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正文內(nèi)容

基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-文庫吧資料

2024-09-03 15:02本頁面
  

【正文】 置),絕對位置時(shí)有極限的,其極限時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的范圍,超越了這個(gè)極限就應(yīng)報(bào)警。 步進(jìn)電機(jī)的位置控制 步進(jìn)電機(jī)的位置控制,指的是控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)從一個(gè)位置精確地運(yùn)行到另一個(gè)位置,步進(jìn)電機(jī)的位置控制是步進(jìn)電機(jī)的一大優(yōu)點(diǎn),它可以不用借助位置傳感器而只需要簡單的開環(huán)控制就能達(dá) 到 足夠的位置精度,因此應(yīng)用很廣。 一、 軟件延時(shí)法:改變延時(shí)的時(shí)間長度就可以改變輸出脈沖的頻率,但這種方法 CPU 長時(shí)間等待,占用大量的機(jī)時(shí),因此沒有實(shí)踐價(jià)值。 四、 控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向。 二、 因?yàn)槲覀冇懻摰氖侨嗔牡墓ぷ鞣绞?,所? 和 接高電平, 接低電平。)以防強(qiáng)功率的干擾信號反串進(jìn)主控系統(tǒng)。 總之,只要按一定的順序改變 8713 脈沖分配器的 13 腳~ 15 腳 三位通電的狀況,即可控制步進(jìn)電機(jī)依選定的方向步進(jìn)。 步進(jìn)電機(jī)與微型機(jī)的接口電路 由于步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流較大,所以微型機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的連接都需要專門的接口及驅(qū)動(dòng)電路。本例選用單時(shí)鐘輸入方式, 8713 的 3 腳為步進(jìn)脈沖輸入端, 4 腳為轉(zhuǎn)向控制端,這兩個(gè)引腳的輸入均由單片機(jī)提供和控制,選用對三相步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行六拍方式控制,所以 6 腳接高電平, 7 腳接地。 8713 是屬于單極性控制,用于控制三相和四相步進(jìn)電機(jī),我們選擇的是三相六拍工作方式。 軟件法在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中,要不停地產(chǎn)生控制脈沖,占用了大量的 CPU 時(shí)間,可能使單片機(jī)無法同時(shí)進(jìn)行其他工作(如監(jiān)測等),所以,人們更喜歡用硬件法。 方向控制 步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與內(nèi)部繞組的通電順序相關(guān)。 TTL 0 ~ 5V CMOS 0 ~ 10V 接通和斷開時(shí)間可用延時(shí)的辦法控制。 三、 根據(jù)步距角的大小及實(shí)際走的步數(shù),只要知道初始位置,便可知道步進(jìn)電 機(jī)的最終位置。 圖 細(xì)分驅(qū)動(dòng)器 原理圖 7 第四章 步進(jìn)電機(jī)的單片機(jī)控制 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)組成 圖 用微型機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)原理系統(tǒng)圖 與傳統(tǒng)步進(jìn)控制器相比較有以下優(yōu)點(diǎn): 一、 用微型機(jī)代替了步進(jìn)控制器把并行二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成串行脈沖序列,并實(shí)現(xiàn) 方向控制。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速越高,力距越大則要求電機(jī)的電流越大,驅(qū)動(dòng)電源的電壓越高。 6 為盡量提高電機(jī)的 動(dòng)態(tài)性能,將信號分配、功率放大組成步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源。平均電流越大電機(jī)力矩越大,要達(dá)到平均電流大這就需要驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)盡量克服電機(jī)的反電勢。 功率放大 功率放大是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最為重要的部分。 