步进电位器设计制作复习课程
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《简易电位器调光电路的制作》教学设计课程名称:模拟电子技术项目名称:简易电子电路的制作任务名称:简易电位器调光电路的制作专业系部:电子与信息工程系班级:高仪171班设计人:曾魁提交日期:2017年11月8日一、前端分析(一)教学内容分析教材为高等教育出版社《电子技能与实训》第3版。
本次任务结合第一章:电子产品的设计与制造、第二章:基础技能与实训第1、2小节内容,设计简易电位器调光电路制作实训任务。
通过电子焊接技术的介绍和训练,调光电路原理讲解,相关电子元器件的功能、种类参数识读、仪器仪表检测,让学生逐步掌握电路的制作。
(二)学习者特征分析学生为中职高级班一年级新生,对仪表专业课程处于起步学习阶段。
现第一学期过半,在前一门《电工基础》课程中,学习了电路的基本知识和简单照明电路安装,但在授课过程中发现,大部分学生电类基础知识匮乏,不知道学习方法,也缺乏对书本知识的学习兴趣,这是由其消极的学习态度造成的,因此教学要起到很好的效果比较难。
但此年龄段具有好动、思维活跃的特征,可以通过教授基础理论知识做指引,选择其认知、思维能力相适宜的实操任务,通过实训激发学习积极性。
二、教学目标设计(一)知识与技能在观察电子元器件实物及动手组装的基础上使学生对电路有直观的认识,了解其组成及功能。
培养学生自主学习、合作学习、观察以及总结归纳的能力。
培养学生的动手实践能力。
(二)过程与方法:通过课件演示、师生交流、小组交流等形式。
(三)情感与价值观:让学生在自主解决问题的过程中培养成就感,为今后学会自主学习打下良好的基础。
通过小组协作活动,培养学生合作学习的意识、竞争参与意识和研究探索的精神,从而调动学生的积极性,激发学生对本门课程的兴趣。
三、教学内容设计教学重点:简易电位器调光电路的组成及原理;电子手工焊的技能训练;电路组成部分的电子元器件的功能、规格种类的认识;直流电路电压、电流、电阻的检测;教学难点:电子手工焊焊点的质量控制;掌握测量各电子元器件参数的方法;通过测量电路参数,学会分析电路控制原理。
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件,具有快速启动能力,定位精度高,能够直接接受数字量,因此被广泛地应用于数字控制系统中,如数模转换装置、精确定位、计算机外围设备等,在现代控制领域起着非常重要的作用。
本设计运用了8086 CPU芯片以及74273芯片、8255A芯片和步进电机以及7位小功率驱动芯片ULN2003A、指示灯等辅助硬件电路,设计了步进电机正反转及调速系统。
绘制软件流程图,进行了软件设计并编写了源程序,最后对软硬件系统进行联合调试。
该步进电机的正反转及调速系统具有控制步进电机正反转的功能,还可以对步进电机进行调速。
关键词:步进电机;正反转;调速控制;ULN2003A芯片;8086微机系统1、课程设计任务书1.1任务和目的 (4)1.2设计题目 (4)1.3内容和要求 (4)1.4列出使用元器件和设备清单 (4)2、绪论 (4)3、步进电机的总体方案 (6)4、步进电机的硬件设计 (7)4.1总体设计思路 (7)4.2电路原理图 (10)4.3线路连接图 (11)5、步进电机软件设计 (12)5. 1流程图 (12)5.2控制程序 (14)&调试说明 (19)6.1调试过程 (19)6.2调试缺陷 (19)7、总结收获 (19)8、参考文献 (20)附录:元器件及设计清单1. 课程设计任务书1.1任务和目的掌握微机硬件和软件综合设计的方法。
1.2设计题目步进电机控制系统设计1.3内容和要求1. 基本要求:控制步进电机转动,要求转速1步/1秒;设计实现接口驱动电路。
2. 提高要求:改善步进电机的控制性能,控制步进电机转/停;正转/反转;改变转速(至少3挡);1.4列出使用元器件和设备清单8086cpu可编程并行接口8255指示灯键盘74LS138译码器驱动模块步进电机2. 绪论步进电机又称脉冲电动机或阶跃电动机,国外一般称为Step motor或Steeping motor、Stepper servo Steppe,等等。
步进式音量电位器的制作首先,经过研究,发现音响上用的音量步进电位器,有分压和分流两种制作方法。
