4.8 步进电动机
28BYJ-48 四相八拍 减速步进电机
步进电机低速转动时振动和噪声大是其固有的缺点，一般可采用以下方案来克服：
A.如步进电机正好工作在共振区，可通过改变减速比等机械传动避开共振区； B.采用带有细分功能的驱动器，这是最常用的、最简便的方法； C.换成步距角更小的步进电机，如三相或五相步进电机； D.换成交流伺服电机，几乎可以完全克服震动和噪声，但成本较高； E.在电机轴上加磁性阻尼器，市场上已有这种产品，但机械结构改变较大。
10.细分驱动器的细分数是否能代表精度?
步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术（请参考有关文献），其主 要目的是减弱或消除步进电机的低频振动，提高电机的运转精度只是细分技术的 一个附带功能。比如对于步进角为 1.8°的两相混合式步进电机，如果细分驱动
器的细分数设置为 4，那么电机的运转分辨率为每个脉冲 0.45°，电机的精度能 否达到或接近 0.45°，还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。 不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大；细分数越大精度越难控制。
void delaynms(uint aa) {
uchar bb; while(aa--) {
for(bb=0;bb<115;bb++) {
; } }
//1ms 基准延时程序
}
void delay500us(void) {
int j; for(j=0;j<57;j++) {
; } }
void beep(void)
1/64 ，
//所以 N=64 时，步进电机主轴转一圈
while(1)
{
if(K1==0)
{
beep();
for(r=0;r<N;r++)
4.4 步进电动机
电机对外做功的能源。 电磁转矩T驱使转子转过偏转角dθ 时，步进电动机对外输出的机械 能 Tdθ ，从能量平衡关系 Tdθ = dWm 即静态转矩为 在线性系统中
dW dWm dθ 1 Wm = LI 2 2 T=
若控制绕组中的电流I为常数，每相控制绕组是两个极上绕组串接而成， 且每极绕组的匝数为N，则
n= 60 f Zr N
f 为控制脉冲的频率，即每秒输入的脉冲数。 反应式步进电动机的转速取决于脉冲频率、转子齿数和拍数，与电源电 压、负载、温度等因素无关。改变脉冲频率可以改变转速，故可进行无 级调速。
f 60 f 60 f 360o n= = = o θs 步进电动机的转速还可用步距角表示 Zr N Zr N 360o 6
N NZr N ， N为运行拍数， = k ⋅ m (k = 1 2) ，m为电机相数。
步距角与拍数N及转子齿数Zt有关。减小步距角，可提高控制精度。 在一个齿距内磁场变化一个周期，用电角度表示时，一个齿距就对应 360°电角度（或 2π 电弧度)。用电角度（或电弧度）表示的齿距角 为 θte = 360o 。
图4-29 永磁式步进电动机
4.5.1 步进电动机的其它类型
3. 感应子式永磁步进电动机
图4-30 感应子式永磁步进电动机
结构 两相感应子式永磁步进电动机的定子结构与单段反应式步进电 动机相同，1、3、5、7极上的控制绕组串联为A相，2、4、6、8极 上的控制绕组串联为B相。转子是由环形磁铁和两端铁心组成。两 端转子铁心上沿外圆周开有小齿，两端铁心上的小齿彼此错过1/2齿 距。定、转子齿数的配合与单段反应式步进电动机相同。
四相八拍运行时的步距角是四相四拍运行时的一半。 四相双四拍运行 通电方式为AC→CB→BD→DA→…。步距角与四相单四拍运行时一样 为1/4齿距角，即1.8°。
四项八拍电机工作原理
四项八拍电机工作原理一、电机的基本原理在了解四项八拍电机（Stepper Motor）的工作原理之前，我们需要先了解电机的基本原理。
电机是将电能转化为机械能的设备，它通过电磁力的作用产生转动或线性运动。
电机的基本构成包括定子和转子。
定子是电机中静止不动的部分，通常由线圈绕成。
转子则是电机中旋转的部分，通常由磁性材料制成。
电机的工作原理可以归纳为两个基本原理：电磁感应和洛伦兹力。
电磁感应原理指的是通过电流在磁场中运动时，会产生力和力矩的效应。
洛伦兹力则是指导电流通过磁场时，会受到力的作用。
二、四项八拍电机介绍四项八拍电机是一种步进电机，它是由多个电磁线圈组成的电机。
四项八拍电机的名称中的“四项”指的是电机中包含的线圈数目，而“八拍”则指的是电机旋转一圈所需要的步数。
四项八拍电机的结构中，有四个线圈分布在电机的定子上。
每个线圈可以分为两段，因此共有八个端子。
通过对这些线圈施加适当的电流，可以在电机中产生旋转或线性运动。
三、四项八拍电机的工作原理四项八拍电机的工作原理基于步进电机的特点，即通过逐步施加电流来引起电机转动。
下面将详细介绍四项八拍电机的工作原理。
1. 单相激励状态在四项八拍电机的工作过程中，只有一个线圈处于激励状态。
将所有的线圈进行编号，分别为A、B、C、D。
四个线圈按照顺时针顺序依次激励，即先激励A相，然后依次激励B相、C相和D相。
在单相激励状态下，电机只能按照A→B→C→D→A的顺序旋转。
每次只有一个线圈被激励，而其他线圈则处于断开状态。
2. 双相激励状态在双相激励状态下，四项八拍电机的两个线圈同时被激励。
这样可以提供更强的力矩，使电机能够承受更大的负载。
双相激励状态下，可以通过不同的线圈组合来控制电机的旋转方向和速度。
常见的组合包括AB、BC、CD和DA。
3. 步进角度四项八拍电机的步进角度取决于线圈数目和旋转方向。
在正常工作状态下，四项八拍电机的步进角度为360度除以线圈数目，即步进角度为90度。
步进电机工作原理及控制电路
//按键标志变量
flag1=0;
//步进数标志变量
init();
//液晶初始化子程序
while(1)
{
keyscan();
//键盘扫描子程序
if(flag==1)
{
zz();
//正转子程序
}
else if(flag==3) {
fz(); } writebjs(8,count); } }
//反转子程序
it 动机正转，其励磁顺序如图所示。若励磁信号反向传送，则步进电动机反转。励
磁顺序： A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A
A-B 表4.3 1-2 相励磁法
步进电动机的负载转矩与速度成反比，速度愈快负载转矩愈小，当速度快至 其极限时，步进电动机即不再运转。所以在每走一步后，程序必须延时一段时间。 下面介绍的是国产20BY-0型步进电机，它使用+5V直流电源，步距角为18度。电 机线圈由四相组成，即A、B、C、D四相，驱动方式为二相激磁方式，电机示意图 和各线圈通电顺序如图4.2和表4.1所示：
6
法增大起动电流，以提高步进电机转动力矩，即提高其工作频率。由于步进电机
是感性负载，所以进入绕组的电流脉冲是以指数形式上升，即这时电流脉冲i为：
i = IH (1 − e−1/Tj )
(4.4)
公式
其中：i是电流脉冲瞬时值；
IH 是在开关回路电压为u时的电流稳态值；
Tj 是开关回路的时间常数，Tj = L / ( RL + RC )
θ s = 2Π / Nrk
公式（4.1） 或
θ s = 360o / Nrk
公式（4.2）
其中：k是步进电机工作拍数，Nr是转子的齿数。
四相八拍步进电机工作原理
四相八拍步进电机工作原理
步进电机（Steppermotor）是一种特殊的电机，它可以按照我们预先定义的计步模式控制旋转角度，属于非精密步进电机。
由于采用了驱动电路和细节控制参数，我们能够非常精确地控制四相八拍步进电机的旋转转角，这种对小角度变化的精确控制使得步进电机在微处理器和其它微电机控制系统中得到越来越广泛的应用。
二、四相八拍步进电机的工作原理
1、四相八拍直流步进电机的结构
四相八拍直流步进电机是指具有四相的直流步进电机，它的结构是由两个匝的外圈和内圈组成，其中外圈是由两相组成，内圈是由另外两相组成，每两相之间相隔90度，其中包含的相数达到四相八拍，就是每两圈中包含的相位数都是八拍，也就是每一拍的角度为45度。
2、控制四相八拍直流步进电机的方法
四相八拍直流步进电机的控制方法采用了双驱动的脉冲分配控制，即通过双步进电机驱动器，同时将一系列脉冲信号分配给两台步进电机，从而同时驱动两台步进电机，从而达到步进电机运动的控制效果。
其中，双步进电机驱动的脉冲信号控制时序为：外圈首先升高一拍，再延迟一拍，然后内圈升高一拍，延迟一拍，依次重复，实现步进电机的运动控制。
- 1 -。
【免费下载】四相八拍步进电机调速
图 1.5 是该四相反应式步进电机工作原理示意图。
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电，力根通保据过护生管高产线中工敷资艺设料高技试中术卷资，配料不置试仅技卷可术要以是求解指，决机对吊组电顶在气层进设配行备置继进不电行规保空范护载高与中带资负料荷试下卷高问总中题体资，配料而置试且时卷可，调保需控障要试各在验类最；管大对路限设习度备题内进到来行位确调。保整在机使管组其路高在敷中正设资常过料工程试况中卷下，安与要全过加，度强并工看且作护尽下关可都于能可管地以路缩正高小常中故工资障作料高；试中对卷资于连料继接试电管卷保口破护处坏进理范行高围整中，核资或对料者定试对值卷某，弯些审扁异核度常与固高校定中对盒资图位料纸置试，.卷保编工护写况层复进防杂行腐设自跨备动接与处地装理线置，弯高尤曲中其半资要径料避标试免高卷错等调误，试高要方中求案资技，料术编试交写5、卷底重电保。要气护管设设装线备备置敷4高、调动设中电试作技资气高，术料课中并3中试、件资且包卷管中料拒含试路调试绝线验敷试卷动槽方设技作、案技术，管以术来架及避等系免多统不项启必方动要式方高，案中为；资解对料决整试高套卷中启突语动然文过停电程机气中。课高因件中此中资，管料电壁试力薄卷高、电中接气资口设料不备试严进卷等行保问调护题试装，工置合作调理并试利且技用进术管行，线过要敷关求设运电技行力术高保。中护线资装缆料置敷试做设卷到原技准则术确：指灵在导活分。。线对对盒于于处调差，试动当过保不程护同中装电高置压中高回资中路料资交试料叉卷试时技卷，术调应问试采题技用，术金作是属为指隔调发板试电进人机行员一隔，变开需压处要器理在组；事在同前发一掌生线握内槽图部内 纸故，资障强料时电、，回设需路备要须制进同造行时厂外切家部断出电习具源题高高电中中源资资，料料线试试缆卷卷敷试切设验除完报从毕告而，与采要相用进关高行技中检术资查资料和料试检，卷测并主处且要理了保。解护现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
四相八拍步进电机控制电路
四相八拍步进电机控制电路
步进电机在各种自动控制领域中有着广泛的应用，它通过精确的位置控制和简单的控制电路设计，实现了高效的运行。
在步进电机中，四相八拍步进电机是一种常见的类型，它具有结构简单、控制方便等特点，因此得到了广泛采用。
步进电机的控制原理基于控制电路对电机内部各个线圈的通断控制，从而实现单步运动。
四相八拍步进电机由四个线圈组成，按相间夹角为90度的顺序连接，每相均可单独控制。
常见的步进电机控制电路包括单片机控制、逻辑门控制等。
在设计四相八拍步进电机控制电路时，首先需要确定电机驱动方式。
常见的方式包括全步进驱动和半步进驱动。
全步进驱动中，电机每步转动一个完整的步进角度；而在半步进驱动中，电机每步转动半个步进角度。
选择不同的驱动方式可以实现不同的转动精度和速度要求。
控制电路中常用的元器件包括晶体管、电阻、电容等。
通过合理的连接和控制，可以使步进电机按照预先设定的步进序列运行。
在具体设计电路时，需要根据电机的参数和工作要求，选择合适的元器件和控制方式，并进行电路调试和优化。
为了确保步进电机的稳定运行，还需要注意电源稳定性和线圩的连接质量。
稳定的电源可以提供电机正常工作所需的能量，而良好的线圩连接可以减小电机运行时的噪音和振动，延长电机使用寿命。
总的来说，四相八拍步进电机控制电路是实现步进电机精准运动的关键，通过合理的设计和调试，可以有效地实现对电机位置的控制。
在实际应用中，可以根据具体要求进行电路的定制设计，以满足不同场景下步进电机的控制需求。
1。
步进电机型号参数选择
步进电机型号参数选择步进电机是一种能将数字脉冲信号转换为角位移或直线位移的电机。
它通过控制电流的连续变化实现位置控制，具有精度高、稳定性好、启停速度快等优点。
步进电机在许多领域中广泛应用，包括机械、电子设备、医疗器械等。
本文将介绍几种常见的步进电机型号、参数和选择方法。
一、步进电机型号1.42型步进电机42型步进电机是一种直径为42mm的经典步进电机。
它由两相或四相线圈组成，每一相的线圈可以通过一个电流控制芯片驱动。
42型步进电机具有结构简单、驱动电流小、噪音低等特点，广泛应用于一些小型机械设备中。
2.57型步进电机57型步进电机是一种直径为57mm的步进电机。
它由四相线圈组成，每一相的线圈可以通过一个电流控制芯片驱动。
57型步进电机具有结构稳定、扭矩输出大、运行平稳等特点，广泛应用于一些需要较大扭矩输出的场合。
3.86型步进电机86型步进电机是一种直径为86mm的大功率步进电机。
它由四相线圈组成，每一相的线圈可以通过一个电流控制芯片驱动。
86型步进电机具有功率大、运行平稳等特点，广泛应用于一些需要大功率输出的机械设备。
二、步进电机参数1.步距角：步进电机通常以步距角来描述，它表示每次接收一个脉冲信号时电机转动的角度。
常见的步距角有1.8度型和0.9度型。
1.8度型步进电机每个步距可以转动1.8度，0.9度型步进电机则可以转动0.9度。
2.额定电流：步进电机的额定电流是指电机在正常工作时所需的电流大小。
一般来说，额定电流越大，电机的输出扭矩就越大，但也会产生更多的热量。
