步进电机工作原理及控制电路
单片机驱动步进电机电路
通过键盘，将货位（或包位）代码输入微机，启动存（或取）命令键，机械手即可在微机的控制下，作X、Y、Z三个方向的运动，完成存（或取）包操作。控制原理如图所示。
01
系统主要包括微机控制、步进电机控制、机械传动系统、光控音乐电路、工作电源、货架和柜台等七部分组成。微机根据键入的货物代码，产生相应的脉冲信号，经CH250脉冲分配器和驱动电路，输出具有一定功率的脉冲，驱动有关电机正转或反转及其步数，从而实现货物的存取。机械手行进中，光控音乐电路驱动蜂呜器发出乐曲，从而增强了工作的节奏、控制的旋律。
*
9
如果按： 001→101→100→110→010→011→001…… A CA C CB B BA A 的次序输出，就可达到反转的目的。 [练习1]仿照三相三拍的办法编出反转控制子程序。
FAN： MOV P1， ＃01H ；A相通电 ACALL D1MS MOV P1，＃05H ；CA相通电 ACALL D1MS MOV P1，＃04H ；C相通电 ACALL D1MS MOV P1，＃06H ；CB相通电 ACALL D1MS MOV P1，＃02H ；B相通电 ACALL D1MS MOV P1，＃03H ；BA相通电 ACALL D1MS RET
9.3 应用举例——机械手的微机控制
随着科学技术的进步、工业自动化的进程，机械手将进一步取代简单而笨重的人工操作，逐步把在恶劣环境下工作的人们解放出来，这对于改善人们的工作条件、提高工作效率，具有一定的现实意义。
本例系存取邮件机械手的控制，在邮政部门和立体仓库中作自动存职包裹和货物之用。
工作原理
由软件完成脉冲分配工作
*
特点：由软件完成脉冲分配工作，不仅使线路简化，成本下降，而且可根据应用系统的需要，灵活地改变步进电机的控制方案。
步进电机的脉冲信号原理
步进电机的脉冲信号原理步进电机是一种将电脉冲信号转化为角位移的特殊电机。
其原理是通过控制电路发送脉冲信号来控制电机的运行，每接收到一个脉冲信号，电机就会转动一定的角度。
下面详细介绍步进电机的脉冲信号原理。
步进电机的脉冲信号原理主要包括以下几个方面：1. 步进电机的基本工作原理步进电机是一种能够按照一定的步进角度旋转的电动机。
它通过将电脉冲信号转换成机械运动来实现转动。
在步进电机中，有一个旋转部件（转子）和一个定位部件（定子）。
定子由多个线圈组成，每个线圈都有两个相交的磁极。
转子上有多个磁极和凸起的刻度。
通电时，定子的线圈会产生一个旋转的磁场，使得转子的磁极受到吸引或排斥力，从而实现步进转动。
2. 脉冲信号对步进电机的控制步进电机的转动需要通过控制电路来发送脉冲信号。
控制电路可以通过数字信号或模拟信号来实现。
脉冲信号的频率和脉冲个数决定了步进电机转动的速度和角度。
通常，每个脉冲信号都对应着一定的步进角度，称为步距角。
例如，如果一个步进电机的步距角为1.8度，那么每接收到一个脉冲信号，电机就会转动1.8度。
3. 步进电机的控制模式步进电机的控制可以分为全步进控制和半步进控制两种模式。
全步进控制模式下，每接收到一个脉冲信号，步进电机就会转动一个完整的步距角。
而半步进控制模式下，每接收到一个脉冲信号，步进电机会转动半个步距角，从而实现更加精确的控制。
4. 步进电机的驱动方式步进电机的驱动方式主要有两种：单相驱动和双相驱动。
在单相驱动中，只有一组线圈被激活，其他线圈断开。
当线圈被激活时，电流会通过线圈产生磁场，吸引或排斥转子。
当脉冲信号切换到下一相时，上一个相断开，下一个相激活，电机就会转动一定的角度。
而在双相驱动中，两组线圈被同时驱动，可以实现更高的转动速度和扭矩。
5. 步进电机的应用领域步进电机由于其精确性、可控性和易于控制的特点，被广泛应用于各种自动控制系统中。
例如，机械设备中的定位、打印机中的纸张进纸、数控设备中的精确位置控制等。
直线步进电机工作原理