分压即串联全部电阻到一个架子上,信号每次通过多个电阻,所以这种方式噪声较大一些。
分流则是并联电阻到两个架子上,通过高低阻值的两个电阻,理论上来说分流的更好,但是需要一个双联处理一个声道,也就是说一个四联电位器才能做成分流式的立体声步进式电位器。
电阻的选择选1/8,1/4都可以(分流最好用1/4),在市面上能买到的阻值比较全的电阻中,美国军用的DALE,日本光音,和英国的HOLCO都是比较不错的选择,但是HOLCO比较贵一些。
前两种则假货泛滥,难辨真伪,据说假货的精度很差。
阻值计算器:这是另一篇非常好的文章:以下是从-60DB开始,21档100K的电位器串联需要的电阻:波段1 R2=100 衰減量=-60dB波段2 R2=76 衰減量=-55dB波段3 R2=137 衰減量=-50.1dB波段4 R2=243 衰減量=-45.2dB波段5 R2=422 衰減量=-40.2dB波段6 R2=324 衰減量=-37.7dB波段7 R2=432 衰減量=-35.2dB波段8 R2=576 衰減量=-32.8dB波段9 R2=768 衰減量=-30.3dB波段10 R2=1.02K 衰減量=-27.8dB波段11 R2=1.33K 衰減量=-25.3dB波段12 R2=1.78K 衰減量=-22.8dB波段13 R2=2.37K 衰減量=-20.4dB波段14 R2=3.16K 衰減量=-17.9dB波段15 R2=4.22K 衰減量=-15.4dB波段16 R2=5.62K 衰減量=-12.9dB波段17 R2=7.5K 衰減量=-10.4dB波段18 R2=10K 衰減量=-8dB波段19 R2=13.3K 衰減量=-5.5dB波段20 R2=17.4K 衰減量=-3dB波段21 R2=29.4K 衰減量=0dB<< 總阻抗=100.18K >>------------------------------------------------------------------------------------------------一个爱好者写的文章假如,音量电位器的作用仅仅为调节音量,问题就简单多了。
课程设计任务书学生姓名:专业班级:指导教师:工作单位:信息工程学院题目: 步进电机控制电路的设计仿真与制作初始条件:集成译码器、计数器、555定时器、移位寄存器、LED和必要的门电路或其他器件。
要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)1、课程设计工作量:1周内完成对步进电机的设计、仿真、装配与调试。
2、技术要求:错误!未找到引用源。
能控制步进电机正转和反转及运行速度,并由LED显示运行状态;错误!未找到引用源。
设计步进电机工作方式为单四拍或双四拍。
A.单四拍方式,通电顺序为A—B—C—D—AB.双四拍方式,通电顺序为AB—BC—CD—DA—AB③确定设计方案,按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路,设计分电路,画出总体电路原理图,阐述基本原理。
3、查阅至少5篇参考文献。
按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。
全文用A4纸打印,图纸应符合绘图规范。
时间安排:1)第1-2天,查阅相关资料,学习设计原理。
2)第3-4天,方案选择和电路设计仿真。
3)第4-5天,电路调试和设计说明书撰写。
4)第6天,上交课程设计成果及报告,同时进行答辩。
指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日摘要关键词:步进电机,工作方式,驱动步进电机是一种将电能转化为角位移的装置。
当它接收到一个脉冲信号,步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。
本次课程设计采用分离的数字电路元件来驱动步进电机。
控制电路由三部分组成:第一部分为脉冲信号发生器,由555构成的多谐振荡器来实现;第二部分为步进电机工作方式的控制电路,由计数器来控制单四拍的运行,由D触发器来控制双四拍的运行;第三部分为步进电机的驱动部分,由移位寄存器和一些门电路组成来控制步进电机的正常工作。