3.驱动电压：步进电机的驱动电压是指电机在正常工作时所需的电压大小。
一般来说，驱动电压越高，电机的运行速度就越快，但也会增加驱动电路的复杂度。
4.静态扭矩：步进电机的静态扭矩是指在停止时所能提供的最大转矩。
它通常与步进电机的物理结构和线圈参数有关。
5.转动惯量：步进电机的转动惯量是指电机转动一定角度所需的转动力矩大小。
它通常与电机的转子质量和转子结构有关。
步进电动机课件ppt
驱动电路类型
常见的步进电动机驱动电 路包括H桥、A4988等。
驱动电路元件
驱动电路的主要元件包括 晶体管、二极管、电容等 ，用于实现电流的放大和 转换。
步进电动机的常见
04
问题与解决方案
步进电动机的常见问题
电机发热过高
电机运行噪音过大
电机在运行过程中发热过高，可能是由于 电机过载、通风不良、绕组故障等原因。
定制化
随着市场的多样化需求，步 进电动机将逐渐实现定制化 生产，满足不同客户和行业 的特殊需求。
步进电动机的未来展望
更广泛的应用领域
随着步进电动机性能和效率的提高，其 应用领域将进一步扩大，涉及到更多行
业和领域。
更智能的集成系统
未来步进电动机将与传感器、控制器 等智能器件集成，形成更智能的控制
系统。
步进电动机的旋转角度和速度 可以通过控制脉冲的数量和频
率来实现高精度的控制。
响应速度快
步进电动机的转动速度和方向 可以通过控制脉冲的频率和相 序来快速响应。
低速性能好
步进电动机在低速时仍能保持 较好的稳定性和平滑性，不会 出现丢步或过冲的现象。
可靠性高
步进电动机的结构简单，维护 方便，且使用寿命长，可靠性
它广泛应用于各种自动化设备、机器 人、数控机床等领域，是实现精密控 制的重要元件之一。
步进电动机的分类
根据结构分类
根据工作电流方式分类
有齿型步进电动机、无齿型步进电动 机、混合型步进电动机等。
有直流步进电动机和交流步进电动机 。
根据相数分类
有单相、两相、三相和多相步进电动 机。
步进电动机的工作原理
步进电动机的驱动
03
控制
步进电动机驱动器
4相8拍步进电机工作原理
4相8拍步进电机工作原理
4相8拍步进电机工作原理：
步进电机是一种通过依次激励不同的电磁线圈来使转子转动的电机。
它的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 电机通电：步进电机需要接通电源才能正常工作。
通过给电机施加电源电压，电流被输送到电机的不同线圈上。
2. 电流激励：步进电机中的线圈被分为四组，分别为A、B、
C和D相。
每个相由多个线圈组成，这些线圈被连在一起并
以特定的方式绕绕在动转子上。
3. 电流方向：通过改变每个相的电流方向来控制步进电机的转向。
电流可以从逆时针或顺时针方向流过线圈。
4. 步进模式：步进电机通常以8拍或4拍两种模式工作。
在8
拍模式下，每个相都按照特定的顺序依次激励。
在4拍模式下，相的激励顺序会不同。
5. 磁场旋转：当电流通过相线圈时，会在周围产生一个磁场。
这个磁场会与电机中的永磁转子进行相互作用，导致转子发生旋转。
6. 转子转动：通过循环激励电机的不同相，可以使得转子以步进的方式进行旋转。
每次激励一个相，转子就会转动一个固定的角度（通常为1.8度，对应于8拍模式）。
7. 控制方式：步进电机可以通过使用特定的控制器或驱动器来控制其旋转步长、转速和方向。
控制器会向驱动器发送信号，通过改变激励的相来控制电机的运行。
通过不断地循环激励不同相，步进电机可以实现相对准确的位置控制和连续的旋转运动，在自动化领域广泛应用于精密定位、自动化设备和机器人等方面。
步进马达电机参数_步进电机减速规格
步进马达电机参数_步进电机减速规格（步进电机）按结构分类:步进电动机也叫脉冲电机，包括反应式步进电动机（VR）、永磁式步进电动机（PM）、混合式步进电动机（HB）等。
（1）反应式步进电动机:也叫感应式、磁滞式或磁阻式步进电动机。
其定子和转子均由软磁材料制成，定子上均匀分布的大磁极上装有多相励磁绕组，定、转子周边均匀分布小齿和槽，通电后利用磁导的变化产生转矩。
一般为三、四、五、六相；可实现大转矩输出（消耗功率较大，电流可达20A，驱动电压较高）；步距角小（最小可做到10）；断电时无定位转矩；电机内阻尼较小，单步运行（指脉冲频率很低时）震荡时间较长；启动和运行频率较高。
（2）永磁式步进电动机:通常电机转子由永磁材料制成，软磁材料制成的定子上有多相励磁绕组，定、转子周边没有小齿和槽，通电后利用永磁体与定子电流磁场相互作用产生转矩。
一般为两相或四相；输出转矩小（消耗功率较小，电流一般小于2A，驱动电压12V）；步距角大（例如7.5度、15度、22.5度等）；断电时具有肯定的保持转矩；启动和运行频率较低。
（3）混合式步进电动机:也叫永磁反应式、永磁感应式步进电动机，混合了永磁式和反应式的优点。
其定子和四相反应式步进电动机没有区分（但同一相的两个磁极相对，且两个磁极上绕组产生的N、S极性必需相同），转子结构较为多而杂（转子内部为圆柱形永磁铁，两端外套软磁材料，周边有小齿和槽）。
一般为两相或四相；须供应正负脉冲信号；输出转矩较永磁式大（消耗功率相对较小）；步距角较永磁式小（一般为1.8度）；断电时无定位转矩；启动和运行频率较高；进展较快的一种步进电动机。
1 / 1。
步进电动机的结构组成步进电机组成定子转子课件
04
步进电机具有较高 的可靠性，能够在 恶劣的环境条件下 稳定运行。
步进电机的分类
根据结构特点，步进电机可以分为三 种类型：永磁式、反应式和混合式。
反应式步进电机具有较快的响应速度 和较低的成本，但精度和效率较低， 适用于一般工业控制场合。
永磁式步进电机具有较高的精度和效 率，但成本较高，适用于高精度控制 场合。
定子的作用和影响
产生磁场
定子绕组通电后，会产生磁场，与转子相互作用。
传递扭矩
定子铁芯作为扭矩传递的媒介，将电磁力传递到转子上。
决定电机的性能
定子的构造和材料直接影响步进电机的性能，如扭矩、速度、精 度等。
04
步进电机的转子
Chapter
转子的构造
转子铁芯
转子铁芯是步进电机的主要组成 部分之一，通常由硅钢片叠压而 成，以减少涡流损耗和提高电机 效率。
定子的构造
环形定子铁芯
一般由硅钢片组成，用于 产生磁场和传递扭矩。
绕组
定子绕组在环形铁芯上， 用于产生励磁电流。
端盖
固定和保护定子铁芯和绕 组，防止灰尘和杂物进入 。
定子的材料和工艺
硅钢片
常用的定子材料，具有高磁导率和低损耗特性。
绝缘漆
用于涂覆硅钢片表面，提高耐热性和绝缘性能。
绕组线
一般采用铜线或铝线，用于组成绕组。
转子绕组
转子绕组是安装在转子铁芯上的 线圈，分为单相、两相和三相等 不同类型，用于产生磁场。
转子的材料和工艺
硅钢片
转子铁芯通常由硅钢片叠压而成，这 种材料具有高磁导率和低磁损耗的优 点。
绕线工艺
转子绕组通常采用高强度漆包线或纱 包线绕制而成，以抵抗高温和保证电 机性能。
步进电动机课件ppt
描述了步进电动机转速与输入脉冲频率之间的关系，也称动态机械特性。
