基于移动终端的步进电机驱动系统模型研究.pdf

第 期(总第 期)年 月山西电子技术研究与探讨收稿日期:作者简介:周二刚()男山西太原人讲师硕士研究方向:自动化控制技术文章编号:()基于移动终端的步进电机驱动系统模型研究周二刚(山西职业技术学院山西 太原)摘 要:针对物联网系统中对底层步进电机设备进行远程精确控制的需求提出了基于移动终端的步进电机驱动系统模型设计方案使用 构建可在移动终端设备访问的用户端操作界面通过 服务器接收用户的操作指令并向终端设备转发指令的解析与电机驱动电平信号的操作发送采用 平台构建控制终端实现 经试验表明该方案具有对电机状态控制实时精确、系统工作性能稳定、使用便捷等特点为新型移动端物联网应用系统的设计提供了参考关键词:步进电机 移动终端物联网系统中图分类号:.文献标识码:():.:物联网系统中的步进电机技术当前在物联网自动化控制系统的设计与研发过程中普遍使用了以脉冲信号驱动的步进电机作为底层硬件机械的驱动设备与传统的直流电机相比步进电机拥有多组定子极线圈每组定子极呈对角分布给其中一组通电时该组定子极会驱动电机旋转一个固定的角度而通过给各对定子极线圈轮流通电即可控制电机以固定的角度精确旋转(角度误差低于)同时由于每次的旋转驱动均是独立完成因此不存在转动误差的积累问题 在通过物联网系统驱动激光切割机、自动装配生产线、打印喷头等设备进行高精度操作时步进电机以其优秀的控制性能、精确的转动角度与误差自动修正能力得到了广泛的应用而随着 通信网络的普及与物联网技术的不断发展以智能手机、平板电脑为代表的移动终端设备在物联网控制系统中的整合与应用成为未来物联网技术发展的主要趋势因此用户通过移动端设备对步进电机的运动进行精确控制就成为未来物联网系统的重要组成部分 针对以上需求本文构建了基于移动端的步进电机驱动系统模型设计方案探索了通过无线网络实现移动终端到步进电机的信号传输流程与控制信息发送、数据解析以及控制电平 年第 期周二刚:基于移动终端的步进电机驱动系统模型研究输出等环节的具体实现过程 平台与移动 技术在物联网控制系统中实现对硬件设备的控制功能的核心技术是将计算机中的数字信号转换为控制电平并发送至硬件设备接口的机制 该机制的实现需要由同时具备网络通信能力、数据运算处理能力以及功能全面的/接口的硬件平台完成 作为源于英国的新一代民用微型计算机平台以其体积小巧、能耗低、接口丰富的优点被广泛应用于多种类型的中小型物联网项目中同时其强大的软硬件兼容能力与低廉的采购价格也非常适用于注重兼容性与性价比的物联网控制系统原型的设计研发工作中移动 是针对平板电脑、智能手机等设备推出的 页面开发技术其核心为 标准由 所开发的 页面在浏览器兼容性、屏幕自适应、多线程、智能化表单等方面具有优异的表现在为用户提供更强大的数据交互功能的同时还能够提升用户的操作体验 此外从控制系统开发难度与成本投入的角度考虑移动 技术还具备了投入成本低、系统开发与迭代周期短、便于维护等优势 本文所设计的系统模型在确保各项功能稳定可靠的同时从兼顾硬件兼容性与软件实用性的角度出发非常适合选用移动 技术完成用户 界面的开发 系统架构设计与实现原理分析本文所设计的步进电机驱动系统模型如图 所示由移动端浏览器、服务器、控制终端模块和步进电机组 个部分组成其中移动浏览器通过 页面向 服务器以 模式发送数据此类数据用于描述用户所指定控制的步进电机以及需要设置的电机工作状态 服务器用于部署基于 技术开发的 页面为用户提供调用系统功能的操作界面同时移动端模块还能够基于 服务器上的数据库中预先存储的用户信息创建身份验证功能禁止非授权用户任意控制步进电机 服务器在获取到用户发送来的 数据后对其进行格式转换并封装成为 