步进电机是一种感应电机,它的工作原理是利用电子电路,将直流电变成分时供电的,多相时序控制电流,用这种电流为步进电机供电,步进电机才能正常工作,驱动器就是为步进电机分时供电的,多相时序控制器。
步进电机plc课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习步进电机PLC(可编程逻辑控制器)的相关知识,使学生掌握步进电机的工作原理、PLC的基本组成、编程方法以及步进电机PLC控制系统的设计与调试。
1.了解步进电机的工作原理及其主要性能参数。
2.掌握PLC的基本组成、工作原理及其编程方法。
3.熟悉步进电机PLC控制系统的设计与调试。
4.能够分析步进电机的工作需求,选择合适的PLC控制器。
5.能够根据控制需求,编写相应的PLC程序。
6.能够对步进电机PLC控制系统进行调试与优化。
情感态度价值观目标:1.培养学生对新技术的兴趣和好奇心,提高学生的学习积极性。
2.培养学生团队合作精神,提高学生解决实际问题的能力。
3.培养学生具备创新意识,激发学生对步进电机PLC技术的应用与发展前景的思考。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分:1.步进电机的基本原理及其主要性能参数。
2.PLC的基本组成、工作原理及其编程方法。
3.步进电机PLC控制系统的设计与调试。
具体的教学内容安排如下:第一章:步进电机概述1.1 步进电机的工作原理1.2 步进电机的主要性能参数第二章:PLC基本组成与工作原理2.1 PLC的硬件组成2.2 PLC的工作原理2.3 PLC编程软件的使用第三章:PLC编程方法3.1 基本指令及其编程3.2 功能指令及其编程3.3 步进电机控制程序编写实例第四章:步进电机PLC控制系统设计与调试4.1 步进电机PLC控制系统设计流程4.2 步进电机PLC控制系统的调试与优化三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学,包括:1.讲授法:通过讲解步进电机PLC的基本原理、编程方法等理论知识,使学生掌握相关知识点。
2.案例分析法:通过分析实际案例,使学生了解步进电机PLC控制系统的应用,提高学生的实际操作能力。
3.实验法:安排实验室实践环节,让学生动手操作,加深对理论知识的理解。
50k步进电位器设计制作(级进式电位器)假如,音量电位器的作用仅仅为调节音量,问题就简单多了。
但事实上,音量电位器是信号必经之路。
它的重要性往往被低估。
一直以来,音响科技都致力于创造零失真的元件,但在现实中这是个梦想。
我们所追求的,其实是最低程度的妥协。
音量电位器可选择一般的电位器,如ALPS.Noble等等。
或者买一个瑞士Elma架,加上0.1%Holco精密电阻组成级进式电位器(有钱人的选择,此电位器两千大洋一只),或者自己做一个级进式的音量开关.前者的优点是购买容易,但是一般数十元的市售产品, 音质都不是非常理想,两声道的误差通常也不小,似乎不合乎HI-FI的精神;若是购买高级品,价格则相当的高昂. 后者是以一个多段的波段开关(通常是25段以上),焊上不同阻值的电阻,摹拟电位器的动作,好处是两声道的误差非常小,且使用越高级的电阻时, 相对的,音质也就越好,缺点是多段的波段开关不容易买到,且品质好的,价格亦不便宜;用一段时间后,接点容易氧化,产生杂音。
最好是全密封的波段开关。
图1(单位是Ω,由上图可看出此电位器的电阻是串联的(简称为串阻级进式电位器),其噪声也是拥模以谛∫袅渴毙藕啪?5个电阻。
)图1中是一個25段的波段开关,若是买不到(或嫌太贵),可以用六段的波段开关代替,衰减电阻的计算请参考下图2中公式.图2最好的音量电位器是如下图3的级进式电位器所示的一样各位可以看出音频信号只须经过两枚电阻就可完成音量的调节,使信号的影响减至最少,它的输入输出阻抗为恒定的,但其缺点从图可以看出它要求要一个四刀的24位的波段开关。
..............共24个。
图3市售的碳膜、金属膜、金属氧化膜...等等的可变电阻(Variable Resistor,以下简称VR),如果用在控制两声道以上的音量时,必须使用双层以上的结构,然而,因VR制造及机械精度等种种因素而影响到每一层之间的误差,曾经用用市售10KA碳膜做过实验,在旋到其中一层的5K位置时,测量另一层的阻值却为4.2K,这种误差带来的就是两声道音量的不平衡,听感上可能导致乐器定位偏移、音像涣散等等后果。