03
CATALOGUE
步进电动机的控制方法
开环控制
脉冲控制
通过控制脉冲的数量和频率来控 制步进电动机的旋转角度和速度
。
方向控制
通过控制脉冲的顺序来控制步进电 动机的旋转方向。
步进模式
通过控制脉冲的数量来控制步进电 动机的旋转步数和位置。
软件细分
通过在软件中设置细分参数对步进电动机进行细 分控制，以实现更精细的控制。
自动细分
通过自动调整细分参数，以实现最佳的控制效果 。
04
CATALOGUE
步进电动机的驱动电路
单电压驱动电路
电阻分压器
通过电阻分压器将电源电压分成适当的电压，为步进电动机的各 相绕组提供驱动信号。
环形分配器
将驱动信号分配给各相绕组，使各相绕组按顺序通电或同时通电。
高精度化
为了满足高精度加工和测量需求，步进电动机的精度不断提高。
多样化
不同类型的步进电动机不断涌现，以满足不同领域的需求。
技术瓶颈与挑战
控制精度
步进电动机的控制系统对精度影响较大，如何提高控制精度是当前 面临的一个难题。
可靠性
由于步进电动机的运行速度较高，对其可靠性和稳定性要求也较高 ，如何保证长时间稳定运行也是一个挑战。
自动化生产
步进电动机可用于驱动自动化生产线上的机械臂、传送带等设备，提高生产效率 。
质量控制
步进电动机可用于控制机器视觉系统，对生产线上的产品进行质量检测和筛选。
在打印机等办公设备中的应用
打印机
步进电动机在打印机中用于控制打印头的移动，实现高精度 的打印效果。
复印机
四相八拍步进电机调速
摘要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件。
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，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。
这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。
使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
步进电机的调速一般是改变输入步进电机的脉冲的频率来实现步进电机的调速，因为步进电机每给一个脉冲就转动一个固定的角度，这样就可以通过控制步进电机的一个脉冲到下一个脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率，延时的长短来具体控制步进角来改变电机的转速，从而实现步进电机的调速。
在本设计方案中采用单片机内部的定时器改变脉冲的频率从而实现对步进电机的转速进行控制，实现电机调速与正反转的功能。
关键词：步进电机，单片机，调速系统AbstractStep-by-step electric motor is the ring opening gating element changing electricity pulse signal into angular displacement or line displacement. Under the situation of must overload, the electric motor rotation rate , discontinuous location depend on pulse signal frequency and pulse number only , make free from being loaded with the effect changing ,but be that being added a pulse signal , the electric motor by electric motor is to have rotated a step spur angle. This gleam of location Step-by-step electric motor speed regulation general be change import step-by-step electric motor pulse frequency come true step-by-step electric motor speed regulation, because of step-by-step electric motor every be given to a pulse right away rotate one fixed angle, such right away not bad pass under the control of step-by-step electric motor a pulse arrive at next pulse period come to change pulse frequency Come to control the speed regulation ,Frequency adopt the internal timer of realizing an electric motor and the function that the positive and negative rotates being in progress to step-by-step electric motor rotation rate thereby.Key Words: Step-by-step electric motor , monolithic machine , speed regulation system目录摘要------------------------------------------------------------------------------------------------------------- I ABSTRACT --------------------------------------------------------------------------------------------------- II 第1章绪论 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 1 1.1步进电机的概述-------------------------------------------------------------------------------------- 11．1．