信號分配 很多 生產(chǎn)的感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)以二、四相電機(jī)為主,二相電機(jī)工作方式有二相四拍和二相八拍二種,具體分配如下:二相四拍為 AAB? AB? B BA ,步距角為 度;二相八拍為 ABAB ?? B A A B B A B ABA? ,步距角為 度。以機(jī)座號(電機(jī)外徑)可分為: 42BYG(BYG 為感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)代號)、 57BYG、 86BYG、110BYG、(國際標(biāo)準(zhǔn)),而像 70BYG、 90BYG、 130BYG 等均為國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。例如:四相,八 拍 運(yùn)行( AABBBCCCDDDAA) 完全可以采用二相八拍運(yùn)行方式 .不難發(fā)現(xiàn)其條件為 C=A ,D=B . 為了方便使用,靈活改變電機(jī)的一個(gè)二相電機(jī)的內(nèi)部繞組與四相電機(jī)完全一致,小功率電機(jī)一般直接接為二相,而功率大一動(dòng)態(tài)特點(diǎn),往往將其外部接線為八根引線(四相),這樣使用時(shí),既可以作四相電機(jī)使用,可以作二相電機(jī)繞組串聯(lián)或并聯(lián)使用 。一個(gè)四相電機(jī)可以作四相運(yùn)行,也可以作二相運(yùn)行。因永磁體的存在,該電機(jī)具有較強(qiáng)的反電勢,其自身阻尼作用比較好,使其在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動(dòng)小。 因此,電機(jī)有效體積越大,勵(lì)磁安匝數(shù)越大,定轉(zhuǎn)子間氣隙越小,電機(jī)力矩越大,反之亦然。 I為勵(lì)磁繞阻安匝數(shù)(電流乘匝數(shù)) R為磁阻。只要符合這一條件我們理論上可以制造任何相的步進(jìn)電機(jī),出于成本等多方面考慮,市場上一般以二、三、四、五相為多。 不難推出:電機(jī)定子上有 m相勵(lì)磁繞阻,其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏移1/m,2/m……(m 1)/m,1。往往采用AABBBC- CCAA這種導(dǎo)電狀態(tài),這樣將原來每步 1/3T 改變?yōu)?1/6T。而方向由導(dǎo)電順序決定。 如按 A, C, B, A……通電, 電機(jī)就反轉(zhuǎn)。如 C相通電, A, B 相不通電,齒 3 應(yīng)與 C對齊,此時(shí)轉(zhuǎn)子又向右移過 1/3T,此時(shí)齒 4與 A偏移為 1/3T對齊。就是 A,齒 5 就是齒 1)下面是定轉(zhuǎn)子的展開圖: 圖 定轉(zhuǎn)子的展開圖 、旋轉(zhuǎn): 4 如 A 相通電, B, C 相不通電時(shí),由于磁場作用,齒 1 與 A 對齊,(轉(zhuǎn)子不受任何力以下均同)。 0、 1/3T、 2/3T,(相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以 T 表示),即 A與齒 1相對齊, B 與齒 2向右錯(cuò)開 1/3 , C 與齒 3向右錯(cuò)開 2/3T, A39。 圖 步進(jìn)電機(jī)的外觀圖 本文研究內(nèi)容 本設(shè)計(jì)主要是研究基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制,采用單片機(jī) AT89C51 和脈沖分配器PMM8713 控制步進(jìn)電機(jī)在三相六拍工作方式下的啟??刂?,正反轉(zhuǎn)控制和加減速控制,以實(shí)現(xiàn)基于步進(jìn)電機(jī)的 XY 工作臺(tái)兩點(diǎn)間的位移控制。步進(jìn)電機(jī)往后經(jīng)過不斷改良,使得今日步進(jìn)電機(jī)已廣泛運(yùn)用在需要高定位精度、高分解能、高響應(yīng)性、信賴性等靈活控制性高的機(jī)械系統(tǒng)中。 1950 年后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在步進(jìn)電機(jī)上,對于數(shù)字化的控制變得更為容易。本設(shè)計(jì)的主要研究對象就是開環(huán)伺服系統(tǒng)中最器件 —— 步進(jìn)電機(jī)。該系統(tǒng)可應(yīng)用于步進(jìn)電機(jī)在機(jī)電一體多數(shù)場合。現(xiàn)今已有如步進(jìn)電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)器為一體的步進(jìn)電機(jī)控 AT89C51 和脈沖分配器 PMM8713 完成步進(jìn)
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