4. Компьютер, совместимый с ibm pc, с установленной картой интерфейса коп;

5. Источник питания PPS-1022;

6. Кабель интерфейса коп.

PPS-1022 является универсальным профессиональным программно управляемым источником питания. Он предназначен для использования в автоматизированных контрольно-измерительных системах для испытаний промышленной продукции и научных исследований. С его помощью достаточно просто могут быть организованы такие стандартные процедуры исследования полупроводниковых приборов, как измерение вольт-амперных и вольт-фарадных характеристик.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ PPS-1022

Прибор может работать в режиме ручного и автоматического управления.

Для управления прибором от компьютера в его конструкции предусмотрен интерфейс GPIB (general purpose interface bus) – отечественный аналог «канал общего пользования».

Прибор обеспечивает выполнение функций интерфейса в соответствии со стандартом IEEE 488.1.

Источник питания имеет два диапазона выходных напряжений и токов:

Диапазон	Диапазон напряжения, V	Разрешение по напряжению, mV	Максимальный ток, А	Разрешение по току, mA
Low	0  30	10	0  3	1
High	0  60	20	0  1,5	1

Прибор обеспечивает работу в режимах стабилизации напряжения и тока.

Предусмотрен режим защиты нагрузки от превышения заранее заданных значений напряжения и тока.

Источник питания обеспечивает управление по интерфейсу GPIB в соответствии с системой команд, приведенной в таблице:

Система команд КОП источника питания

Команда	Тип данных	Вход/Выход
CALCHNL	Integer	Input
OCP	Integer	Input
OUT	Integer	Input
OVP	Integer	Input
Команды управления
VSET	Real	Input
ISET	Real	Input
OVSET	Real	Input
ADDRESS	Integer	Input
Команды опроса
VOUT?	Real	Output
IOUT?	Real	Output
VSET?	Real	Output
ISET?	Real	Output
OVSET?	Real	Output
STATUS?	ASCII	Output
ERROR?	ASCII	Output
Команды калибровки
VOFF	Real	Input
VFS	Real	Input
IOFF	Real	Input

Примечания: 1. Input – входные данные по отношению к источнику питания;

Output – выходные данные по отношению к источнику питания.

Сообщение о статусе

В приборе имеется регистр статуса (состояния) для отчета о рабочих условиях источника питания. Регистр состояния состоит из восьми бит, каждый из которых может принимать состояния «правда» - «1» и «ложь» - «0». Опрос регистра состояния возможен в любой момент в течение работы источника.

Для получения от источника питания регистра состояния необходимо передать ему команду «STATUS?»

Регистр состояния передается в ASCII формате и требует преобразования в бинарный код. Каждый бит связан с соответствующим параметром источника питания. Источник питания передает в КОП два байта в ASCII формате и два байта окончания передачи: «перевод строки» и «возврат каретки».

Структура слова состояния

	Биты регистра состояния
	b7	b6	b5	b4	b3	b2	B1	b0
0	BEEP OFF	HIGH RNG	CV MODE	0	0	OCP OFF	OUT ON	No Error
1	BEEP ON	LOW RNG	CC MODE	OV	OC	OCP ON	OUT OFF	Error

Пояснение к таблице

Бит 7 – Звуковой сигнал выключен (0) или включен (1);

Бит 6 – Означает, что включен высокий диапазон (0) или низкий (1);

Бит 5 – Показывает в каком режиме работает источник питания стабилизации напряжения (0) или стабилизации тока (1);

Бит 4 – Включилась защита по перенапряжению (1);

Бит 3 – Включилась защита по току (1);

Бит 2 – Включен (1) или выключен (0) режим защиты по току;

Бит 1 – Выход включен (1) или выключен (0);

Бит 0 – Была ошибка.

ПРОГРАММИРОВАНИЕ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

1. Включение выхода

После включения выход источника питания находится в состоянии «выключено». Для включения выхода необходимо подать команду OUT1, для выключения OUT0.

Для проверки включен выход или нет используйте команду опроса регистра состояния.