高品质的VR可有较低的误差,以常见的ALPS的RK27112A(蓝色方形)为+/-3dB误差、ALPS RK40312A则为+/-2dB,而T KD东京光音的2P2511则有更小的误差,实测估计约有1%,不过高品质的VR要价不菲,电阻介质的材质也会影响音色。
高不可攀的级进式音量电位器那么,即要求如此精确,级进式音量电位器如何?曾经头脑发烧买过一个GoldPoint Serial Type 24级进音量电位器,花了三千多大洋,使用瑞士ELMA波段开关及德国1%金属膜电阻,当时也只是觉得很发烧就买了,根本不知道原来级进式音量电位器还分为Serial Type、Shunt Type、Ladder Type,买后发现还有更发烧的Ladder Type,要价6000以上,真是贵到吐血...!贵有贵的道理,级进式音量电位器带来的是更精确更低的误差,同时,可藉由使用高品质的电阻来减少介质对音色的影响。
级进式音量电位器通常分为两种:Serial Type以电阻串连而成,优点为每声道只需一层波段开关,输入阻抗恒定;缺点为声音路经需经过「一连串」的电阻,杂讯较高。
Shunt Type音频信号只经过两颗电阻,与Serial Type一样每声道只需一层波段开关,但缺点为输入阻抗不定,会随阻值增大而增大。
Ladder Type音频信号只经过两颗电阻,理论上杂蹲畹停沂淙胱杩刮榷ǎ可佬瓒悴ǘ慰兀缱枋褂昧恳参猄erial Type 的两倍,唯一缺点就是造价较高。
最优异的Ladder Type设计简单介绍了级进式音量电位器后,您应该可发现,Ladder Type在特性上最佳,但唯一缺点就是贵,不过目前一些网站(比如,汕头的原音电子)有推出大家都玩得起的Ladder Type级进式音量电位器套件,套件包含密封型24段四层波段开关,接点镀银,并具有「先接通后断路」的设计,减少了切换时产生的杂音,电阻更破天荒的使用Vishay Dale R N60D 军规1%精密型,真是发烧!更重要的是:价格非常平易近人,象这样的东西怎让人不心动?下面让我们来看看Ladder Type 级进式音量电位器的焊接过程。
这个多达92颗电阻、将近200个焊点的Ladder Type VR的制作过程如下:1.清点零件:将阻值打印成两张A4的表格(请在本文末尾下载),逐一将各电阻放在所属的位置,这样可方便之后的焊接。
电阻应有92颗,一个也不能少,如果多了就是你赚了!2.制作固定环:用铜裸线或其他材质的导线(用纯银线也不反对)。
图中用的是现成的1.6mm单芯铜线,弯成直径57mm的圆圈,工具是可口可乐瓶,直径大小刚好差不多。
圆圈的一端再內折一个15mm长的接脚,这样的固定环一共需要4个。
3.确定波段方向:如图所示,连杆朝向自己时,顺时针方向为波段1~24,焊接时依照这样的排列放上电阻便不会有错,不然方向反了可就麻烦了。
4.由下而上开始施工:一定要照顺序一层一层地焊,因为四层波段之前的间隙很小,如果由外往內焊,则您会叹怨烙铁个头太大...5.Rin、Rg层接法不同:本波段总共有四层供两声道使用,也就是每声道用到两层,分別为Rin层及Rg层,所以自下而上的四层分別为:「Rg」->「Rin」->「Rg」->「Rin」,当然你高兴的话也可以采用「Rin」->「Rg」->「Rin」->「Rg」,也就是说,每声道都要有Rg跟Rin两层,交错开来只是为了美观及方便随后的接线。
Rg层的接法:波段1为固定环接脚,波段2开始则依序为Rg电阻,您只要根据步骤将做好表格编号的电阻一一焊上即可。
Rin层则反过来,波段1~23为Rin电阻,最后的波段24则接上固定环接脚。
6.焊接时先固定三点:如图所示,先在第1、12、24分別焊上所对应的电阻,将固定环先固定上,一方面可以让此固定环比较圆,亦可方便之后的电阻焊接。
7.经过数小时的辛苦奋斗,就像蓋房子一样一层层焊好,完成后如下图。
是不是很壮观?完成后一定会有一种很爽的成就感!级进式音量电位器的使用方法如图所示,IN连接输入信号,GND为接地端,OUT为输出。
每声道的Rg及Rin的OUT要接在一起才可正常工作,如图。
阻值亦可随心所欲上面介绍的是10K阻值的级进式VR,如果想玩玩其他阻值甚至其他段数的级进式音量VR,那电阻该如何决定呢?对此,下文会做个介绍。
