otchetuts3lab (СМ-10, Утс, 7 сем, лаба №3)

«Московский государственный техническийуниверситет имени Н.Э. Баумана»(МГТУ им. Н.Э. Баумана)«Специальное машиностроение»СМ-10 «Колёсные Машины»Отчет по лабораторной работе № 3Студент:Иванов М.В.Преподаватель:Смирнов А. А.Группа:СМ10-72Москва, 2018Цель: Изучить принцип действия шагового двигателя и на его примереознакомиться с программным принципом управления.В данной лабораторной работе используется шаговый двигатель (ШД)с постоянными магнитами MOTOTECH S35H2. Данный ШД являетсябиполярным и имеет четыре вывода от двух обмоток.

Шаг этого двигателясоставляет 7,5°, т. е. для совершения полного оборота он должен сделать 48шагов. Для вращения вала ШД на его обмотки необходимо подаватьнапряжение в последовательности, указанной на рис. 1. Следует отметить,что при этом всегда остаются возбуждены обе обмотки – это, так называемое,двухфазное возбуждение. Ротор ШД при смене полярности на обмоткахповорачивается на полшага.Схема лабораторной установки.В настоящее время для выработки управляющей последовательностидля ШД используются электронные схемы, включающие в свой составмикроконтроллер.

Это устройство способно по заданной программеуправлять ШД. Перед началом программирования контроллера необходимопровести вычисления для определения скорости вращения и количествашагов ШД. Скорость вращения ШД регулируется изменением временнойзадержки между шагами ШД. Для этого воспользуемся программойMathCAD.Рисунок - Вычисление параметров вращенияЗатем, приступили к написанию программы в среде «Arduino» дляработы контроллера «Arduino uno», который будет управлятьтранзисторами (ключами) Н-моста.

H-мост позволяет менять полярность вобмотке ШД. Так как обмотки две, то и управление происходит двумя Нмостами.В самом начале программы дали названия для констант, которые вдальнейшем понадобятся для нумерации портов управления и обращения кним. Затем назначили рабочие порты, обращаясь к их номерам при помощиданных ранее названий.Управляющая программа для загрузки на микроконтроллер:Рисунок - Управляющая программаЗатем, приступили к написанию основной части программы, которуюможно разделить на четыре части. В каждой части происходит управлениевыходными каналами, которые управляют Н-мостом, который меняетполярность на обмотке.

Между каждой частью делаем задержку времени довыполнения следующей части. Каждая часть - это полушаг электромотора(Две части = шаг, Четыре части = два шага)Рисунок - Управляющая программаДля проверки правильности программирования необходимого законауправления для ШД с помощью устройства аналого-цифровогопреобразования (АЦП) L-Card E14-140M записывается управляющаяпоследовательность импульсов, подающаяся на одну из обмоток ШД. Длязаписи сигналов с АЦП используется программа LGraph2Далее проверяется данная программа на установке. Послеположительного результата, записываются данные в текстовом документе истроится график управляющих импульсов.Рисунки - Управляющая последовательность на обмотке ШДПроанализировав полученные графики можно заметить, что периодсигнала в два раза больше, чем вычисленный в программе.

Это связано спринципом работы и управления биполярным шаговым двигателем. Надвух соседних шагах, например шаг 1/2 и 2, полярность на контактах 1А и1В совпадает, следовательно и период сигнала на графике в два разабольше (Рисунок 10):Рисунок - Управляющая последовательность для биполярного ШДЗатем, необходимо было самостоятельно создать программу в средеMathCAD или MATLAB (Рисунок 11) для анализа импульсов: подсчетачисла импульсов, числа импульсов на прямом и обратном ходе, ихдлительность, полного времени прямого и обратного хода. Также, сравнитьполученные значения со значениями, заданными в программе длямикроконтроллера.Рисунок - Нахождение характеристик импульсовТаким образом, после выполнения данных команд, MATLAB определилнеобходимые нам данныеКак уже было сказано ранее, период сигнала (dt, dt1) получился в двараза больше, чем вычисленный в программе, следовательно нужноподелить его на 2.

Количество импульсов (c, k) же, следовательно, нужнонаоборот умножить на 2.В приведенной ниже Таблице , можно сравнить полученные приизучении графика АЦП параметры с значениями заданными в программедля микроконтроллера.ПараметрЗначение изпрограммы-Значения изграфика1626-1646-32721493150017731800Время прямого хода, с4,84,85Время обратного хода, с5,75,98Число импульсов на прямомходеЧисло импульсов наобратном ходеОбщее число импульсовДлительность импульсов напрямом ходе, мксДлительность импульсов наобратном ходе, мксТаблица - Сравнение полученных значенияВыводВ данной лабораторной работе нами были изучены принцип работы иустройство шагового двигателя, а также была написана программа дляработы микроконтроллера на базе Arduino.

Снятие значений ключевых точекдля обработки полученных графиков производилось с помощью программыMathLAB, и привело к отличию рассчитанных величин от заданных. Такжепогрешность может возникать при преобразовании устройством АЦПаналогового сигнала в цифровой..