《单片机应用技术》课件-5.1.2 步进电机工作原理与驱动控制

步进电机工作原理与驱动控制单片机应用技术目

录02步进电机的工作原理01步进电机的概述03步进电机的驱动控制01步进电机的概述PART01步进电机的概述01步进电动机一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机，它的运行需要专门的驱动电源，驱动电源的输出受外部的脉冲信号控制。脉冲信号可使步进电机旋转一个固定的角度，这个角度称为步距角。脉冲数量：决定旋转的总角度脉冲频率：决定了电动机旋转的速度改变绕组通电顺序：改变电机旋转的方向步进电机的概述01步进电动机在数字控制系统中，它既可以用作驱动电动机，也可以用作伺服电动机。应用范围在工业过程控制中得到广泛的应用，尤其在智能仪表和需要精确定位的场合应用更为广泛。步进电机分类永磁式(PM)反应式(VR)混合式(HB)步进电机的概述01永磁式步进永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进反应式步进一般为三相，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。步进电机的概述01混合式步进电机混合了永磁式和反应式的优点两相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。步进电机的概述01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元步进电机件，通过控制施加在电机线圈上的电脉冲顺序、频率和数量，可以实现对步进电机的转向、速度和旋转角度的控制。配合以直线运动执行机构或齿轮箱装置，更可以实现更加复杂、精密的线性运动控制要求。步进电机的概述01步进电机组成步进电机也叫步进器，它利用电磁学原理，将电能转换为机械能，是由缠绕在电机定子齿槽上的线圈驱动的。通常情况下，一根绕成圈状的金属丝叫做螺线管，而在电机中，绕在定子齿槽上的金属丝则叫做绕组、线圈、或相。02步进电机的工作原理PART02步进电机的工作原理02步进电机固定部分（定子）活动部分（转子）缠绕了线圈的齿轮状突起永磁体或可变磁阻铁芯当给一个或多个定子相位通电，线圈中通过的电流会产生磁场，而转子会与该磁场对齐；依次给不同的相位施加电压，转子将旋转特定的角度并最终到达需要的位置。步进电机的工作原理02工作过程线圈A通电并产生磁场，转子与该磁场对齐；线圈B通电后，转子顺时针旋转60°以与新的磁场对齐；线圈C通电后出现同样的情况。步进电动机步进电机的工作原理02一种特殊的同步电动机通过给驱动线圈通以脉冲电流，使转子按照一定的步长角度移动。步进电机的转子由残余极对组成，每个极对的极角称为步角。输入一个脉冲信号，转子就转动一个步角；输入多个脉冲信号，转子按脉冲数旋转一个固定的角度。03步进电机的驱动控制PART03步进电机的驱动控制03步进电机转动和脉冲数的关系步进电机不能直接使用直流电进行控制，需要由脉冲信号驱动其转动。步进电机的转动距离正比于施加到驱动器上的脉冲信号数（脉冲数）。步进电机的驱动控制03步进电机的转速与施加到驱动器上的脉冲信号频率成比例关系。电机的转速与脉冲频率的关系步进电机的驱动控制03ULN2003ADRV8834如果要进行高精度的控制不仅需要步进电机精度高，驱动器也需要足够好，在很多工程领域都会用到专门的驱动器来实现更多元的控制效果。总线驱动步进电机通常都会使用相关驱动芯片来进行控制。步进电机的驱动控制0351单片机控制程序的案例：步进电机的驱动控制03步进电机精准运转驱动芯片的稳定放大绕组通电的有序时序控制程序的逻辑闭环每个环节都紧密衔接、相互支撑，一处衔接不畅，便会导致电机抖动、定位偏差。小结