроллеры шаговых двигателей
    • 2.1 Управление шаговым двигателем с помощью автономного контроллера
    • 2.2 Управление шаговым двигателем с использованием ЭВМ
    • 2.3 Реализация адаптера шагового двигателя
    • Глава 3. Управление контроллером с помощью системы программирования PureBasic
    • 3.1 Особенности системы программирования PureBasic
    • 3.2 Синтаксис
    • 3.3 Сравнение с Basic и Pascal
    • 3.4 Особенности PureBasic
    • 3.5 Программирование LPT порта
    • Глава 4. Модель крана как пример применения шаговых двигателей
    • 4.1 Устройство модели
    • Заключение

    Похожие главы из других работ:

    1.4 Область применения и пример использования

    Основное преимущество работающих на природном газе АБХМ — сокращение эксплуатационных расходов за счет сокращения потребления относительно дорогостоящей электрической энергии и выравнивание пиковых нагрузок на систему электроснабжения.

    Пример выполнения работы

    Тема: Проектирование заготовки для заданной детали из заданной марки стали методом свободной ковки на молотах (по ГОСТ 7829). Задание: Назначить основные и дополнительные припуски и предельные отклонения.

    Глава 1. Виды, устройство и принцип работы шаговых двигателей [6]
    1.1 Общие принципы шаговых двигателей

    Шаговый двигатель — механическое устройство, преобразующее электрические импульсы в механическое, причём, в отличие от других двигателей, «управляемое» движение, т.е.

    1.2 Виды шаговых двигателей

    Существуют три основных типа шаговых.

    Глава 2. Контроллеры шаговых двигателей
    2. Пример практического применения FМЕА — методологии
    5. Пример реализации метода

    Широкое применение для очистки шахтных вод находят напорные скорые фильтры диаметром от 1 до 3,4 метров, они применяются в подземных водоочистных установках типа «Дон» и хорошо себя зарекомендовали.

    4. Пример расчета неопределенности

    Результаты испытаний представлены в таблице 4.1 Таблица 4.1 № измерения qi, дм3 ti, с 1 158,08 66,93 2 159,21 68,18 3 157,85 67,14 4 158,17 67,82 5 157,34 66,81 Среднее 158,13 67,38 Площадь точечной пробы: А=0,005 м2.

    3.5 Пример расчета поставов

    Производится расчет количества пиломатериалов, подлежащих выпиловке в погонных метрах (кроме разнотолщинных). Первая вторая и третья графа таблицы заполняется по данным задания на проектирование (приложение А).

    5. Пример фрезерного станка

    Фрезерные станок модели ФСМ 250/676М, предназначен для обработки деталей из черных и цветных металлов и их сплавов фрезерованием, сверлением, развертыванием.

    Виды шаговых двигателей

    Существуют три основных типа шаговых двигателей: Двигатели с переменным магнитным сопротивлением.

    Принцип работы шаговых двигателей

    Принцип действия шагового двигателя состоит в том, что при прохождении токов по обмоткам статора (обмоткам управления) ротор развивает синхронизирующий момент.

    Характеристики шаговых двигателей

    Существуют статические и динамические характеристики. Статические характеристики- характеристики, относящиеся к заторможенному двигателю. Рисунок 11- характеристики шаговых двигателей Т-?-характеристика.

    Резонанс шаговых двигателей

    Шаговым двигателям свойственен нежелательный эффект, называемый резонансом. Эффект проявляется в виде внезапного падения момента на некоторых скоростях. Это может привести к пропуску шагов и потере синхронности.

  • Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector