技術(shù)文章
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LabJack 數(shù)據(jù)采集卡可用于控制各種類型的電機，包括步進電機和PID 控制器
LabJack 設備可用于控制各種類型的電機，包括步進電機和PID 控制器。此外，LabJack 設備可以輸出 PWM 信號，用于精確的占空比控制、電壓調(diào)節(jié)和電機速度控制，以在低速時實現(xiàn)最大扭矩。 weeaffairs.com
將步進電機連接到 T 系列 LabJack數(shù)據(jù)采集卡的方法
設備
要使用 LabJack 成功連接和操作步進電機，您需要以下材料：
帶 USB、以太網(wǎng)或 WiFi 的計算機
LabJack T4 或 T7
PS12DC - 電源開關(guān)板
單極步進電機
PS12DC 每通道可處理高達 28V 的 750mA 電流，因此大多數(shù) NEMA17 單極步進電機都可以工作。始終使用 PS12DC 數(shù)據(jù)表驗證電機額定值。
雙極電機將無法工作，因為它們需要 2 組 H 橋，而 PS12DC 只是一個高側(cè)開關(guān)器件，因為它使用 P 溝道 MOSFET。
電源
這里我們將使用 12VDC，但任何不超過 PS12DC 額定值的都可以
連接線
基本連接
首先按照PS12DC 數(shù)據(jù)表中的說明將 PS12DC 連接到您的 LabJack 。如上所述，一個普通的兩相單極步進電機應該總共有六個引線，每個相位有兩個線圈端和中心抽頭。將其中一相的兩個線圈端連接到 PS12DC 上的 S0 和 S1，并將線圈的中心抽頭連接到 GND1。同理，將另一相的兩個線圈端接S2、S3，接第二相的中心抽頭GND2。然后，將 VS1 連接到 VS2，將 GND1 連接到 GND2。最后，VS1接12V電源正極，GND1接12V電源負極。
筆記：可以使用位于 PS12DC 同一塊中的任何一對 S 通道并具有相同的操作。默認的 LUA 腳本 unipolar_full_step.lua 和 unipolar_half_step.lua 使用 S0+S1 和 S4+S5 作為 I/O 通道，所以在加載和使用它之前確保用您的應用程序特定的 S 通道更新 LUA 腳本。
PS12DC 的每個 S 通道對應一條 LabJack 數(shù)字 I/O 線。通過將給定 S 通道的相應 I/O 線設置為高電平，來自電源的 12V 將被引導通過該 S 通道。因此，用戶可以通過簡單的 I/O 線路切換，以編程方式選擇何時為每個線圈端完全通電。S0:S7 對應 EIO0:EIO7，S8:S11 對應 CIO0:CIO3。
識別線索
萬用表可用于將每相的引線識別為線圈端或中心抽頭。一種方法是測量不同導線對之間的電阻。兩個線圈端引線之間的電阻應是線圈端引線與中心抽頭引線之間電阻的兩倍。通過測試幾對引線之間的電阻，您應該能夠推斷出哪些是中心抽頭，哪些是線圈末端，并能夠在上面的配置中連接它們。
用 LabJack 控制步進電機
要控制步進電機，數(shù)字 I/O 線路狀態(tài)需要以特定模式從上述驅(qū)動模式之一高速切換。雖然這些波形可以通過直接從計算機設置 I/O 線來創(chuàng)建，但利用 LabJack 的 Lua 腳本功能并創(chuàng)建混合應用程序更有效，其中一些邏輯在主機上并具有步進電機控制代碼直接在 T 系列設備上執(zhí)行。以下功能框圖概述了如何使用 LabJack 控制步進電機：
在較高層次上了解需要完成的工作后，可以遵循以下基本工作流程：連接到設備、配置設備和控制設備。
連接到 LabJack
大多數(shù) LabJack 應用程序的第一步是使用 LJM 庫打開到設備的連接。這是利用 LJM_Open 函數(shù)完成的，該函數(shù)可以傳遞設備類型、表示設備序列號或 IP 地址的標識符以及打開特定設備的連接類型。打開函數(shù)也可以用 LJM_Open(LJM_dtANY, LJM_ctANY, LJM_idANY,...) 調(diào)用，它將打開任何連接的設備。打開與設備的連接后，open 函數(shù)將返回一個句柄，然后可使用該句柄為應用程序主體讀取或?qū)懭?LabJack 設備。應用程序主體完成后，最好使用該 LJM_Close函數(shù)關(guān)閉與設備的連接。有關(guān)連接到 LabJack 設備的更多信息。