直线步进电机是一种特殊类型的电机，通过将旋转运动转换为直线运动来实现特定的工作。
它由电机本体和导轨组成，电机本体上安装了定子，导轨上安装了滑块。
当电机本体产生旋转运动时，滑块会在导轨上做直线运动。
直线步进电机的工作原理可以分为定子和滑块的相互作用以及驱动电路的控制两个方面。
首先，定子和滑块的相互作用是使直线步进电机能够实现直线运动的关键。
在直线步进电机的定子上，有一系列的电磁线圈。
当给定线圈通电时，会在定子上产生一个磁场。
而滑块上则安装有磁铁或磁性材料，当滑块靠近线圈时，会受到线圈的磁力吸引，并向线圈所在的位置移动。
在滑块周围的导轨上，通常会设置一个或多个停止点，用来确定滑块的位置。
停止点可以通过机械限位开关或者光电传感器等方式来实现。
当滑块靠近停止点时，停止点上的传感器会检测到滑块的位置，并向控制电路发送信号，使电机停止工作。
其次，驱动电路的控制是直线步进电机能够实现精确运动的关键。
驱动电路通常由控制器和功率放大器组成。
控制器可以根据需求发送脉冲信号给功率放大器，而功率放大器则根据接收到的脉冲信号控制电机的转动。
具体来说，控制器会根据需要计算出直线步进电机需要运动的步数和方向，并将这些信息转化为脉冲信号发送给功率放大器。
功率放大器会依次接收并解码这些脉冲信号，并根据其频率和时间间隔来控制电机的转动。
在驱动过程中，通常会使用全步进和半步进两种方式来控制电机的转动。
全步进模式下，控制器会连续发送脉冲信号给功率放大器，通过不断切换电磁线圈的通电顺序来实现电机的旋转。
半步进模式下，控制器会发送额外的脉冲信号给功率放大器，通过改变电磁线圈通电顺序中的某个步骤，使得电机能够以更小的步距旋转。
需要注意的是，直线步进电机是一种开环控制系统，即控制器发送的脉冲信号并没有反馈回来进行校验。
这就意味着如果出现控制信号的丢失或者脉冲信号的错误，电机可能会出现失步现象。
为了避免这一问题，需要正确选择控制器和驱动电路，并确保控制信号的准确性和稳定性。
步进电机的控制原理
步进电机的控制原理步进电机是一种高精度的电动执行器，具有定位准确、不需反馈器和转矩、速度和位置控制的特点，广泛用于数码设备、计算机和机器人控制等领域。
步进电机的控制原理包括三部分：输入信号、驱动电路和电机转动。
一、输入信号步进电机的输入信号有两种：脉冲信号和方向信号。
脉冲信号是由控制器发送给驱动电路的，用来控制电机的转动步数和速度。
步进电机的每一步运动需要一定的脉冲信号，具体步数由控制器编程决定。
方向信号则表示电机转动的正、反方向，一般由控制器通过电平高低来控制。
输入信号是步进电机运动的基础，只有正确的输入信号才能实现精准控制。
二、驱动电路步进电机的控制需要依赖驱动电路，一般为双H桥驱动电路。
它能够根据输入信号的变化，控制步进电机的相序和电流大小，从而实现电机的精准控制。
驱动电路是整个控制系统的核心部分，不同类型的步进电机需要不同的驱动方式，因此制定相应的驱动电路是十分重要的。
三、电机转动步进电机的转动是由驱动电路提供的电流产生的磁场、轴承和转子间的相互作用实现的。
不同类型的步进电机其转动的方式也不同，如单相、两相、五相、六相等。
不同类型的步进电机也需要不同的驱动方式，否则会导致控制不准确或失步。
综上所述，步进电机的控制原理需要在三个方面进行开展：输入信号、驱动电路和电机转动。
只有以正确的方式输入信号，配合正确的驱动电路和电机类型，才能实现精准的电机控制。
在实际应用中，我们需要根据具体情况来选择不同类型的步进电机和相应的控制方式，以实现最优控制效果。
步进电机的控制的原理
步进电机的控制的原理步进电机（Stepper Motor）是一种将电脉冲信号转换为角度让电机转动的电机。
它通常由定子和转子组成，定子线圈通过控制电流的输入来产生磁场，而转子则是由磁材料制成的。
步进电机有许多种类型，其中最常见的是单圈、双圈和四圈步进电机。
步进电机凭借其高精度、高可靠性等优点，在很多领域都有广泛的应用，包括打印机、电子门锁、数码相机等。