格式的缓存文件为控制终端模块提供控制信息 步进电机组与控制终端模块直接连接基于 平台构建的控制终端模块以定时轮询的方式从 服务器上读取缓存文件中的 数据后解析并获取其中的电机 与状态控制命令在将电机 转换为/接口编号并将状态控制命令转换成电平信号后把信号发送至相应的步进电机即可最终完成步进电机的驱动控制图 系统的组成结构步进电机中的定子极组数被称为相数当前常用的步进电机的相数为 至 相本文中采用了 型 相步进电机与 型控制板完成系统测试 同时对于控制终端模块硬件的选型采用了当前性能最稳定的 版本.移动端与 服务器的数据交互用户使用移动端浏览器访问 服务器提供的(即用户界面)页面并完成不同类型数据的交互操作其中用户身份验证的功能通过 页面中的 控件配合 框架所提供的 加密服务将用户账号以加密后的登录密码字符串发送至服务器端与数据库中的预设信息进行校验后由服务器端根据校验结果对用户的访问请求进行重定向操作而用户对电机控制命令数据的配置与发送则由 页面中 控件与 控件组成的操作界面完成服务器在接收到数据后在把数据转换为 文件的同时还将其存储至数据库中以保留用户的操作日志.控制终端模块从 服务器中获取数据控制终端模块的通信与控制功能均基于 开发框架设计其中从服务器中获取 数据的功能通过 模块访问 服务器所提供的 接口实现而对 数据的解析则基于.方法实现解析完成后的数据为 字典格式通过 提供的()方法即可完成各数据值的读取.控制终端模块对步进电机的状态控制实现对步进电机的驱动与控制首先要在 平台与步进电机控制板之间建立线路连接 提供的 接口与电机控制板引脚的线路连接方式如表 所示 通过 接口向电机控制板发送不同的高低电平信号用于改变步进电机工作状态 在具体控制过程中各个接口的电平发送功能通过 的.方法实现电平信号的发送间隔时间则由.方法进行控制表 接口与控制板引脚的连接方案 接口引脚标识说明电路供电电路接地连接电机 相连接电机 相连接电机 相连接电机 相 关键实现技术分析)用户身份验证信息的加密与发送 /引入 框架 /引入 加密模块 .()./从表单控件中获取用户名 .()./从表单控件中获取密码信息 ()/对密码信息进行 加密 :/封装用户名与加密后的密码 服务器地址/设置服务器 地址.()/向服务器端发送数据)控制终端对 数据的获取与解析基于 平台开发的控制终端上使用 语言完成各项功能./导入 通信模块 /导入 数据处理模块 服务器地址/设置服务器 地址 ()/从服务器端获取数据 .()/解析 格式的数据.(数据项名称)/从解析完成后的数据集中获取数据项)控制终端电平信号的发送 导入时间控制模块.导入引脚控制模块.()设置引脚控制模式为.(.)设置引脚工作模式为信号输出模式 设置引脚序列 设置步进电机正向转动指令电平序列需要设置步进电机反向旋转时序列值为:():基于循环结构从各引脚发出控制电平序列 ():!:.()指定引脚发出高电平:.()指定引脚发出低电平.(.)每个电平之间的间隔时间 结论本研究基于移动物联网技术的发展趋势对步进电机的驱动控制机制进行了创新研究构建了以 服务器、平台为核心的步进电机驱动控制系统模型实现了通过移动终端对步进电机驱动运动状态的远程精准实时控制 同时在该原型的基础上可以根据不同应用场景进行步进电机运动状态及硬件功能的扩展对同类物联网项目的研究具有良好的参考价值参考文献黄河清.步进电机控制技术研究.电子元器件与信息技术():.胡瑞卿刘勇田杰荣.基于 的运动目标检测研究与实现.舰船电子工程():.赵鹏李帅钱美等.步进电机控制系统设计与实现.自动化仪表():.张治谢峰董敏周等.基于 的飞控系统快速原型设计.兵器装备工程学报():.山 西 电 子 技 术 年第 期