内容发布更新时间 : 2024/5/9 15:10:34星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

图2.1 定转子的展开图

2.1.2、旋转：

如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同）。

如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3L，此时齿3与C偏移为1/3T，齿4与A偏移（T-1/3T）=2/3T。如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3T，此时齿4与A偏移为1/3T对齐。鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。 如A相通电，B，C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3T，样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A，B，C，A……通电，电机就每步（每脉冲）1/3T,向右旋转。如按A，C，B，A……通电，电机就反转。硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。 由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。不过，出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用A-AB-B-BC－C-CA-A这种导电状态，这样将原来每步1/3T改变为1/6T。甚至于通过二相电流不同的组合，使其1/3T变为1/12T，1/24T，这就是电机细分驱动的基本理论依据。阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。 不难推出：电机定子上有m相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移

1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是步进电机旋转的物理条件。只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机，出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多。 氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。 2.1.3力矩：

电机一旦通电，在定转子间将产生磁场（磁通量Ф）当转子与定子错开一定角度产生力

F与（dФ/dθ）成正比

S

图2.2转子与定子错开角度图

5

其磁通量Ф=Br×S

Br为磁密，S为导磁面积

F与L×D×Br成正比

L为铁芯有效长度，D为转子直径 Br=N×I/R

N·I为励磁绕阻安匝数（电流乘匝数）R为磁阻。 力矩=力×半径

力矩与电机有效体积×安匝数×磁密 成正比（只考虑线性状态）。因此，电机有效体积越大，励磁安匝数越大，定转子间气隙越小，电机力矩越大，反之亦然。釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。 2.2感应子式步进电机特点：

感应子式步进电机与传统的反应式步进电机相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高，电流小，发热低。因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用比较好，使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。 感应子式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。一个四相电机可以作四相运行，也可以作二相运行。（必须采用双极电压驱动），而反应式电机则不能如此。例如：四相，八拍运行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八拍运行方式.不难发现其条件为C=A,D=B. 谚辞調担鈧谄动禪泻類。 为了方便使用，灵活改变电机的一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致，小功率电机一般直接接为二相，而功率大一动态特点，往往将其外部接线为八根引线（四相），这样使用时，既可以作四相电机使用，可以作二相电机绕组串联或并联使用。嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。 2.3分类

感应子式步进电机以相数可分为：二相电机、三相电机、四相电机、五相电机等。以机座号（电机外径）可分为：42BYG(BYG为感应子式步进电机代号）、57BYG、86BYG、110BYG、（国际标准），而像70BYG、90BYG、130BYG等均为国内标准。熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。

第三章 步进电机的驱动

使用、控制步进电机必须由环形脉冲，功率放大等组成的控制系统，其方框图如下：

图3.1 步进电机控制系统

3.1脉冲信号的产生

脉冲信号一般由单片机或CPU产生，一般脉冲信号的占空比为0.3-0.4左右，电机转速越高，占空比则越大。鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。 3.2信号分配

6

很多生产的感应子式步进电机以二、四相电机为主，二相电机工作方式有二相四拍和二相八拍二种，具体分配如下：二相四拍为AB?AB?AB-AB,步距角为1.8度；二相八拍为AB?B?AB-A-AB-B-AB-A?AB,步距角为0.9度。四相电机工作方式也有二种，四相四拍为AB-BC-CD-DA-AB,步距角为1.8度；四相八拍为AB-B-BC-C-CD-D-AB,(步距角为0.9度）。纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。 3.3功率放大

功率放大是驱动系统最为重要的部分。步进电机在一定转速下的转矩取决于它的动态平均电流而非静态电流（而样本上的电流均为静态电流）。平均电流越大电机力矩越大，要达到平均电流大这就需要驱动系统尽量克服电机的反电势。因而不同的场合采取不同的的驱动方式，到目前为止，驱动方式一般有以下几种：恒压、恒压串电阻、高低压驱动、恒流、细分数等。颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。 为尽量提高电机的动态性能，将信号分配、功率放大组成步进电机的驱动电源。像SH系列二相恒流斩波驱动电源与单片机及电机接线图如下：濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。

图3.2 硬件接线示图

说明：

CP 接CPU脉冲信号（负信号，低电平有效） OPTO 接CPU+5V

FREE 脱机，与CPU地线相接，驱动电源不工作 DIR 方向控制，与CPU地线相接，电机反转 VCC 直流电源正端

GND 直流电源负端 A 接电机引出线红线

A 接电机引出线绿线 B 接电机引出线黄线

接电机引出线蓝线

步进电机一经定型，其性能取决于电机的驱动电源。步进电机转速越高，力距越大则要求电机的电流越大，驱动电源的电压越高。电压对力矩影响如下：銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。

7

图3.3电压频率特性图

3.4 细分驱动器

在步进电机步距角不能满足使用的条件下，可采用细分驱动器来驱动步进电机，细分驱动器的原理是通过改变相邻（A，B）电流的大小，以改变合成磁场的夹角来控制步进电机运转的。挤貼綬电麥结鈺贖哓类。

图3.4 细分驱动器原理图

第四章 步进电机的单片机控制

4.1 步进电机控制系统组成

图4.1 用微型机控制步进电机原理系统图

与传统步进控制器相比较有以下优点：

一、 用微型机代替了步进控制器把并行二进制码转换成串行脉冲序列，并实现 方向控制。

二、 只要负载是在步进电机允许的范围之内，每个脉冲将使电机转动一个固定 的步距角度。

三、 根据步距角的大小及实际走的步数，只要知道初始位置，便可知道步进电 机的最终位置。

4.2 步进电机控制系统原理 4.2.1 脉冲序列的生成

图4.2 脉冲的生成图

脉冲幅值：由数字元件电平决定。

TTL 0 ～ 5V

8