步进电机

很多小伙伴刚接触步进电机，步进电机驱动器，很有可能对于步进电机接线方法和步进电机接线图弄不明白，所以可能无从下手。下面这篇文章让您快速掌握步进电机的接线方法，三张实用的步进电机接线图教你快速解决。

在需要低成本实现位置、角度等控制目标的应用场景。步进电机是最常见的应用器件。在使用步进电机的过程中，有哪些需要注意的问题点？

在越来越多的高标准工业自动化应用领域，技术的进步正在改变步进电机和伺服电机之间的性能-成本比。

单片机实现的步进电机控制系统具有成本低、使用灵活的特点，广泛应用于数控机床、机器人，定量进给、工业自动控制以及各种可控的有定位要求的机械工具等应用领域。

系统设计时首先考虑稳态性能。由允许的最大位置误差和要求的最高步进频率选择步进电机和驱动电路。完成了这种选择之后，接下来应考虑怎样对电机和驱动电路进行控制，怎样把它们连接到系统的其他部分。

步进电机，典型的运动控制电机，是信息化、自动化控制系统中的执行元件。步进电机原理是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件，根据脉冲信号，步进电机按设定方向转动固定角度（步矩角），通过控制脉冲个数来控制角位移量，可达到准确定位目的。

步进电机具有较多优点，如：具有无刷结构，相比传统电机可靠性高；易于启停和反转，动态响应快；停止时能够自锁，保持转矩等。

图表1：步进电机优点

<center><img src="http://adi.eetrend.com/files/2018-02/wen_zhang_/100010205-35176-pingmuk…; alt=""></center>

<center>资料来源：前瞻产业研究院整理</center>

在越来越多的高标准工业自动化应用领域，技术的进步正在改变步进电机和伺服电机之间的性能-成本比。在采用了闭环技术后，闭环步进电机为用户提供出色的精度和效率，既能达到伺服电机的性能，又具有步进电机的低价优势。成本更低的步进电机正在逐渐渗透到原本被高成本伺服电机所支配的应用领域。

<strong>步进电机与伺服电机之对比</strong>

根据传统的观念，在需要速度超过800 RPM以及需要高动态响应的应用中，伺服控制系统性能更为出色。步进电机则更适合用于速度较低、低到中等加速度、需要较高保持转矩的应用。那么这种关于步进电机和伺服电机的传统观念的依据是什么呢？下面让我们来详细分析下。

1、结 构

步进电机采用步进方式转动，利用磁线圈逐步拉动一个磁体，使其从一个位置到达下一个位置。要使电机在任何方向移动100个位置，电路都需要对电机进行100次步进操作。步进电机利用脉冲实现递增运动，可以在不使用任何反馈传感器的情况下实现精确定位。

步进电动机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，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(这个角度叫做歩距角)。我们可以通过控制脉冲的个数来控制电机的角位移量，从而达到精确定位的目的；同时还可以通过控制脉冲频率来控制电动机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

<strong>线、相、极性</strong>

“线” 就是说明步进电机有几个接线口。
“相” 就是说明步进电机有几个线圈(也叫做绕组)。
“极性” 分为单极性和双极性。如果步进电机的线圈是可以双向导电的，那么这个步进电机就是双极性的；相反，如果步进电机的线圈是只允许单向导电的，那么这个步进电机就是单极性的。

上面三个只要知道其中两个，就可以推断出第三个。

<strong>如：</strong>

五线四相步进电机就是有5个接线口，4个线圈。
由于有五个接线头，即接线头的个数是奇数个，也就是说有一个接线头是公共接头，所以它的线圈的导电方式就只允许是单向的 ，即这个步进电机是单极性的。如下图：

步进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(及步进角)。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。

步进电机分哪几种?

步进电机分三种:永磁式(PM) ,反应式(VR)和混合式(HB) 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。在欧美等发达国家 80 年代已被 淘汰;混合式步进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。

<strong>功能模块设计</strong>

本模块可分为如下3个部分：

· 单片机系统：控制步进电动机；
· 外围电路：PIC单片机和步进电动机的接口电路；
· PIC程序：编写单片机控制步进电功机的接口程序，实现三角波信号的输出功能。

（1）步进电动机与单片机的接口。

单片机是性能极佳的控制处理器，在控制步进电机工作时，接口部件必须要有下列功能。

①电压隔离功能。

单片机工作在5V，而步进电机是工作在几十V，甚至更高。一旦步进电机的电压串到单片机中，就会损坏单片机；步进电机的信号会干扰单片机，也可能导致系统工作失误，因此接口器件必须有隔离功能。

②信息传递功能。

接口部件应能够把单片机的控制信息传递给步进电机回路，产生工作所需的控制信息，对应于不同的工作方式，接口部件应能产生相应的工作控制波形。

③产生所需的不同频率。

为了使步进电机以不同的速度工作，以适应不同的目的，接口部件应能产生不同的工作频率。

（2）电压隔离接口。

电压隔离接口专用于隔离低压部分的单片机和高压部分的步进电机驱动电路，以保证它们的正常工作。