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如何控制步進(jìn)電機(jī)

在控制電機(jī)時如果需要對電機(jī)轉(zhuǎn)動角度進(jìn)行定位，步進(jìn)電機(jī)是非常合適的選擇。下面是對單極和雙極步進(jìn)電機(jī)以及如何從微控制器控制它們做詳細(xì)的介紹。閱讀下面的這些內(nèi)容，可以先了解電機(jī)是如何工作的、微控制器是如何工作的、如何使用晶體管來控制大電流負(fù)載以及直流電動機(jī)是如何工作的。
      正如您在電機(jī)簡介中所了解到的，步進(jìn)電機(jī)是由一系列電磁線圈控制的電機(jī)。中間軸上安裝有一系列磁鐵，軸周圍的線圈交替地被電流給定與否，產(chǎn)生磁場，排斥或吸引軸上的磁鐵，導(dǎo)致電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

單極步進(jìn)電機(jī)

單極步進(jìn)發(fā)動機(jī)有五根或六根導(dǎo)線。五線制版本有四個線圈，它們都連接在一個電極上。六線電機(jī)實際上是雙極的，兩個線圈被每個線圈的中心連接分開。線圈的中心連接如圖1所示綁在一起，用作電源連接。他們被稱為單極踏步機(jī)，因為電力總是在這一極。

雙極步進(jìn)電機(jī)

雙極步進(jìn)電機(jī)通常有四根電線從里面出來。與單極步進(jìn)器不同，雙極步進(jìn)器沒有公共連接。它們有兩組獨立的線圈，如圖2所示。通過測量導(dǎo)線之間的電阻，可以將它們與單極步進(jìn)電機(jī)區(qū)分開來你應(yīng)該找到兩對電阻相等的電線如果你把電表的引線連接到兩條沒有連接的電線上（即沒有連接到同一個線圈上），你會看到無窮大的電阻，或者沒有連續(xù)性。一些雙極步進(jìn)電機(jī)在每個線圈上都有一個中心連接。這些中心連接可以連接起來，將6線雙極步進(jìn)電機(jī)變成單極步進(jìn)電機(jī)。

和其他電機(jī)一樣，步進(jìn)電機(jī)需要的功率比微控制器所能提供的要多，因此需要單獨的電源。理想情況下，可以從制造商處了解電壓，但如果不知道，請使用可變直流電源，施加最小電壓（希望是3V左右），在線圈的兩根導(dǎo)線（例如1到2或3到4）上施加電壓，然后緩慢升高電壓，直到電機(jī)難以轉(zhuǎn)動。這樣可能會損壞發(fā)動機(jī)，所以不能測試太高的電壓。步進(jìn)電機(jī)的典型電壓可能是5伏、9伏、12伏、24伏，高于24伏對小步進(jìn)電機(jī)來說不太常見，坦白地說，高于這個水平最好不要測試。如何控制步進(jìn)電機(jī)

步進(jìn)電機(jī)的h橋控制

要控制步進(jìn)電機(jī)，按特定順序向每個線圈施加電壓兩種類型的步進(jìn)電機(jī)都可以用H橋控制。順序如下：

Step	Wire 1	Wire 2	Wire 3	Wire 4
1	high	low	high	low
2	low	high	high	low
3	low	high	low	high
4	high	low	low	high

從h橋控制單極步進(jìn)器或雙極步進(jìn)器的電路非常相似。在這兩種情況下，線圈的四個末端都連接到H橋的四個輸出端。不同的是，對于單極，也有一個共同的中心線。該電線可以連接到為H橋供電的同一個電機(jī)電壓源上，也可以保持?jǐn)嚅_狀態(tài)。如果做后者，對待單極電機(jī)就像它有兩個獨立的線圈，換句話說，就像它是一個雙極步進(jìn)電機(jī)。

圖3和圖4顯示了單極步進(jìn)電機(jī)到H橋的接線：

  

請注意，中心極連接到12V電源和H橋，也可以運行單極步進(jìn)電機(jī)，而無需以這種方式連接中心極。如果這樣做，基本上是作為一個雙極步進(jìn)操作。

要控制雙極步進(jìn)電機(jī)，使用與單極步進(jìn)電機(jī)相同的步進(jìn)來提供線圈電流，但是，不要使用四個線圈，而是使用兩個線圈的兩極，并反轉(zhuǎn)線圈間電流的極性圖5和圖6顯示了這方面的電路。單極電機(jī)和雙極電機(jī)的電路相同，但單極電機(jī)的中心線除外：

 

一旦有一個方向的步進(jìn)電機(jī)，做另一個方向的步進(jìn)是很簡單的事情，按相反的順序做就行。
      知道位置就是知道每一步有多少度，然后計算出每一步的度數(shù)，再乘以這個度數(shù)。舉個例子，如果你有一個1.8度的步進(jìn)電機(jī)，它轉(zhuǎn)動200步，也就是轉(zhuǎn)動1.8x 200度，也就是360度，也就是一整圈。
雙線控制

在序列的每一步中，兩條導(dǎo)線總是設(shè)置為相反的極性。因此，用一個稍微復(fù)雜一點的電路，只用兩根導(dǎo)線而不是四根導(dǎo)線就可以控制步進(jìn)電機(jī)通過在每對導(dǎo)線上使用npn晶體管，可以在一對導(dǎo)線通電的同時關(guān)閉另一對導(dǎo)線。晶體管的底座通過一個1千歐姆的電阻連接到第一個管腳和微控制器的輸出管腳。第二個引腳通過一個10千歐姆的上拉電阻連接到+5V，晶體管的集電極也連接到該引腳上。晶體管的發(fā)射極接地。當(dāng)晶體管導(dǎo)通時，它為通過上拉電阻器的電流提供一條對地電阻最小的路徑，同時使第二個H橋引腳接地。因此，拉動微控制器的輸出引腳會使第一個H橋引腳同時升高和第二個引腳同時降低。為第三和第四個管腳O復(fù)制此電路

二線制步進(jìn)電路如圖7和圖8所示。單極電機(jī)和雙極電機(jī)的電路相同，但單極電機(jī)的中心線除外：

  

雙極步進(jìn)二線制電路如圖9和圖10所示：

   

步進(jìn)順序與上述兩條中間導(dǎo)線的步進(jìn)順序相同：

Step	wire 1	wire 2
1	low	high
2	high	high
3	high	low
4	low	low

     單片機(jī)編程控制步進(jìn)電機(jī)

由于單極步進(jìn)電機(jī)和雙極步進(jìn)電機(jī)都由相同的步進(jìn)順序控制，因此可以對任一配置使用類似的代碼在Arduino步進(jìn)電機(jī)控制器中，只需更改初始管腳配置。有關(guān)編程步進(jìn)電機(jī)控制的更多信息，請參閱：單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)

如何控制步進(jìn)電機(jī)：最簡單的方式就是采用市面上成熟的步進(jìn)電機(jī)控制器

CAN總線步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動控制器：

五軸步進(jìn)電機(jī)控制器：

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