2. Установка напряжения

Для установки выходного напряжения необходимо подать команду VSET. Величина выходного напряжения задается в вольтах. Выходное напряжение будет равно запрограммированному, если выходной ток не превышает заданной величины ограничения тока. Установленное напряжение будет также округлено к ближайшему…

Например, для программирования источника питания на 16,23 вольта необходимо подать команду:

VSET 16.23

Для чтения запрограммированной величины напряжения из источника питания следует подать запрос:

VSET?

Затем адресовать источник питания как «источник» и принять строку с величиной напряжения.

Для чтения установившейся величины напряжения из источника питания следует подать запрос:

VOUT?

Затем адресовать прибор как «источник» и принять строку с величиной напряжения.

3. Программирование защиты по напряжению

В некоторых случаях бывает необходимо защитить нагрузку от высокого напряжения. Для этого в источнике предусмотрен режим защиты от перенапряжения. Когда напряжение превышает заранее заданную величину, выход источника питания отключается.

Для того, чтобы запрограммировать величину перенапряжения, необходимо подать команду OVSET.

Например, для программирования максимальной величины напряжения 18 вольт, отсылаем в прибор команду:

OVSET 18

Для чтения запрограммированной величины ограничения напряжения из источника питания следует подать запрос:

OVSET?

Затем адресовать источник питания как «источник» и принять строку с величиной напряжения ограничения.

4. Установка тока

Величина выходного тока источника питания устанавливается командой ISET. Величина тока задается в амперах. Например, для программирования тока величиной 1,6 ампера необходимо подать команду:

ISET 1.6

Операция выполняется в случае работы источника в режиме стабилизации тока. Когда источник работает в режиме стабилизации тока, реальный ток соответствует запрограммированному.

Для того, чтобы прочитать запрограммированную величину тока из прибора, необходимо подать запрос:

ISET?

и адресовать прибор как «источник».

Для чтения установившейся величины тока из источника питания следует подать запрос:

IOUT?

Затем адресовать прибор как «источник» и принять строку с величиной тока.

5. Программирование защиты по току

Программирование защиты по току позволяет защитить нагрузку от избыточного тока. Защита по току не может быть использована в случае работы источника в режиме стабилизации тока, так как защита отключит выход. Для включения защиты необходимо подать команду:

OCP 1

Для выключения:

OCP 0

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

5. Изучить методы организации управления источником питания посредством интерфейса КОП.

6. Написать программу для управления источником питания и контроля его режимов работы.

7. С помощью компьютера запрограммировать источник на режим измерения, заданный преподавателем.

8. Организовать циклическое управление источником питания с изменением напряжения (или тока) по закону, заданному преподавателем.

ЛИТЕРАТУРА

3. PPS Series. Linear Programmable Power Supply. User’s Manual. Motech.

4. ГОСТ 26.003-80. Интерфейс с байт последовательной бит параллельной передачей информации.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4 ИЗУЧЕНИЕ ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучить шаговые двигатели, и методы управления ими.

ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1. Компьютер, совместимый с IBM PC;

2. Шаговый двигатель со схемой управления.

ШАГОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Шаговые двигатели служат для преобразования электрических импульсов напряжения в дискретные (скачкообразные) угловые или линейные перемещения — шаги. Они широко применяются в системах программного управления электроприводами.

Роторы шаговых -двигателей имеют явнополюсное исполнение. Они подразделяются на активные (имеющие обмотку возбуждения или постоянные магниты) и пассивные (реактивные). При активном роторе можно получить относительно большие моменты, а при роторе с постоянными магнитами можно обеспечить его фиксацию при обесточенных обмотках.

На статоре шагового двигателя располагаются одна или несколько обмоток — обмоток управления. Эти обмотки могут быть сосредоточенными или распределенными. Они поочередно в определенной последовательности получают сигнал от электронного коммутатора.

