步进电机角位移转为直线位移的位置测量与控制系统设计.pdfVIP

目 录 第一章 系统设计的目的及要求1 1.1 设计目的1 1.2 系统设计要求1 1.3 总体设计方案1 第二章 系统硬件构成2 2.1 硬件设计总述2 2.2 硬件模块简介2 第三章 系统软件设计4 3.1 软件设计概述4 3.2 LabVIEW设计总体介绍4 3.3 主要功能模块设计4 第四章 系统调试与总结9 4.1 遇到的问题及解 办法9 4.2 缺陷说明9 4.3 总结10 参考文献11 第1章 第1章 系统设计的目的及要求 1.1 设计目的 　　 在学习和了解虚拟仪器及总线技术与LabVIEW开发平台的基本原理和方法的基 础上，将理论与实践相结合，深入了解虚拟仪器技术及LabVIEW编程技术在工程 见领域的测量与分析的应用，提高将虚拟仪器、测试技术和电子、机械、通讯 等多学科的综合应用能力和实际动手能力。 1.2 系统设计要求 设计一个利用DAQ卡进行数据读写的步进电动机角位移转为直线位移的位置 测量与控制系统。 应用DAQ卡的DI口及AI口采集直线位移的位置信号，通过DAQ卡的DO及AO 出口 控制步进电动机速度与方向； 根据位置反馈信号，来调节步进电动机的运行速度与方向，实现步进电动机 的角位移转为直线位移的位置测量与控制。控制精度为1mm。具体要求如下： 1. 手动控制：可通过实验箱上的按钮来调节指针的位置； 2. 自动控制： 入位置的设定值，可以自动调节步进电机的转速和方向， 使得指针停靠在刻度尺上的给定值； 3. 显示：波形图表、显示控件实时显示当前位置、采样电压、转动方向和校正值。 1.3 总体设计方案 本设计结合步进电机控制技术、数据采集技术和虚拟仪器技术开发了一种基于L 1 abVIEW的步进电机角位移转为直线位移的位置测控系统,该系统采用普通PC 机 为主机，利用图形化可视测试软件LabVIEW为软件开发平台,将步进电机的角位 移转换为刻度尺上的直线位移进行数据采集，实时进行处理、显示。并用以控制 步进电机的速度和方向。 本系统通过传感器得到反映位置信息的模拟电压信号后，经DAQ采集卡送入电 脑进行数字滤波处理，在进行标度变换和非线性校正之后进行显示和控制。 系统数据及其运算通过while循环进行不断采集、更新与运算；时间显示由“格式 化时间/ 日期字符串”在while 中不断刷新实现； 第2章 系统硬件构成 2.1 硬件设计总述 2.1.1 整体结构总述 本系统主要由机电实验平台（包括步进电机控制接口、位置传感器等）、DAQ 数据采集卡和计算机组成,原理框图如图2.1所示。 图2.1 系统整体结构框图 2.1.2 硬件接线要求 2 1. 机电一体化模块 (1) A 、B、C、D端分别连接DAQ的DIO0、DIO1、DIO2、DIO3 ； (2) PI0、PI1端分别连接DAQ的DIO4、DIO5 ； (3) IN0、GND端分别连接DAQ的电源和地端； 2. DAQ调试 打开NI MAX，点击我的系统--设备和接口--NI PCI-6024E”Dev2”-- 测试面板--数字I/O，进行调试，点击开始，DAQ对应口的指示灯亮或灭，说明 DAQ 连接正确可以正常使用。 2.2 硬件模块简介 2.2.1 传感器 当步进电动机运转时，通过传动部分，带动机电平台上的电位器旋转，电位器 出模拟量，通过A/D转换采集数据。电位器 出模拟量与指针位置成近似线性关 系，也就是说，A/D采集的数字量，就反应出指针所指示的位置。 2.2.2 数据采集 将得到的电压送到数据采集卡中进行数据采集，再将数据送入计算机，由计 算机利用软件平台(LabVIEW)进行控制和处理。 数据采集卡（DAQ）主要由多路开关、放大器、采样保持器和A/D转换器等组成 ，它们与定时/计数器、总线接口