步進(jìn)電機(jī)的工作原理
步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器。
雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能像普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。 步進(jìn)電機(jī)的工作原理
步進(jìn)電機(jī)在構(gòu)造上有三種主要類型：反應(yīng)式、永磁式和混合式
反應(yīng)式：定子上有繞組、轉(zhuǎn)子由軟磁材料組成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、步距角小，可達(dá)1.2°、但動(dòng)態(tài)性能差、效率低、發(fā)熱大，可靠性難保證。
永磁式：永磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子用永磁材料制成，轉(zhuǎn)子的極數(shù)與定子的極數(shù)相同。其特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)性能好、輸出力矩大，但這種電機(jī)精度差，步矩角大（一般為7.5°或15°）。
混合式：混合式步進(jìn)電機(jī)綜合了反應(yīng)式和永磁式的優(yōu)點(diǎn)，其定子上有多相繞組、轉(zhuǎn)子上采用永磁材料，轉(zhuǎn)子和定子上均有多個(gè)小齒以提高步矩精度。其特點(diǎn)是輸出力矩大、動(dòng)態(tài)性能好，步距角小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本相對(duì)較高。
按定子上繞組來(lái)分，共有二相、三相和五相等系列。最受歡迎的是兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，約占97%以上的市場(chǎng)份額，其原因是性價(jià)比高，配上細(xì)分驅(qū)動(dòng)器后效果良好。該種電機(jī)的基本步距角為1.8°/步，配上半步驅(qū)動(dòng)器后，步距角減少為0.9°，配上細(xì)分驅(qū)動(dòng)器后其步距角可細(xì)分達(dá)256倍（0.007°/微步）。由于摩擦力和制造精度等原因，實(shí)際控制精度略低。同一步進(jìn)電機(jī)可配不同細(xì)分的驅(qū)動(dòng)器以改變精度和效果。
步進(jìn)電機(jī)功能模塊設(shè)置
本模塊可分為如下3個(gè)部分：
· 單片機(jī)系統(tǒng)：控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；
· 外圍電路：PIC單片機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的接口電路；
· PIC程序：編寫單片機(jī)控制步進(jìn)電功機(jī)的接口程序，實(shí)現(xiàn)三角波信號(hào)的輸出功能。
（1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與單片機(jī)的接口。
單片機(jī)是性能極佳的控制處理器，在控制步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)，接口部件必須要有下列功能。
①電壓隔離功能。
單片機(jī)工作在5V，而步進(jìn)電機(jī)是工作在幾十V，甚至更高。一旦步進(jìn)電機(jī)的電壓串到單片機(jī)中，就會(huì)損壞單片機(jī)；步進(jìn)電機(jī)的信號(hào)會(huì)干擾單片機(jī)，也可能導(dǎo)致系統(tǒng)工作失誤，因此接口器件必須有隔離功能。
②信息傳遞功能。
接口部件應(yīng)能夠把單片機(jī)的控制信息傳遞給步進(jìn)電機(jī)回路，產(chǎn)生工作所需的控制信息，對(duì)應(yīng)于不同的工作方式，接口部件應(yīng)能產(chǎn)生相應(yīng)的工作控制波形。
③產(chǎn)生所需的不同頻率。
為了使步進(jìn)電機(jī)以不同的速度工作，以適應(yīng)不同的目的，接口部件應(yīng)能產(chǎn)生不同的工作頻率。
（2）電壓隔離接口。
電壓隔離接口專用于隔離低壓部分的單片機(jī)和高壓部分的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，以保證它們的正常工作。
電壓隔離接口可以用脈沖變壓器或光電隔離器，基本上是采用光電隔離器。單片機(jī)輸出信號(hào)可以通過(guò)TTL門電路或者直接送到晶體管的基極，再由晶體管驅(qū)動(dòng)光電耦合器件的發(fā)光二極管。
發(fā)光二極管的光照到光電耦合器件內(nèi)部的光敏管上，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再去驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的功率放大電路，電流放大接口是步進(jìn)電機(jī)功放電路的前置放大電路。它的作用是把光電隔離器的輸出信號(hào)進(jìn)行電流放大，以便向功放電路提供足夠大的驅(qū)動(dòng)電流。
（3）工作方式接口和頻率發(fā)生器。
用單片機(jī)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，需要在輸入輸出接口上用3條I/0線對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，這時(shí)，單片機(jī)用I/O口的RA0、RAI、RA2控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的三相。
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