1 步进电机的特点----------------------------------------------------------------------------- 11.1.2 步进电机的工作原理简述-------------------------------------------------------------------- 11.1.3 步进电机的基本参数-------------------------------------------------------------------------- 11.1.4 步进电机调速原理简述----------------------------------------------------------------------- 2 1.2四相八拍步进电机---------------------------------------------------------------------------------- 21.2.1四相步进电机工作原理 ----------------------------------------------------------------------- 21.2.2 八拍得工作方式 -------------------------------------------------------------------------------- 4 1.3单片机概述 -------------------------------------------------------------------------------------------- 41.3.1 单片机原理简述 -------------------------------------------------------------------------------- 41.3.2 8031单片机 ------------------------------------------------------------------------------------- 5 1.4总体方案设计 ----------------------------------------------------------------------------------------- 61.4.1 系统的组成 -------------------------------------------------------------------------------------- 61.4.2 系统的工作原理 -------------------------------------------------------------------------------- 6 第2章硬件设计----------------------------------------------------------------------------------------- 72.1A/D转换器选择-------------------------------------------------------------------------------------- 72.1.1 MC14433A/D转换器简介 ---------------------------------------------------------------------- 72.1.2 MC14433各类引脚的功能--------------------------------------------------------------------- 7 2．2外部程序存储器的扩展 --------------------------------------------------------------------------- 8 2.3片外数据存储器的扩展----------------------------------------------------------------------------- 9 2.4脉冲分配器的选择 --------------------------------------------------------------------------------- 10 2.5键盘与显示选择------------------------------------------------------------------------------------ 12 2.6六反向器的设计------------------------------------------------------------------------------------ 13 2.7逻辑电路---------------------------------------------------------------------------------------------- 142.7.1地址锁存器的设计---------------------------------------------------------------------------- 142.7.2地址译码器的选择---------------------------------------------------------------------------- 142.8报警电路设计 --------------------------------------------------------------------------------------- 15 2.9掉电保护电路设计 --------------------------------------------------------------------------------- 16 2.10光电隔离 -------------------------------------------------------------------------------------------- 17 2.11光电传感器----------------------------------------------------------------------------------------- 17 2.12步进电机的加减速控制 ------------------------------------------------------------------------- 18 第3章系统软件设计 ------------------------------------------------------------------------------ 203.1显示子程序的设计-------------------------------------------------------------------------------- 20 3.2键盘子程序的设计--------------------------------------------------------------------------------- 22 