步进电机的驱动原理与驱动电路

步进电机是一种专门用于位置和速度精确控制的特种电机.是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步进角） 。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机分三种：永磁式（PM） ，反应式（VR）和混合式（HB）永磁式：一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为 7.5 度 或 15 度；反应式：一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为 1.5 度，但噪声和振动都很大。混合式：是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为 1.8 度而五相步进角一般为 0.72 度。这种步进电机的应用最为广泛。上图为六线式四相步进电机，共有两组线圈，每个线圈有两相，每一相有一条引出线，两个公共端如果合并为一条线就是五线式。将公共端 C 接到电源上，依次给各个相的引出线加低电平脉冲信号，步进电机将连续转动。二、步进电机的特点1、输出角与输入脉冲严格成正比，且在时间长同步。步进电机的步距角不受各种干扰因素，如电压大小、电流的数值、波形的影响，转子的速度主要取决与脉冲信号的频率，总的位移量则取决与总脉冲数。2、步进电机的转向可以通过改变通电顺序来改变。3、转子惯量小，启、停时间短。4、步进电机具有自锁能力，一旦停止输入脉冲，只要维持绕组通电机就可以保持在该固定位置。5、步进电机的步进角有误差、转子转过一定步数以后也会出现累计误差，但转子转过一转时间以后，其累积误差为零，不会长期积累。6、与计算机接口容易，维修方便，寿命长。步进电机本身就是一个数/模转换器，能够直接接受计算机的输出的数字量。7、能量效率低，存在失步现象。三 、步进电机的励磁方式步进电机有 2 相、4 相和 5 相电机。在 4 相电机中有 4 组线圈，若电流按顺序通过线圈则使电机产生转动。4 相电机的励磁方式中有 1 相（单向）励磁、2 相（双向）励磁和 12 相（单双向）励磁方式。1 相励磁方式：也叫单 4 拍工作是指在每一瞬间只有一个线圈中的一相导通。每送一个励磁信号，步进电机旋转一个步进角。其特点是：精度好，消耗电力小，但输出转矩小，振动大。2 相励磁方式：也叫双 4 拍工作方式，是指在每一瞬间，步进电机两个线圈中各有一相同时导通。其特点是输出转矩大，振动小，是目前使用最多的方式。 1-2 相励磁方式：也叫单双 8 拍励磁方式，1 相励磁和 2 相励磁方式交替工作，没传送一个励磁信号，步进电机只走半个步进角。其特点是：精度高，运转平滑。四、驱动电路原理-AVR 单片机控制ULN2003 高压大电流达林顿晶体管阵列芯片，吸收电流可达500mA，输出耐压 50V，具有很强的驱动能力。内部具有 7 组达林顿管电路，可以驱动 7 路负载。IN 为输入端可由单片机引脚直接控制，当输入端为高电平时，输出端 OUT 输出低电平。五、步进电机的单片机控制过程1 相励磁的控制逻辑 # define S1 PORTB=0X01; #define S2 PORTB=0X02;# define S3 PORTB=0X04;#define S4 PORTB=0X08;2 相励磁的控制逻辑 # define S21 PORTB=0X0c; #define S22 PORTB=0X06;# define S23 PORTB=0X03;#define S24 PORTB=0X09;1-2 相励磁的控制逻辑 # define S31 PORTB=0X08; #define S32 PORTB=0X0c;# define S33 PORTB=0X04;#define S34 PORTB=0X06;# define S35 PORTB=0X02; #define S36 PORTB=0X03;# define S37 PORTB=0X01;#define S38 PORTB=0X09;正转：S1; /在 1 相励磁方式下,执行一拍(一步)步进电机转 7.5度.delay（time） ；/延时子程序S2;delay（time） ；S3;delay（time);S4;delay(time);将控制顺序颠倒就是发转;反转:S4;delay(time);S3;delay(time);S2;delay(time);S1;d