步进电机实验报告

单片机步进电机控制实训报告

一、引言

随着工业自动化技术的不断发展，步进电机作为一种能够将电脉冲转化为机械转动的装置，在各种自动化控制系统中得到了广泛的应用。而单片机作为现代电子计算机技术的重要分支，具有体积小、价格低、抗干扰能力强等特点，被广泛应用于各类电机的控制中。本次实训旨在通过单片机实现对步进电机的控制，加深对步进电机和单片机理论知识的理解，提高实际操作技能。

二、实验目标

本次实训的目标是通过单片机控制步进电机，实现电机的正转、反转、停转等操作。同时，通过对电机的控制，进一步了解步进电机的特性和工作原理。

三、实验原理

步进电机是一种将电脉冲转化为机械转动的装置。当给步进电机施加一个电脉冲信号时，电机就会转动一个固定的角度，这个角度通常称为“步进角”。通过控制电脉冲的数量和频率，可以实现对电机的速度和位置的控制。而单片机的GPIO口可以输出高低电平信号，通过控制输出信号的频率和占空比，可以实现对步进电机的控制。

四、实验步骤

1、准备器材：单片机开发板、步进电机、杜邦线、面包板、焊锡等。

2、连接电路：将步进电机连接到单片机开发板上，使用杜邦线连接电源和信号接口。

3、编写程序：使用C语言编写程序，通过单片机控制GPIO口输出电脉冲信号，控制步进电机的转动。

4、调试程序：在调试过程中，需要不断调整程序中的参数，观察电机的反应，直到达到预期效果。

5、测试结果：完成程序调试后，进行实际测试，观察步进电机是否能够实现正转、反转、停转等操作。

五、实验结果及分析

通过本次实训，我们成功地实现了通过单片机控制步进电机的正转、反转、停转等操作。在实验过程中，我们发现步进电机的转速和方向可以通过改变单片机输出信号的频率和占空比来控制。我们还发现步进电机具有较高的精度和稳定性，适用于需要精确控制的位置和速度控制系统。

六、结论与展望

通过本次实训，我们深入了解了步进电机的工作原理和单片机的应用。实践证明，单片机控制步进电机是一种高效、精确、可靠的方法。在未来的研究中，我们可以进一步探索如何通过单片机实现对步进电机的更精确控制，如通过使用PID算法等控制方法提高电机的控制精度和稳定性。我们还可以研究如何将步进电机应用于更多的领域，如机器人、无人机等。

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题目：PLC控制步进电机驱动

院系：

时间：2011年5月23日——2011年5月27日

成员：

2 PLC控制步进电机驱动

一、步进电机、脉冲与方向信号

步进电机作为一种常用的电气执行元件, 广泛应用于自动化控制领域。步进电机的运转需要配备 一个专门的驱动电源, 驱动电源的输出受外部的脉 冲信号和方向信号控制。每一个脉冲信号可使步进机旋转一个固定的角度, 这个角度称为步距角。脉冲的数量决定了旋转的总角度, 脉冲的频率决定了旋转的速度。方向信号决定了旋转的方向。就一个传动速比确定的具体设备而言, 无需距离、速度信号反馈环, 只需控制脉冲的数量和频率即可控制设备移动部件的移动距离和速度; 而方向信号可控制移动的方向。因此, 对于那些控制精度要求不是很高的 应用场合, 用开环方式控制是一种较为简单而又经济的电气控制技术方案。另外, 步进电机的细分运转方式非常实用,

尽管其步距角受到机械制造的限制, 不能制作得很小, 但可以通过电机控制的方式使步进电机的运转由原来 的每个整步分成m 个小步完成, 以提高设备运行的精度和平稳性。控制步进电机电源的脉冲与方向信号源常用数控系统, 但对于一些在运行过程中移动距离和速度均确定的具体设备, 采用PLC (可编程控制器) 是一种理想的技术方案。

二、 控制方案

在操作面板上设定移动距离、速度和方向, 通过PLC 的运算产生脉冲、方向信号, 控制步进电机的驱动电源, 达到对距离、速度、方向控制的目的, 操作面板上的位置旋钮控制移动的距离, 速度旋钮 3 控制移动的速度, 方向按钮控制移动的方向, 启停按钮控制电机的启动与停止。在实际系统中, 位置与速度往往需要分成几挡, 故位置、速度旋钮可选用波段开关, 通过对波段开关的不同跳线进行编码, 可减少操作面板与PLC 的连线数量, 同时也减少了PLC 的输入点数,

