基于步进电机角度测量与其在帆板控制系统中应用

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1、应用技DOI：10．3969，j．issn．1009-9492．2012．07．040基于步进电机的角度测量及其在帆板控制系统中的应用余金栋(广东建设职业技术学院，广东广州510440)摘要：设计了一种新型角度测量装置，由AVR微处理器驱动步进电机带动光电传感器搜索被测对象并跟踪锁定，通过步数和电机的步距角计算转角，将其运用到帆板控制系统取得良好的效果。与传统的阻抗式、脉冲计数式角度传感器相比，新型角度测量装置具有完全非接触的优点，可实现高度智能化，推广前景广阔。关键词：角度传感器；步进电机；光电传感器；AVR微处理器中图分类号：TP212．6文献标识码：A文章编号：1009

2、—9492(2012)07—0129一O3AngleMeasurementMethodBasedonStepperMotorandItsApplicationintheWindsurfingControlSystemYUJin—dong(GuangdongConstructionVocationalInstitute，Guangzhou510440，China)Abstract：Thispaperdesignsanewanglemeasuringdevice，inwhichthephotoelectricsensorsfixedonthesteppermotorarecont

3、rolledbyAVRmicroprocessor．Whenobjectsearchandtrackarelocking，theanglecanbecalculatedbythenumberofstepsandthesin~estepangleofthemotor．Byusingofthisdevice，thewindsurfingcontrolsystemachievesgoodresult．Comparedwiththetraditionalimpedanceorpulsecountinganglesensor，thenewanglemeasuringdevicehasa

4、completelynon-contactadvantageandCaBbehighlyintelligent，whichhasgoodandbroadpromotionprospects．Keywords：anglesensor；steppermotor；photoelectricsensor；AVRmicroprocessor2011年全国大学生电子设计竞赛F题要求设当间距d=10cm时，通过操作键盘控制风力大小，计一套帆板控制系统，根据题目要求的技术参数使帆板转角0稳定在45。±5。范围内。要求控制过程指标，采用步进电机和光电传感器设计了一种新在l0秒内完成，实时显示0

5、，并由声光提示，以型角度测量装置，在AVR单片机控制下实现主动便进行测试。发挥部分要求间距d=10cm时，通过搜寻帆板的位置并根据电机步数值计算帆板的转键盘设定帆板转角，范围为0—60。，在5秒内达角。该方法用于帆板转角测量和位置控制，具有到设定值，并实时显示0，最大误差的绝对值不超快速、灵敏、准确、非接触等特点。过5o等[。1帆板控制系统的设计要求角度检测信号竞赛题目要求设计并制作一个帆板控制系统，通过对风扇转速的控制，调节风力大小，改变帆板转角0，如图1所示。题目分为基本和发挥要求，其中基本要求：(1)用手转动帆板时，能够数字显示帆板的转角0，显示范围为0～60。，分辨力

6、为2。，绝缘误差≤5。；(2)当间距d=10cm时，通过操作键盘控制风力大小，使帆板转角能图1帆板控制系统示意图够在060。范围内变化，并要求实时显示；(3)收稿13期：2012—03一O1匕技术题目要求设计的帆板控制系统是一个机电控构如图2所示。帆板倾角受风机的风力和重力控制系统，系统功能首先是能够对帆板的倾斜转角制，传感器的摆动杆由步进电机驱动，它们有各实时测量并显示，然后是能够控制风扇电机的转自的转轴，相互分离，始终对齐。程序设计上把速，从而控制风力大小，使帆板达到设定的倾圆周上每一个步距角对应的步点进行编号，在追角，因此这是一个闭环反馈控制系统，需要合理踪过程中记录锁

7、定时电机的步点值，通过步点编设计角度检测电路和数字控制算法。号和步距角相乘计算帆板的转角。2角度测量与帆板控制系统设计步进2．1角度测量的一般方法和特点用于角度测量的传感器可根据待测量角度调制的物理参数不同划分为以下类型：微加速度型、磁阻式、电解液式、旋转变压器型和光电编码式等，其中微加速度型、磁阻式、电解液式是用角度位移变化量对阻抗进行调制，通过电桥电路转换为电压量输出再经过放大滤波、模数光电传感器转换等调理电路送入测量装置的微处理器进行图2角度测量装置结构图计算的。例如SCA61T型微加速度传感器通