Существует большое разнообразие шаговых двигателей. Принцип их работы рассмотрим на примере реактивного шагового двигателя с сосредоточенной обмоткой -на статоре (рис. 39.10). На статоре этого двигателя располагаются

Рис. 1. Реактивный шаговый двигатель с сосредоточенной обмоткой на статоре и двухполюсным ротором

три обмотки, каждая из которых состоит из двух катушек, размещенных на диаметрально противоположных выступах (полюсах). Ротор имеет только два

полюса, выполненных из магнитомягкого материала. При подаче сигнала от электронного коммутатора на первую обмотку ротор займет положение, совпадающее с осью этой обмотки (рис. 1). Если затем, не отключая первую обмотку, подключить еще вторую обмотку, так чтобы соседние выступы, статора имели противоположную полярность, то ротор повернется на 30° и займет положение, показанное на рис. 1,6. После этого отключается первая обмотка и ротор поворачивается еще на 30°, занимая положение, совпадающее с осью второй обмотки (рис. 1в). Далее подключится третья обмотка, и ротор повернется еще на 30° и т.д. У такого двигателя за один оборот ротор может сделать 12 шагов.

Если ротор двигателя выполнить четырехполюсным, то при рассмотренной выше очередности включения обмотки шаги будут равны 15° (рис. 2), н за один оборот их будет сделано 24.

Рис. 2. К принципу действия реактивного шагового двигателя с сосредоточенной обмоткой на статоре н четырехполюсным ротором

Дальнейшее увеличение числа шагов двигателя за один оборот можно получить увеличением числа полюсов ротора. Для этой же цели иногда статоры выполняют из не скольких смещенных в пространстве пакетов, располагаемых в одном корпусе. Роторы для всех пакетов размещаются на одном валу и пространственного сдвига не имеют.

Рабочие свойства шаговых двигателей характеризуются следующими величинами:

1. отрабатываемым шагом;

2. предельной частотой импульсов", при которой к началу следующего шага переходный процесс от предыдущего шага успевает закончиться;

3. частотой приемистости, т.е. максимальной частотой импульсов, при которой возможен пуск без выпадания ротора из синхронизма (без потери шагов);

Полюса ротора при работе ШД ориентируются вдоль осей возбужденных

зубцов статора.

При возбуждении фаз ШД токами полярности, указанной в табл. 1, ротор, следуя за осью и. с. статора, совершает шаги, каждый из которых равен одному зубцовому делению статора.

Номер фазы ШД	Порядковый номер управляющего импульса
	1	2	3	4	5	6
1	+	+	—	—	+	+
2	—	+	+	—	—	+

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

Использованный в лабораторной работе шаговый двигатель является активным двухполюсным двигателем.

Он имеет ротор с постоянным магнитом и две обмотки возбуждения. Фотография его внутренней конструкции приведена на рис.3.

Рис. 3 Конструкция шагового двигателя

Управление двигателем осуществляется от компьютера с помощью специальной схемы. Схема позволяет программно включать и выключать каждую из обмоток двигателя, а также изменять полярность их включения. Управление схемой осуществляется выводом в порт принтера (378h) управляющего слова. Структура управляющего слова приведена в таблице:

	Биты управляющего слова
Логический уровень	b0	b1	b2	b3	b4	b5	b6	b7
0	Полюс 1, выключен	Полярность полюса 1 —	Полюс 2 выключен	Полярность полюса 2 —	X	X	X	X
1	Полюс 1 включен	Полярность полюса 1 +	Полюс 2 включен	Полярность полюса 2 +	X	X	X	X

Примечание: X - произвольное состояние. ЗАДАНИЕ

1. Разработать алгоритм управления шаговым двигателем.

2. Разработать программу, позволяющую управлять двигателем с различными скоростями и направлениями вращения.

3. Определить основные параметры шагового двигателя: шаг, предельную частоту импульсов, максимальную скорость вращения.

4. Разработать программу, осуществляющую вращение двигателя по закону, заданному преподавателем.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Назовите известные вам типы шаговых двигателей.

2. К какому типу двигателей относится изучаемый в работе?

3. Объясните принцип действия шагового двигателя.

4. Объясните алгоритм управления шаговым двигателем. *

ЛИТЕРАТУРА

1. Шаговые электродвигатели для систем автоматики (Обзор). М. 1971.

2. А.Епанщиков, В.Епанщиков. Программирование в среде Turbo Pascal 7.0 -М: "Диалог-МИФИ", 1995.

26