级进式音量VR的制作方法不难,但功夫十足,得多花点精神和时间。
想挑战自己的焊工吗?希望你也能拥有属于自己的级进式音量电位器。
级进式音量电位器参考资料:级进式10K音量电位器零件对照表(WORD)级进式100K音量电位器零件对照表(WORD)上面所介绍的级进式音量电位器上市后,大家都感受到了VR对音质的影响有多大。
换掉旧的VR后真的惊为天人,音质大幅提升,不过,唯一美中不足的是”装起来太大颗了”,铜线圈的外径高达6cm,如同飞机螺旋桨般,实在是无法装到前级机箱中,而外接又不方便......参考了许多先进的装法后,决定将一颗全新未焊的切换开关拆开来,以研究那个蓝色级进开关的结构,看可不可以缩小一些,结果发现有办法可改,先看图:图一:上图是采用共地的做法,文中会另介绍一种不共地的做法。
直径4CM的DALE级进式VR要把Dale电阻塞到原本的级进开关接点中间,是不可能的;有种做法是用层叠,叠起来像皱裙一样,也是缩小体积的一种方式。
不过我要说明的做法有几个特点:1. 体积小,直径几乎是原来的级进开关大小。
2. 信号路经短,原本的接法信号要走一个U字形才接地,现在走一直线。
3. 铜线只需前后两圈,且较小(铜线看起来实在太像天线了,少点为妙);长度短一点即便用银线也比较无损。
我喜欢用图片来说明,就当作看图说话好了。
先谈谈动作原理上文已介绍过级进式VR的种类,而这里将对Ladder type的动作原理进行说明,如下图所示,转动VR时全部的红色接点会随之移动,保持随时都是单一串电阻的导通,此时上半部与下半部的电阻串连起来的阻抗就是一般我们说”几K”的VR,声音信号也因为电阻分压作用得以控制音量大小。
图二:单声道VR的动作原理。
原理大致如此,若以10K级进式VR来看,每一串加起来都趋近于10K{(R-in)+(R-g)}。
级进开关的结构级进开关的蓝色部分有八层,结构上可以将两个一组,分为四组,如下图:图三:级进开关结构可分为四组。
卸下两颗螺丝后,拆开第四组(Set 4)的两层,其中每一组都是相同的。
(原本有上螺丝胶,拆开就没保固了)图四:拆开的第四组(Set 4),请记住图中所示的A、B、C层的定义。
从图四的来看,A层有24脚、B层仅有一脚、C层是被夹在蓝色A或B两层中间,不会外露,且会随着旋扭中心轴转动;A层的任一接点都可以透过C层的”转接点”(紫色箭头所指的金属弹片)与B层导通,这就是此开关可以”级进”的原因。
排列组合以腾出空间原本每组间的A层间距仅有7mm,无法容纳长度10mm的Dale电阻,可以重新排列一下原本的A、B层顺序,以腾出足够的空间,拆的时候要小心C层的”转接点”金属弹片)勿遗失。
图五:重新排列的方法,依共地与否可分为两种。
重排时要注意每个C层的金属弹片都要在相同位置,才能保持VR转动时的一致性;排好之后,因为A层中间有两个B层隔开,就可以腾出出两个11mm的间隙,有了足够的空间,就能把Dale电阻装进去了(旋扭中心轴的长度限制,A、B最多只能叠八层)。
锁好后要测试A、B层的导通状况,若不导通或转动不顺,可能是C层”转接点”的异常,请参考文末的注意事项。
焊接DALE电阻建议先由中间两圈的接地端电阻(R-g)开始焊接,先将电阻的其中一脚剪短,以放得进去为准,装入两个A层的中间,步骤如下:1. 长脚插入一端;2.将短脚装入另一端;3. 焊接短脚;4. 将长脚剪短,先不焊接。
图六:接地电阻的安装方法。
两侧的输入端电阻(R-in)安装前亦需先剪短电阻的一端,直接焊接于接地电阻后端,步骤如下:1. 将短脚插入接地电阻未焊接的A层孔隙中。
2. 将两个电阻脚与A层焊接在一起。
3. 整圈焊接好后,安装铜线圈,再把R-in的长脚折弯焊接完成。
图七:输入电阻的安装方法。
按照上述作法,再用短线把B层的一端拉出来,即可得到一个4CM直径的Dale级进式VR。
图八:接脚定义图,共有五个接点,若为非共地接法,应有六个引出端子。
最后一段的封印开启这段说明跟VR”能不能用”没有直接关系,不过更改后可以让VR的最后一段能够使用,既然拆都拆了,也可顺便改一改。
可能有人发现,这个VR转到最大声时,其实输入端与输出端还是有电阻值存在的,这是因为转动结构中有一个停止点,不会转完一个圆圈,也因此让C层的接触点无法达到最后一段,改法很简单,将接触点的弹片移动一格即可,如图:图九:开启最后一段的方法。