為步進電機控制配置 LabJack
要將 LabJack 配置為單極步進電機控制器，首先將 LUA 腳本 unipolar_full_step.lua 或 unipolar_half_step.lua（源代碼可在我們網(wǎng)站的Lua 腳本示例部分找到）加載并運行到 LabJack 上并保存腳本作為開機默認值。有關(guān)將 LUA 腳本加載和保存到 LabJack 的指南，請參閱獨立 Lua 腳本教程。腳本也可以通過外部程序加載，如此處的 python 示例所示以及下面討論的 LabVIEW 示例。這些 lua 腳本從上面的連接指南中聲明 FIO 通道，然后定義數(shù)組來標識線圈端引線應通電的順序，以便在全步或半步模式下成功地將電機移動所需的步數(shù)。然后，LUA 腳本聲明了以下 USER_RAM 寄存器，可以通過外部程序修改這些寄存器以控制電機：
USER_RAM1_I32( 46080): 目標位置（步數(shù)）
USER_RAM2_I32( 46082): 當前位置（步數(shù)）
USER_RAM0_U16( 46180)：啟用（1 = 啟用，0 = 禁用）
USER_RAM1_U16( 46181): 急停（1 = 急停，0 = 運行）
USER_RAM2_U16( 46182): 保持位置（1 = 鎖定電機位置，0 = 當前移動后釋放電機）
USER_RAM3_U16( 46183): 設置主頁（1 = 將當前位置設置為 0 步位置） 了解基本腳本后，可以開發(fā)高級腳本，實現(xiàn)更高級的應用，例如：
使用旋轉(zhuǎn)電機時，可以按度數(shù)跟蹤位置。
如果步進電機控制線性滑塊，則可以通過距離跟蹤位置。
在一個方向上全速移動電機。
將步進電機連接到 T 系列 LabJack數(shù)據(jù)采集卡的方法
設備
要使用 LabJack 成功連接和操作步進電機，您需要以下材料：
帶 USB、以太網(wǎng)或 WiFi 的計算機
LabJack T4 或 T7
PS12DC - 電源開關(guān)板
單極步進電機
PS12DC 每通道可處理高達 28V 的 750mA 電流，因此大多數(shù) NEMA17 單極步進電機都可以工作。始終使用 PS12DC 數(shù)據(jù)表驗證電機額定值。
雙極電機將無法工作，因為它們需要 2 組 H 橋，而 PS12DC 只是一個高側(cè)開關(guān)器件，因為它使用 P 溝道 MOSFET。
電源
這里我們將使用 12VDC，但任何不超過 PS12DC 額定值的都可以
連接線
基本連接
首先按照PS12DC 數(shù)據(jù)表中的說明將 PS12DC 連接到您的 LabJack 。如上所述，一個普通的兩相單極步進電機應該總共有六個引線，每個相位有兩個線圈端和中心抽頭。將其中一相的兩個線圈端連接到 PS12DC 上的 S0 和 S1，并將線圈的中心抽頭連接到 GND1。同理，將另一相的兩個線圈端接S2、S3，接第二相的中心抽頭GND2。然后，將 VS1 連接到 VS2，將 GND1 連接到 GND2。最后，VS1接12V電源正極，GND1接12V電源負極。
筆記：可以使用位于 PS12DC 同一塊中的任何一對 S 通道并具有相同的操作。默認的 LUA 腳本 unipolar_full_step.lua 和 unipolar_half_step.lua 使用 S0+S1 和 S4+S5 作為 I/O 通道，所以在加載和使用它之前確保用您的應用程序特定的 S 通道更新 LUA 腳本。
PS12DC 的每個 S 通道對應一條 LabJack 數(shù)字 I/O 線。通過將給定 S 通道的相應 I/O 線設置為高電平，來自電源的 12V 將被引導通過該 S 通道。因此，用戶可以通過簡單的 I/O 線路切換，以編程方式選擇何時為每個線圈端完全通電。S0:S7 對應 EIO0:EIO7，S8:S11 對應 CIO0:CIO3。