3.3正反转程序流程图--------------------------------------------------------------------------------- 253.3.1 正反转程序流程图--------------------------------------------------------------------------- 253.3.2 转速快慢程序流程图 ---------------------------------------------------------------------- 28 3.4定时中断流程图------------------------------------------------------------------------------------ 30 3.5语音报警系统-------------------------------------------------------------------------------------- 33 3.6A/D转换器中断程序------------------------------------------------------------------------------- 35 3.7主程序设计 ------------------------------------------------------------------------------------------ 37 第4章结论 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 40 参考文献 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 41 致谢----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 42第1章绪论1.1 步进电机的概述1.1.1 步进电机的特点1）一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。
步进电机的选型与计算
步进电机的选型与计算步进电机是一种常见的电动机类型，广泛应用于各种自动控制系统中。
步进电机以其结构简单、运动精确和控制方便的特点，被广泛应用于打印机、数控机床、机器人等领域。
在选择步进电机和进行计算时，需要考虑以下几个方面：步进角度、扭矩、电流、电压、转速和加速度。
本文将对步进电机的选型和计算进行详细介绍。
1.步进角度选择步进电机通常有两种步进角度可选：1.8度和0.9度。
其中1.8度步进角度的电机更为常见，但如果需要更高的运动精度，可以选择0.9度步进角度的电机。
步进角度越小，电机一圈的步数越多，运动精度也就越高。
2.扭矩选择扭矩是步进电机的输出能力，通常由电机的尺寸和电流决定。
选择合适的扭矩需要考虑应用场景下的负载情况。
如果负载较大或需要较大的运动力矩，需要选择具有较大扭矩的电机。
3.电流选择4.电压选择选择步进电机的电压需要考虑到驱动器的额定电压。
步进电机的电压应该与驱动器能够提供的电压匹配，以确保电机正常工作。
通常，选择合适的电压可以提高电机的响应速度和运动精度。
5.转速和加速度选择在进行步进电机的计算时，可以根据具体的参数和公式进行计算。
以下是步进电机常用的几个计算公式：1.步进电机的转速计算公式：转速 = 频率× 步进角度× 60（单位：rpm）2.步进电机的转矩计算公式：转矩=功率/转速（单位：Nm）3.步进电机的加速度计算公式：加速度 = （最终速度 - 初始速度）/ 时间（单位：rad/s²）这些公式可以根据具体的参数进行灵活计算，以满足不同应用场景的需求。
总结起来，步进电机的选型和计算需要考虑步进角度、扭矩、电流、电压、转速和加速度等因素。
根据具体的应用场景需求，选择合适的步进电机，并进行相关参数的计算，以满足项目的设计要求。
步进电动机的特性参数及挑选
步进电动机的特性参数及挑选
1.步进电动机的首要特性参数（1）步距角a 每输入一个电脉冲信号，转子所转过的视点称为步距角。
步进电动机的步距角可按下式核算：a = 360°/mkz（2）静态步距角过失△a 步进电动机的实习步距角与理论步距角之差称为静态步距角过失。
（3）最大静转矩Tmax 使转子刚刚脱离平衡方位的极限转矩值称为最大静转矩。
（4）空载起动频率fq 电动机在空载状况下，不失步起动所能容许的最高频率称为空载起动频率。
（5）接连作业最高作业频率（矩频特性）步进电动机起动后，电动机速度能跟从操控脉冲频率接连上升而不失步作业的频率称为接连作业频率。
2.步进电动机的挑选（1）有必要确保步进电动机的输出转矩大于负载转矩，使电动机的矩频特性有必定裕量，以确保作业牢靠；（2）央求核算的机械体系负载翻滚惯量与步进电动机转子的翻滚惯量相匹配，并有必定裕量；（3）使最高接连作业频率能满意商品活络移动的央求；（4）使步进电动机的步距角a与机械体系相匹配，以得到机床所央求的脉冲当量。
1。
步进电机细分4,8,16 ,32,64,128,256什么意思？
步进电机细分4，8，16 ，32，64，128，256什么意思？步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术，其主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动，提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。
比如对于步进角为1.8°?的两相混合式步进电机，如果细分驱动器的细分数设置为4，那么电机的运转分辨率为每个脉冲0.45°，电机的精度能否达到或接近0.45°，还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。
不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大；细分数越大精度越难控制。
步进电机驱动器的细分数。
常规有三种细分方法
1、2的N次方，如
2、4、8、16、32、64、128、256细分，
2、5的整数倍，如5、10、20、25、40、50、100、200细分，
3、3的整数倍，如3、6、9、12、2
4、48细分。
几细分就相当于“控制精度”增加了几倍（每个脉冲所使电机转动的角度就小了，执行过程中丢几个脉冲所产生的误差就小了，控制精度就高了），要是想保持速度不变，那频率就要增大相应的倍数。
例如原来电机转一圈用200个脉冲，你做了2细分，那么电机转一圈就要400 （200*2）个脉冲了
一般细分有 2 4 8 16 32
可能也有64 128的。
一般加细分是为了提高控制精度，但细分是电脉冲状态的增加来实现提高精度的，其实细分也存在误差，但是机械制造精度也有误差，这是不能完全避免的。
