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楼主: eagler8

【Arduino】108种传感器模块系列实验(资料+代码+图形+仿真)

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 楼主| 发表于 2019-8-13 20:39:30 | 显示全部楼层

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 楼主| 发表于 2019-8-14 08:05:06 | 显示全部楼层

达林顿管
又称复合管。他将两个三极管串联,以组成一只等效的新的三极管。这只等效三极管的放大倍数是原二者之积,因此它的特点是放大倍数非常高。达林顿管的作用一般是在高灵敏的放大电路中放大非常微小的信号,如大功率开关电路。在电子学电路设计中,达林顿接法常用于功率放大器和稳压电源中。

图示ULN2003,内部是7个达林顿管(比ULN2803少一个达林顿管),可以看出来,每个达林顿管是两个三极管组合起来了,相当于一个NPN三极管。IN端加控制电压,OUT端接负载,输出是低电平有效。

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 楼主| 发表于 2019-8-14 08:49:53 | 显示全部楼层

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 楼主| 发表于 2019-8-14 09:12:45 | 显示全部楼层


ULN2003驱动板
外形尺寸:31×35mm
使用ULN2003大功率达林顿芯片驱动步进电机;
A、B、C、D发光二极管指示四相步进电机工作时的状态;
配有步进电机的标准接口,使用时可直接插拨

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 楼主| 发表于 2019-8-14 09:28:49 | 显示全部楼层

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 楼主| 发表于 2019-8-14 09:31:11 | 显示全部楼层

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 楼主| 发表于 2019-8-14 10:10:16 | 显示全部楼层

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 楼主| 发表于 2019-8-14 10:12:17 | 显示全部楼层

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 楼主| 发表于 2019-8-14 10:43:35 | 显示全部楼层
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电机,是现代数字程序控制系统中的主要执行元件,应用极为广泛。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。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。虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能像普通的直流电机,交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。步进电机作为执行元件,是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,在各个国民经济领域都有应用。

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 楼主| 发表于 2019-8-14 11:03:07 | 显示全部楼层

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 楼主| 发表于 2019-8-14 11:09:13 | 显示全部楼层

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 楼主| 发表于 2019-8-14 11:19:59 | 显示全部楼层


电机名称:减速永磁步进电机
电机型号:28BYJ-48
驱动电压:5V
驱动方式:四相八拍
齿轮减速比:1/64
采用ULN2003驱动,使用方便
优质步进电机,带齿轮减速,噪音极低,运转平稳
5V即可驱动,方便单片机开发者使用
开放性接口,也可用通过本板驱动其他步进电机
适用于51/AVR/Arduino/ARM等各种平台,机器人设计开发必备

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 楼主| 发表于 2019-8-14 11:46:52 | 显示全部楼层
4 相永磁式
28BYJ-48 的内部结构示意图  所示。先看里圈,它上面有 6 个齿,分别标注为 0~5,这个叫做转子,顾名思义,它是要转动的,转子的每个齿上都带有永久的磁性,是一块永磁体,这就是“永磁式”的概念。再看外圈,这个就是定子,它是保持不动的,实际上它是跟电机的外壳固定在一起的,它上面有 8 个齿,而每个齿上都缠上了一个线圈绕组,正对着的 2 个齿上的绕组又是串联在一起的,也就是说正对着的2 个绕组总是会同时导通或关断的,如此就形成了 4 相,在图中分别标注为 A-B-C-D,这就是“4 相”的概念。

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 楼主| 发表于 2019-8-14 11:50:10 | 显示全部楼层

28BYJ-48工作原理
假定电机的起始状态,逆时针方向转动,起始时是 B 相绕组的开关闭合,B 相绕组导通,那么导通电流就会在正上和正下两个定子齿上产生磁性,这两个定子齿上的磁性就会对转子上的 0 和 3 号齿产生最强的吸引力,就会如图所示的那样,转子的 0 号齿在正上、3 号齿在正下而处于平衡状态;此时我们会发现,转子的 1 号齿与右上的定子齿也就是 C 相的一个绕组呈现一个很小的夹角,2 号齿与右边的定子齿也就是 D 相绕组呈现一个稍微大一点的夹角,很明显这个夹角是 1 号齿和 C 绕组夹角的 2 倍,同理,左侧的情况也是一样的。

接下来,把 B 相绕组断开,而使 C 相绕组导通,那么很明显,右上的定子齿将对转子 1 号齿产生最大的吸引力,而左下的定子齿将对转子 4 号齿,产生最大的吸引力,在这个吸引力的作用下,转子 1、4 号齿将对齐到右上和左下的定子齿上而保持平衡,如此,转子就转过了起始状态时 1 号齿和 C 相绕组那个夹角的角度。

再接下来,断开 C 相绕组,导通 D 相绕组,过程与上述的情况完全相同,最终将使转子2、5 号齿与定子 D 相绕组对齐,转子又转过了上述同样的角度。

那么很明显,当 A 相绕组再次导通,即完成一个 B-C-D-A 的四节拍操作后,转子的 0、3 号齿将由原来的对齐到上下 2 个定子齿,而变为了对齐到左上和右下的两个定子齿上,即转子转过了一个定子齿的角度。依此类推,再来一个四节拍,转子就将再转过一个齿的角度,8 个四节拍以后转子将转过完整的一圈,而其中单个节拍使转子转过的角度就很容易计算出来了,即 360 度/(8*4)=11.25 度,这个值就叫做步进角度。而上述这种工作模式就是步进电机的单四拍模式——单相绕组通电四节拍。

具有更优性能的工作模式,那就是在单四拍的每两个节拍之间再插入一个双绕组导通的中间节拍,组成八拍模式。比如,在从 B 相导通到 C 项导通的过程中,假如一个 B 相和 C 相同时导通的节拍,这个时候,由于 B、C 两个绕组的定子齿对它们附近的转子齿同时产生相同的吸引力,这将导致这两个转子齿的中心线对比到 B、C 两个绕组的中心线上,也就是新插入的这个节拍使转子转过了上述单四拍模式中步进角度的一半,即 5.625度。这样一来,就使转动精度增加了一倍,而转子转动一圈则需要 8*8=64 拍了。另外,新增加的这个中间节拍,还会在原来单四拍的两个节拍引力之间又加了一把引力,从而可以大大增加电机的整体扭力输出,使电机更“有劲”了。

除了上述的单四拍和八拍的工作模式外,还有一个双四拍的工作模式——双绕组通电四节拍。其实就是把八拍模式中的两个绕组同时通电的那四拍单独拿出来,而舍弃掉单绕组通电的那四拍而已。其步进角度同单四拍是一样的,但由于它是两个绕组同时导通,所以扭矩会比单四拍模式大,在此就不做过多解释了。

八拍模式是这类 4 相步进电机的最佳工作模式,能最大限度的发挥电机的各项性能,也是绝大多数实际工程中所选择的模式。

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 楼主| 发表于 2019-8-14 11:58:07 | 显示全部楼层

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