节省了成本。一个n 刀波段开关的最多挡位可达到2n。在对PLC 选型前, 应根据下式计算系统的脉冲当量、脉冲频率上限和最大脉冲数量。脉冲当量= 步进电机步距角×螺距 即：360×传动速比

步进电机实验

步进电机实验

注意事项：

1、系统通电后，身体的任何部位不要进入系统运动可达范围之内；

2、实验中，请严格按照实验步骤进行操作，以防发生意外；

3、实验完成后按下“停止”按钮，使电机停止运行，关闭电源；

4、实验中注意用电安全，如遇紧急情况立即拨动电源开关，切断电源。

一、步进电机调速实验

1、实验目的

1.1熟悉步进电机的工作原理；

1.2了解步进电机调速的方法；

1.3 了解目标频率和转速之间的关系；

1.4 掌握步进调速平台的操作方法。

2、实验设备

1、步进电机测试平台一套

3、实验原理

（1）步进的工作原理

步进电机是一种作为控制用的特种电机，它的旋转是以固定的角度（称为“步距角”）一步一步运行的，广泛应用于开环控制。通过控制步进电机的脉冲频率，可以对电机进行精确调速；控制步进电机的脉冲个数，可以对电机精确定位。

步进电机分三种：永磁式(PM)，反应式(VR)和混合式(HB)。永磁式步进电机一般为两相，转距和体积较小, 步距角一般为7.5°或15°；反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步距角一般为1.5°，但噪声和振动都很大。混合式步进电机是混合了永磁式和反应式的优点，可分为两相和五相。两相混合式步进电机步距角一般为1.8°，而五相混合式步进电机步距角一般为0.72°。混合式步进电机的应用最为广泛，本测试平台使用的步进电机即为步距角为1.8°的两相混合式步进电机。 ( 2 ) 步进驱动器的参数及设置

驱动器的细分

步进电机通过细分驱动器的驱动，其步距角变小了，如驱动器工作在10细分状态时，其步距角只为电机固有步距角的十分之一，也就是说，当驱动器工作在不细分的整步状态时，控制系统每发一个步进脉冲，电机转动1.8°；而用细分驱动器工作在10细分状态时，电机只转动了0.18°，这就是细分的基本原理。细分功能究全是由驱动器靠精确控制电机的相电流所产生, 与电机无关。

电流所产生，与电机无关。

功率电子学

实验报告

学院：物理与电子学院

班级：电信1105班

姓名：

学号：

功率电子学实验

实验一 两相步进电机驱动电路及其单片机控制

实验二 晶闸管交流调压电路

实验三 LM2577升压式DC-DC变换电路5V

实验四 集成功率放大器TDA2030制作的立体声功率放大电路

实验内容:

依次做以上四个实验,理解实验的实现功能.

实验步骤:

1、修改步进电机的驱动程序,快转,慢转,正转,反转,细分转动等.

2、用LM317制作可调式直流电源,要求能在3V-36V之间可调.

3、将二节5号电池(带开关)焊在DC-DC板的IN端,调节板上的可调电阻,记下电阻阻值与输出电压之间的关系,特别注意输出为5V 和13V时的电阻阻值.

4、 将60V交流变压器的输出端接一个整流桥后,接到可控硅调压器的输入端,调节可调电阻,量出输出电压的大小,绘出电阻阻值与电压之间的关系曲线.

5、将DC-DC板的电压调至5V.输出端作为单片机版的电压接入.

6、 将DC-DC板的电压调至13V,输出端作为TDA2030 功率放大器电路的电源接入,联接好功率放大版的音源(可用MP3或手机),小音箱,开启电源,调节功率版上可调电阻,定性检查音量与电阻阻值之间的关系.

实验中遇到的问题和解决方案:

在这次实验中,我由于没有按实验要求一步一步的完成实验,在测量DC-DC板的电压时,没有将其调至13V,后来将输出端作为TDA2030功率放大器的电源接入联接好功率放大版的小音箱,但是接了一会就爆了.让自己和同学都吓了一跳,所以我以后再做实验的时候一定要注意实验的每一个步骤,因为每一个步骤都是极其有效果的,也是为了确保实验的安全顺利.做实验的时候遇到了很多的问题,比如电池没电,连接好电池后,我测量电压总是达不到要求的5V,然后测量每一个电池后发现有一个电池没有电了.换了电池后电压达到了5V.

实验一