步進(jìn)電機(jī)工作原理及實(shí)現(xiàn)方法
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種把電脈沖信號(hào)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(dòng)的時(shí)候類似于脈沖的高電平，不跳的時(shí)候?yàn)榈碗娖?，這就是電脈沖信號(hào)。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(gè)、四個(gè)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(dòng)的，需要轉(zhuǎn)多少圈就給相應(yīng)個(gè)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(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，也就是控制多長時(shí)間給一個(gè)脈沖，從而達(dá)到調(diào)速的目的。每輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)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(huì)反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的通電順序來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
實(shí)現(xiàn)方法：
通過對(duì)直流電機(jī)的學(xué)習(xí)，我們知道，電機(jī)是電流驅(qū)動(dòng)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(dòng)能力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，也需要借助另一個(gè)元件來實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制。另一個(gè)元件即為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器。單片機(jī)通過控制驅(qū)動(dòng)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(dòng)器選擇熟悉的ULN2003元件，在此也是放大驅(qū)動(dòng)電流的作用。該芯片多可一次驅(qū)動(dòng)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(dòng)電壓為5V，驅(qū)動(dòng)方式為四相四拍。