電源開關(guān)換向電路的另一個選擇是我們的LJTick-RelayDriver。LJTRD 可以插入 LabJack，其 INA/INB 端子連接到任何數(shù)字 I/O 線路，如LJTick-Relay Driver Datasheet中所示。然后，電源的電源和地可以連接到LJTRD的VR和GNDR端。現(xiàn)在，與 PS12DC 類似，數(shù)字 I/O 線可以設置為高電平以關(guān)閉 LJTRD 內(nèi)的固態(tài)開關(guān)，并將電源電壓引導至相應的 RA/RB 端子。如果相位的線圈端連接到這些 RA 和 RB 端子，LJTRD 將允許用戶決定何時為每個相位完全通電。也可以使用具有類似功能和額定值的任何其他固態(tài)繼電器或晶體管。
識別線索
萬用表可用于將每相的引線識別為線圈端或中心抽頭。一種方法是測量不同導線對之間的電阻。兩個線圈端引線之間的電阻應是線圈端引線與中心抽頭引線之間電阻的兩倍。通過測試幾對引線之間的電阻，您應該能夠推斷出哪些是中心抽頭，哪些是線圈末端，并能夠在上面的配置中連接它們。
用 LabJack 控制步進電機
要控制步進電機，數(shù)字 I/O 線路狀態(tài)需要以特定模式從上述驅(qū)動模式之一高速切換。雖然這些波形可以通過直接從計算機設置 I/O 線來創(chuàng)建，但利用 LabJack 的 Lua 腳本功能并創(chuàng)建混合應用程序更有效，其中一些邏輯在主機上并具有步進電機控制代碼直接在 T 系列設備上執(zhí)行。以下功能框圖概述了如何使用 LabJack 控制步進電機：
在較高層次上了解需要完成的工作后，可以遵循以下基本工作流程：連接到設備、配置設備和控制設備。
連接到 LabJack
大多數(shù) LabJack 應用程序的第一步是使用 LJM 庫打開到設備的連接。這是利用 LJM_Open 函數(shù)完成的，該函數(shù)可以傳遞設備類型、表示設備序列號或 IP 地址的標識符以及打開特定設備的連接類型。打開函數(shù)也可以用 LJM_Open(LJM_dtANY, LJM_ctANY, LJM_idANY,...) 調(diào)用，它將打開任何連接的設備。打開與設備的連接后，open 函數(shù)將返回一個句柄，然后可使用該句柄為應用程序主體讀取或?qū)懭?LabJack 設備。應用程序主體完成后，最好使用該 LJM_Close函數(shù)關(guān)閉與設備的連接。有關(guān)連接到 LabJack 設備的更多信息。
為步進電機控制配置 LabJack
要將 LabJack 配置為單極步進電機控制器，首先將 LUA 腳本 unipolar_full_step.lua 或 unipolar_half_step.lua（源代碼可在我們網(wǎng)站的Lua 腳本示例部分找到）加載并運行到 LabJack 上并保存腳本作為開機默認值。有關(guān)將 LUA 腳本加載和保存到 LabJack 的指南，請參閱獨立 Lua 腳本教程。腳本也可以通過外部程序加載，如此處的 python 示例所示以及下面討論的 LabVIEW 示例。這些 lua 腳本從上面的連接指南中聲明 FIO 通道，然后定義數(shù)組來標識線圈端引線應通電的順序，以便在全步或半步模式下成功地將電機移動所需的步數(shù)。然后，LUA 腳本聲明了以下 USER_RAM 寄存器，可以通過外部程序修改這些寄存器以控制電機：
USER_RAM1_I32( 46080): 目標位置（步數(shù)）
USER_RAM2_I32( 46082): 當前位置（步數(shù)）
USER_RAM0_U16( 46180)：啟用（1 = 啟用，0 = 禁用）
USER_RAM1_U16( 46181): 急停（1 = 急停，0 = 運行）
USER_RAM2_U16( 46182): 保持位置（1 = 鎖定電機位置，0 = 當前移動后釋放電機）
USER_RAM3_U16( 46183): 設置主頁（1 = 將當前位置設置為 0 步位置） 了解基本腳本后，可以開發(fā)高級腳本，實現(xiàn)更高級的應用，例如：
使用旋轉(zhuǎn)電機時，可以按度數(shù)跟蹤位置。
如果步進電機控制線性滑塊，則可以通過距離跟蹤位置。
在一個方向上全速移動電機。
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