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技術(shù)文章

步進(jìn)電機(jī)工作原理及實(shí)現(xiàn)方法

閱讀:1744          發(fā)布時間:2019-3-22

步進(jìn)電動機(jī)是一種把電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的控制電機(jī)。所謂電脈沖,類似于脈搏,感受到脈搏跳動的時候類似于脈沖的高電平,不跳的時候?yàn)榈碗娖剑@就是電脈沖信號。角位移單位是弧度。

步進(jìn)電機(jī)的工作原理:

步進(jìn)電機(jī)可分為反應(yīng)式,永磁式,混合式。各有優(yōu)點(diǎn),按實(shí)際需求選擇,反應(yīng)式的步距角小,精度高;永磁式的力矩大?;旌鲜降木哂芯雀?,力矩大的特點(diǎn),但成本高。下面以反應(yīng)式為例說明步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。

定子和轉(zhuǎn)子。定子和轉(zhuǎn)子在學(xué)過直流電機(jī)后就不陌生了。但是,步進(jìn)電機(jī)以三相的為例,其定子和轉(zhuǎn)子上分別有六個、四個磁極 。上圖中,A與A'組成一相;B與B'為一相;C與C'為一相。所以此步進(jìn)電機(jī)為三相步進(jìn)電機(jī)。

所以,步進(jìn)電機(jī)是靠脈沖數(shù)量來轉(zhuǎn)動的,需要轉(zhuǎn)多少圈就給相應(yīng)個數(shù)的脈沖數(shù)。因此,步進(jìn)電機(jī)能夠達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的;同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度,也就是控制多長時間給一個脈沖,從而達(dá)到調(diào)速的目的。每輸入一個電脈沖,電動機(jī)轉(zhuǎn)動一個角度前進(jìn)一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序,控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)。即如果按照A、B、C相的通電順序?yàn)檎D(zhuǎn),那么按照C、B、A相的順序通電則電機(jī)就會反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機(jī)各相繞組的通電順序來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動。

 

實(shí)現(xiàn)方法:

通過對直流電機(jī)的學(xué)習(xí),我們知道,電機(jī)是電流驅(qū)動的元件,需要大電流才能工作。步進(jìn)電機(jī)依然。而單片機(jī)輸出口的驅(qū)動能力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,也需要借助另一個元件來實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的控制。另一個元件即為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動控制器。單片機(jī)通過控制驅(qū)動器來間接的控制步進(jìn)電機(jī)。這里我們以四相五線制步進(jìn)電機(jī)為例,驅(qū)動器選擇熟悉的ULN2003元件,在此也是放大驅(qū)動電流的作用。該芯片多可一次驅(qū)動八線步進(jìn)電機(jī)。實(shí)例中采用的是四相無線制24BYJ-48步進(jìn)電機(jī),驅(qū)動電壓為5V,驅(qū)動方式為四相四拍。

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