步进电机简介及驱动原理详解

工业控制

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描述

(一)步进电机简介

步进电机是将电脉冲信号,转变为角位移或线位移的开环控制电机,又称为脉冲电机。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响。当步进驱动器接收到一个脉冲信号时,它就可以驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。

平时最常见也是最简单的28BYJ-48,这是一个五线四相电机。

五线:外部五条线

四相:是四个电磁铁,通电后产生磁性吸引中间的磁极转动。

五线四相步进电机内部原理图。

驱动器

(二)步进电机驱动原理

4相5线步进电机一般采用单极性直流电源供电。

步进电机的工作原理就是通过给不同的电磁铁通电,吸引中间的磁铁转动,从而驱动步进电机转动。而通电的方式就是通过单片机引脚输出电平差。

只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电,就能使步进电机步进转动。

步进电机的工作方式:四拍驱动、八拍驱动。

四拍驱动:这是最简单的步进电机驱动方式。四拍工作方式下,电机在每个瞬间只有一个线圈导通。磁铁每次转动90度。

驱动器

八拍驱动:在上述四拍切换过程中穿插两个线圈同时拉高的情况。磁铁每次转动45度。

驱动器

注意:步进电机输出一步并不是90度和45度,而是通过步进电机内部的齿轮结构变速,输出更小的角度

由于单片机IO口输出电流过小,无法带动电机运行,因此我们需要另外加一个驱动板,一般使用ULN2003达林顿芯片。

ULN2003是大电流驱动阵列,多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量输出卡等控制电路中。可直接驱动继电器等负载。

驱动器

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