如果没有细分，那么步进电机每接受一个脉冲，就会转动一个步距角。
加入驱动器的细分后，则每发出一个脉冲，电机旋转的角度=步距角/细分数。
步进电机型号、参数、选择
一、步进电动机简介
1. 步进电动机的历史 2. 步进电动机的定义
3. 4. 5. 6. 7.
步进电动机的工作原理 步进电动机的机座号 步进电动机构造 步进电动机主要参数 步进电动机的特点
一、步进电动机简介
1. 步进电动机的历史：德国百格拉公司于1973年发明了五相混 合式步进电机及其驱动器；1993年又推出了性能更加优越的三相 混合式步进电机。我国在80年代以前，一直是反应式步进电机占 统治地位，混合式步进电机是80年代后期才开始发展。 2. 步进电动机的定义：是一种专门用于速度和位置精确控制的 特种电机，它旋转是以固定的角度（称为步距角）一步一步运行 的，故称步进电机。 3. 步进电动机的工作原理 以单极性电机为例来解释 工作原理
4. 步进电动机的机座号：主要有35、39、42、57、86、110等 5. 步进电动机构造：由转子（转子铁芯、永磁体、转轴、滚珠 轴承），定子（绕组、定子铁芯），前后端盖等组成。最典型两相 混合式步进电机的定子有8个大齿，40个小齿，转子有50个小齿； 三相电机的定子有9个大齿，45个小齿，转子有50个小齿。
2. 电机定位精度的选择
机械传动比确定后，可根据控制系统的定位精度选择步进电机 的步距角及驱动器的细分等级。一般选电机的一个步距角对应 于系统定位精度的1/2 或更小。 注意：当细分等级大于1/4后，步距角的精度不能保证。 伺服电机编码器的分辨率选择：分辨率要比定位精度高一个数量 级。
3. 电机力矩选择 步进电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的静 力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为惯 性负载和摩擦负载二种。直接起动时（一般由低速）时二种负 载均要考虑，加速起动时主要考虑惯性负载，恒速运行进只要 考虑摩擦负载。一般情况下，静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好， 静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来（几何尺寸） • 转动惯量计算
四相八拍步进电机控制
四相八拍步进电机控制步进电机是一种常见的电机类型，广泛应用于各种领域中，其中四相八拍步进电机是其一种常见类型，其控制简单且精准。
在控制四相八拍步进电机时，需要考虑到步进电机的特性以及控制方法，以确保电机能够按照预期的步距和速度进行运转。
步进电机工作原理步进电机是一种电磁式电机，通过电流在驱动器中的控制，使电机旋转固定的步距。
四相八拍步进电机中，有四组线圈，每组线圈都可以独立控制，通过不同相位的脉冲信号来驱动。
当电流依次施加到不同的线圈上时，电机便能实现一步距的转动，从而完成旋转运动。
步进电机控制方法控制四相八拍步进电机主要有两种方法：单步进控制和微步进控制。
1.单步进控制：在单步进控制中，每次施加一个脉冲信号，使步进电机转动一个步距。
这种控制方法简单直接，适用于一些简单的应用场景，如需要电机做简单定位的场合。
2.微步进控制：微步进控制是一种更为精细的控制方法，通过在每个步距之间施加一定比例的电流，使电机实现更加平滑的运动。
这种控制方法可以提高步进电机的精度和稳定性，适用于对运动要求较高的场合。
步进电机控制流程控制四相八拍步进电机的基本流程如下：1.初始化：设置步进电机的参数，包括步距大小、速度、加减速度等。
2.发送控制信号：通过控制器向步进电机的驱动器发送相应的脉冲信号，控制电机转动。
3.监测电机状态：实时监测电机的位置和运动状态，确保电机按照预期进行运转。
4.控制结束：根据需要停止电机运动或者改变电机的运动方向。
1应用领域和优势四相八拍步进电机广泛应用于打印机、数控机床、纺织机械、医疗设备等领域。
由于其控制简单、结构紧凑、精度高等优点，步进电机在这些领域中得到了广泛的应用。
综上所述，四相八拍步进电机作为一种常见的电机类型，其控制方法简单且灵活，通过合理的控制可以实现精确的运动控制。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的控制方法，并结合具体的控制流程来实现对步进电机的有效控制，从而满足不同应用场景对电机精度和稳定性的要求。
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4 步进电动机的传动与控制
步进电动机的升速、降速控制 速度与脉冲频率成 正比。频率增加，速度增加。频率高，转矩低，带 负载能力降低。 高速时，不能直接启动，低速时直接起动。低速度 启动后，慢慢加速到高速。停止时，不能快速变化， 需要从高速慢慢拿降低到低速度，最后停止下来。 步距角细分原理 A-A’通电转为A,B通电，转子转过 30度。如果B绕组中电流不是一下升高到额定值， 而是逐步增加。台阶可以很多。如果有30个台阶， 则转角精度就是1度。
步进电动机主要技术指标与运行特性
静态步距角误差—理论上每一个输入脉冲使得电动 机转过一个步距角。由于实际定子转子齿距不均匀 及他们之间空隙不均匀，实际布距角与理论值存在 偏差。这个偏差叫做静态步距角误差。 最大静转矩---静转矩指的是步进电动机处于平稳 运行时的电磁转矩。在平稳运行情况下，转子带动 负载时，转子转过一个角度。并且能够稳定下来， 此时的电磁转矩叫做静转矩。能够平稳下来时，转 子带负载转过角度叫做失调角。对应这个失调角， 若静转矩最大，则该静转矩叫做最大静转矩。
+80V
+12V
斩波恒流功率放大驱动电路
它是在高、低压切换型驱动电源 的基础上，使高压供电部分的电 流断续加入，以补偿因步进电动 机控制绕组中由于旋转电动势(电 机转动时，由于磁导变化在绕组中所 产生的电动势)、相间互感等原因而 引起的电流波形下凹所造成的转短下 降。它能根据控制绕组中电流的变 化，反复地接通和关断高压电源，使 电流波顶维持在预定的范围内波动， 从而使步进电动机的机械特性得到显 额高，并相应地增加了起动和运行 频率‘但是，由于在电路中增添了电 流反馈环节，使线路较为复杂，这种 驱动电源属于闭环类型的供电系统。
细分电路型驱动电路
细分电路型驱动电源是将步进电动机的步炬 角进一步减小，从而使步进电动机的运行变 为近似的匀速运动。这样，步进电动机就能 象其它伺服电动机一样平滑地运转。为了使 步短角进一步减小，单从步进电动机本身来 解决是较困难的，特别是小机座号的步进电 动机。于是设法将一个有一定步因角的步进 电动机改用阶梯形的电流来供电，这才能使 义步短角进一步减小，以提高电动机的运行 的平滑性。这就是所谓“细分驱动”。
4.8 步进电动机 (P113)
