Для включения контроллера необходимо:
— подключить источник питания установки напряжением 15–24 В к гнездам "+" и на плате блока управления соблюдая полярность;
— подключить кабель интерфейса Centronics к LPT-порту персонального компьютера;
— подключить шаговый двигатель к разъему на плате блока ключей;
— включить источник питания установки;
— включить питание компьютера.
Внимание: все подключения и отключения выполняются только при выключенных компьютере и источнике питания установки. Несоблюдение данного требования может привести к выходу компьютера и (или) блока управления установки из строя.
ЗАДАНИЯ К РАБОТЕ
1. Изучите теоретический материал, посвященный шаговым двигателям, и ответьте на контрольные вопросы, приведенные в конце работы.
2. Изучите устройство и принципы программирования параллельного порта Centronics (см. Приложение). Ответьте на контрольные вопросы, приведенные в конце Приложения.
3. Изучите описание лабораторной установки, ее электрическую схему.
4. Включите лабораторную установку, переведя ее в автономный режим работы (D4 = 1, кабель интерфейса не подключен к адаптеру LPT-порта компьютера).
Напряжение питания установки +15 В. С помощью двухлучевого осциллографа исследуйте используемый в автономном режиме способ формирования импульсов на обмотках ШД. На основании изученного теоретического материала охарактеризуйте этот способ. Определите число шагов ШД, требуемое для поворота вала на 360 градусов.
5. Подключите установку к параллельному порту Centronics персонального компьютера. Используя компилятор языка Паскаль напишите программу, реализующую постоянное вращение ШД в полношаговом однофазном режиме со скоростью 5 шагов в секунду по часовой стрелке без разгона.
6. Выполните задание 5, реализуя вращение вала двигателя на заданное пользователем количество шагов в полношаговом двухфазном режиме против часовой стрелки.
7. Напишите программу, выполняющую вращение вала двигателя в полушаговом режиме против часовой стрелки на 100 шагов и затем на 200 шагов в обратном направлении со скоростью 30 шагов в секунду.
8. Напишите универсальную подпрограмму, выполняющую поворот вала ШД на заданное количество шагов с плавным разгоном до заданной скорости в полушаговом режиме, считая, что частота приемистости используемого двигателя равна 50 Гц. Параметры вращения (количество шагов, скорость, направление) задаются в виде параметров подпрограммы.
9. Плавно увеличивая скорость вращения вала ненагруженного и нагруженного ШД, определите резонансные скорости ШД, на которых работа носит неустойчивый характер.
10. Постройте зависимость максимальной скорости вращения (в шагах в секунду) ненагруженного и нагруженного ШД от напряжения источника питания (в пределах 15–24 В). Объясните полученную зависимость.
СПИСОК КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ
1. Какое устройство называют шаговым двигателем?
2. Где применяются шаговые двигатели?
3. Перечислите достоинства и недостатки ШД.
4. Какие виды шаговых двигателей Вы знаете?
5. Как устроен ШД с переменным магнитным сопротивлением?
6. Как устроен ШД с постоянными магнитами?
7. Какие шаговые двигатели называются гибридными?
8. В чем различие между биполярными и униполярными ШД?
9. Как использовать униполярный ШД в биполярном режиме?
10. Чем определяется момент, создаваемый ШД?
11. Какие способы управления фазами ШД Вам известны?
12. Как реализуется полношаговый режим работы ШД?
13. Как реализуется полушаговый режим работы ШД?
14. Что такое микрошаговый режим работы? В чем его преимущества и недостатки?
15. Как обеспечить вращение ШД с постоянной скоростью?
16. Что такое мертвые зоны ШД?
17. Чем определяется форма тока в обмотках двигателя?
18. Что такое частота приемистости ШД?
19. Как осуществляется разгон шагового двигателя?
20. Какие причины приводят к возникновению резонанса в шаговых двигателях?
21. Какими средствами необходимо бороться с явлением резонанса в ШД?
22. Как организуется коммутация обмоток униполярного ШД?
23. Как организуется коммутация обмоток биполярного ШД?
24. Какие методы используются для защиты ключей, коммутирующих обмотки ШД, от явления самоиндукции?
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ:
1. Ридико Л. Раз-шажок, два-шажок // Схемотехника.- 2001.-№ 7-10.
2. Арменский Е.В., Фалк Г.Б. Электрические микромашины. М.: Высшая школа, 1985.
3. Ивоботенко Б.А. и др. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями. М.: Энергия,1971.
4. Подлипенский B.C., Сабинин Ю.А., Юрчук Л.Ю. Элементы и устройства автоматики./Под ред. Ю.А.Сабинина. Л.: Политехника, 1994.
Автоматизированный оптический спектрометр
Лабораторная работа № 5
ЦЕЛЬ РАБОТЫ:
Изучить принципы построения, программирования и отладки автоматизированных систем сбора и обработки аналого-цифровой информации на основе оптического спектрометра.
ОБОРУДОВАНИЕ:
Макет оптического спектрометра (источник света, держатель образца, монохроматор с шаговым двигателем, фокусирующая оптика, фотодетектор с усилителем), макет устройства управления шаговым двигателем, макет АЦП, макет коммутатора портов (демультиплексора), три регулируемых источника питания 0-30 В, мультиметр, двухлучевой осциллограф, персональный компьютер, соединительные провода, светофильтры-образцы с известными и неизвестными спектрами оптического поглощения.
Рис. 1. Структурная схема макета одноканального оптического спектрометра
Рис. 2. Принципиальная схема макета демультиплексора портов
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ:
Ридико Л. Раз-шажок, два-шажок // Схемотехника.- 2001.-№ 7-10.
Арменский Е.В., Фалк Г.Б. Электрические микромашины. М.: Высшая школа, 1985.
Ивоботенко Б.А. и др. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями. М. Энергия,1971.
Подлипенский B.C., Сабинин Ю.А., Юрчук Л.Ю. Элементы и устройства автоматики./Под ред. Ю.А.Сабинина. Л.: Политехника, 1994.
Интерфейс Centronics и его программирование
Приложение
ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ИНТЕРФЕЙС CENTRONICS
Исторически параллельный интерфейс был введен в персональный компьютер (ПК) для подключения принтера (отсюда и аббревиатура LPT — Line Printer — построчный принтер). Однако впоследствии параллельный интерфейс стал использоваться для подключения других периферийных устройств (ПУ). Базовая разновидность порта позволяет передавать данные только в одном направлении (от ПК к ПУ), однако позднее был разработан ряд стандартов двунаправленной передачи данных.
Адаптер параллельного интерфейса представляет собой набор регистров, расположенных в адресном пространстве устройств ввода/вывода. Количество регистров зависит от типа порта, однако, три из них стандартны и присутствуют всегда. Это регистр данных, регистр состояния и регистр управления. Адреса регистров отсчитываются от базового, стандартные значения которого 3BCh, 378h, 278h.
