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四相五线步进电机

视频讲解

 

一、实物图

二、原理图

 

一般我们做单片机DIY时,常用的步进电机为28BYJ-48,其对应的驱动板是使用普通ULN2003芯片的驱动板.

三、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(螺纹丝杆)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。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,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”。它的旋转是以固定的角度一步一步运行的,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。步进电机运行的速度越快,所能输出的转矩越小,容易造成失步(内部齿轮打滑)。步进电机运行的速度越快慢,转矩就越大越稳。

工作原理:

步进电机关键参数
本文使用型号28BYJ-48步进电机为例进行介绍。

在以上众多参数中,单片机软件开发时,最需要了解的参数即为 步距角 (文章前面有提到哦)。

如上图所示,步距角=5.625°/64,其意思就是每64个脉冲步进电机就会转5.625度。

因此可以很容易的得出旋转角度与脉冲之间的计算公式:pulse=(angle/5.625) * 65(划重点)

例如让电机转一圈有360°,那么转一圈的脉冲数为 (360 / 5.625) * 64 = 4096 个脉冲。

步进电机驱动方式

驱动分三种模式,下表黄色区域中的1表示单片机对应管脚输出高电平、0表示输出低电平。步进电机四相对应的单片机管脚按照下表中的步序和频率依次输出电平即可驱动电机。

1.单四拍

这是最简单的步进电机驱动方式。这种方式,电机在每个瞬间只有一个线圈导通,消耗电力小。但在切换瞬间时没有任何的电磁作用在转子上,容易造成振动,也容易因为惯性而失步。

单四拍步序

2.双四拍

这种方式输出的转矩较大且振动较少,切换过程中至少有一个线圈通电作用于转子,使得输出的转矩较大,振动较小,也比单四拍平稳,不易失步。

双四拍

3.八拍

综合上述两种驱动信号,使用单四拍和双四拍交替进行的方式,每传送一个励磁信号,步进电机前进半个步距角。其特点是分辨率高,运转更加平滑,也是最常用的一种方式。

八拍

下面是这三种驱动方式的时序波形图

时序图

四、尺寸

五、注意事项

 

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