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 步进电动机功能 步进电动机的构造、工作原理及分类 步进电动机的通电方式 步进电动机的主要技术指标 步进电动机特点 步进电动机驱动方法 环形分配器及步距角细分与控制
1功能
步进电动机是数字控制系统中的伺服电机之 一，其功能是把脉冲电信号变换为相应的角 位移的电动机。 控制步进电动机的方式描述：输入一个脉冲， 步进电动机转过一个角度或者前进一步。 控制原理（传递函数）描述：步进电动机输 出的角位移或者前进位移大小与输入脉冲的 数量成正比。
分类—六类
反应式步进电动机（简称VR-variable reluctance）其特点 是：结构简单，成本低，动态性能较差，步距角一般0.9度， 1.8度，3.6度 永磁式步进电动机（简称PM-permanent magnet）其特点 是：输出转矩大，步距角（90度或45度）较大，动态性能好。 混合式步进电动机（简称HB-hybrid) 特点：输出转矩大，动 态性能好，步距角小，但结构复杂，成本较高 永磁感应式步进电动机 机械谐波式步进电动机 章动式步进电动机
三相六拍的通电方式
A-AB-B-BC-C-CA-A….. 一个循环 内有六种通电状态 六拍，有时候是一相 通电，有时候是两相通电，但一相与两相是间隔的。 A通电时，转子齿1，3轴线与定子A极轴线重合，与 单三拍情况相同。当A,B同时通电时，转子位置要兼 顾A B磁极对转子的作用，磁力相等的位置就是在按 照逆时针转过15度角度位置，此时，转子轴线既不 与A的轴线重合，也不与B相轴线重合。 当B通电时，转子又转过15度。2.4轴线与B极轴线 重合。
步进电动机技术指标举例
3 步进电动机的环形分配器
步进电动机控制绕组轮流通电。脉冲分配器决定了步 进电动机的工作方式。完成这一分派脉冲的方式有 两种：硬件脉冲分配器及软件脉冲分配器。 硬件脉冲分配器可以通过集成电路芯片完成，或者有 触发器和门电路组成的电路完成。 1）集成触发器型环形分配器 包含三个J-K触发器和 12个与非门。三只触发器的输出端Q与步进电动机 的A,B,C绕组相连。Q=1导通。与非门侧有正反转 控制信号输入。工作状态表见P120表4-1. 2 专用环形分配器芯片CH250.真值表见P121表4-2. 3)软件环形分配器 单片机控制系统或者DSP控制系统
A相绕组通电，B,C相不通电。由于磁通总是力图走磁阻最小的途径的 特点，所以转子齿1，3受到磁力的作用 使其轴线与定子上A极的轴线 重合，如图a所示。 同理，B通电，A,C不通电时，转子在磁力作用下，按逆时针方向转过 30度，使得齿2，4的轴线与定子B极的轴线重合，如图b所示。C通电， A B不通电，转子1，3与C极轴线重合，又逆时针转过30度。这样， A-B-C-A-B-C-A….轮流通电，转子按照通电次序，沿着逆时针方向 一个角度一个角度地转过。磁场按照A-B-C方向转过360度，转子沿 着相同方向转过一个齿距角。
反应式永磁步进电动机的构造
步进电动机的构成：定 子+转子 两个部分 同 一般电动机一样 定子上布置控制绕组， 输入脉冲对多相定子绕 输入 组轮流进行励磁 转子做成凸极结构 输出 位移 转子齿的宽度和定子上 极靴的宽度相等
6个磁极 的定子
4个凸极 齿的转子
三相反应式步进电动机结构图
单三拍反应式步进电动机工作原理
步进电动机得到7个特点
角位移与脉冲数严格地成正比。 开环系统简单可靠。 动态响应速度快，易于起停、正反转及变速 低速下依然保证获得大的转矩，速度范围宽 需要脉冲电源供电 存在失步与振荡现象，需要采取对应措施 噪声大，带惯性负载能力差。
2 步进电动机的驱动方法
步进电动机的驱动电源包括脉冲信号源， 脉冲分配器及功率放大器三大部分。 脉冲信号源 是一个脉冲频率有几个赫兹到 几十个千赫兹连续变化的信号发生器。最 为常见的是多谐振荡器及有多个单结晶体 管构成的驰张振动器。
高-低两个电源供电的驱动电路
步进电动机每相控制绕组需 要两只功率元件串联并且分 别由高电压和低电压两种不 同的电源供电。 高电压用于加速电流的增长 速度，而低电压用来维持稳 定的控制电流。 与电阻串接的二极管起到隔 离高低电压作用，而在步进 电动机与高压电源之间的二 极管起到构成高压放电回路 作用。 当脉冲发生器输出高电平时， 两只晶体管同时导通，步进 电动机由高压供电。当达到 单稳态延时时间时，高压侧 晶体管截至，改由+12V电 源供电。
功率驱动器
分类：单电压功率驱动 电路；双电压功率驱动 电路；斩波恒流功率放 大电路；调频调压短路； 细分电路。 单电压功率驱动电路特 点：结构简单 电流上升 速度不够快，高频负载 能力低。 外接电阻并联电容起到 提高负载瞬间电流上升 率。
功率放大晶体管
单电压驱动功率放大电路
当脉冲控制信号输入时，晶体管导通，电容 C在刚导通瞬间起看将电阻尺短接的作用， 而使通过步进电动机控制绕组中的电流迅速 增长。当电流达到稳定状态后，由于电阻R 的串接限制了控制电流。整个过程采用了一 个电源供电。步进电机每一相控制绕组仅需 要一只功率元件提供电脉冲。 串接电阻耗能，使得取得效率降低。
三相双三拍的通电方式及四相步进电动机
通电AB-BC-CA-…. 一个周期 三相双三拍运行方式 每步转过角度为30度 30 四相步进电动机 八个 磁极，每个磁极有多 个小齿，四组控制绕 组。
通电方式
四相四拍 A-B-C-D-….假如转子有50个小齿，每 个齿距角为360/50=7.2度。每个定子所占齿数为 50/8=6-1/4个,即错开1.8度。显然不是整数。这 样A通电时，定子与转子轴线不能够重合，相邻两 对磁极b-b’,c-c’的小齿与转子上齿必然错开1/4个 齿距角 ，对应角度是1.8度。 B通电，转子从原来位置转过1.8度。 私下八拍通电，A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-…每次 转角1/8,即0.9度。 四相双四拍 AB-BC-CD-DA-….，每电动机动态转矩与步进电动机输 入脉冲信号频率之间的关系（动态转矩随着脉冲频 率的升高而降低） 失步（丢步与越步） 丢步指的是转子前进步距数 少于脉冲数；越步指的是转子前进步距数多于脉冲 数。 步进电动机起步频率---在一定的负载转矩下，能 够不失步启动的最高频率。 步进电动机的运行频率---步进电动机启动后，当 脉冲频率连续上升时，能够不失步运行的最高频率。
步距角与齿距角
转子走一步转过的角度，叫做步距角，计算公式：齿数除以拍 数，即360/Kmz,K为状态系数，相邻两次通电的相数目相同 时，K取1，相邻两次通电的相数目不同时，K取2.z为转子的齿 数，m为拍子数。 一拍：定子控制绕组每通电，断电一次，成为一拍 此时电动机 转子在空间转过的角度称为步距角。上述为三相单三拍运行。 单指的是每次只有一相控制绕组通电，三拍指的是经过三次切 换控制绕组的通电状态完成一个循环。三相单三拍运行时，步 距角为30度。 齿距角：360/z,其中，z为转子的齿数，4个齿的转子，其齿距 角为90度