步进电机的控制原理主要包括两个方面，即脉冲信号的输入以及驱动电流的控制。
下面将详细介绍这两个方面的原理。
首先是脉冲信号的输入。
步进电机的转动是通过输入脉冲信号驱动的。
脉冲信号可以由切换电路产生，也可以由计算机或其他控制系统发出。
脉冲信号的频率决定了步进电机转动的速度，而脉冲信号的数量则决定了步进电机转动的角度。
当脉冲信号输入到步进电机的一个定子线圈时，该线圈产生一个磁场。
根据电磁感应定律，该磁场将对转子产生一个力矩，使其转动一定的角度。
当脉冲信号不再输入时，磁场也消失，转子停止转动。
如果脉冲信号连续输入，那么步进电机将不断地进行转动。
接下来是驱动电流的控制。
步进电机的线圈通常由绝缘性材料包裹，以防止电流损耗。
驱动电流的控制是通过对步进电机的定子线圈施加合适的电压来实现的。
根据欧姆定律，电流与电压的比值等于线圈的电阻。
通过改变电压的大小，可以控制线圈中的电流，进而控制步进电机的转动速度和力矩。
为了更好地控制步进电机的转动，常常采用两相驱动方式。
两相驱动方式是指将步进电机的两个定子线圈分别驱动，使其产生独立的磁场。
通过交替输入脉冲信号，可以让步进电机转动一个固定的角度。
在实际应用中，常常使用驱动器来控制步进电机的驱动电流。
驱动器接受外部脉冲信号，并通过电流放大器将电流信号传输给定子线圈。
此外，通过改变定子线圈的电流方向，可以改变步进电机的转动方向。
例如，如果一个线圈中的电流是顺时针方向的，而另一个线圈中的电流是逆时针方向的，那么步进电机就会向顺时针方向转动。
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。
直流步进电机工作原理
直流步进电机工作原理直流步进电机是一种常见的电动机，其工作原理基于磁场与电流之间的相互作用。
它具有结构简单、控制方便和精度高等优点，被广泛应用于自动控制系统中。
直流步进电机由定子、转子和控制电路组成。
定子是由若干个磁极和线圈组成，线圈通电时会产生磁场。
转子是由永磁体或磁极组成，它们的极性与定子的极性相对应。
控制电路根据输入的指令，控制线圈通电和断电，从而使转子按一定的步距旋转。
当线圈通电时，定子的磁场与转子的磁场相互作用，使转子受到力矩的作用而旋转。
控制电路根据事先设定的步距和方向，依次通电和断电，使转子按照一定的步数和方向旋转。
通过不断重复这个过程，就可以实现精确的位置控制。
直流步进电机的工作原理可以从磁场和电流的角度来理解。
首先，当线圈通电时，产生的磁场会与转子的磁场相互作用，产生力矩使转子旋转。
其次，控制电路通过控制线圈的通断，改变磁场的方向和大小，从而控制转子的运动。
直流步进电机的运动是离散的，每一次步进是由线圈的通断控制的。
步距的大小取决于线圈的结构和电流的大小，通常可以通过控制电路来调整。
而步进电机的旋转方向可以通过控制电路中的信号来改变，可以实现正转、反转和停止等操作。
直流步进电机的控制电路是实现精确控制的关键。
控制电路根据输入的指令，通过电子元件的开关控制线圈的通断，从而控制电机的运动。
常见的控制方式有全步进、半步进和微步进等，可以根据具体的应用需求选择合适的方式。
直流步进电机的工作原理是基于磁场与电流之间的相互作用。
通过控制线圈的通断，可以实现精确的位置控制和运动控制。
直流步进电机在自动控制系统中有着广泛的应用，如打印机、数控机床、机器人等领域。
随着科技的不断发展，直流步进电机的性能和控制技术也在不断提升，将为各行各业的自动化控制带来更多的便利和创新。
步进电机结构及工作原理
步进电机结构及工作原理步进电机是一种特殊的电动机，它可以通过电脉冲控制精确地旋转一定角度，并且不需要传统的反馈系统。
步进电机主要由定子、转子和控制电路组成。
1. 定子步进电机的定子通常由两个或多个绕组组成，每个绕组都被连接到一个相位驱动器上。
这些绕组被排列在定子上，并且相互之间呈90度的偏移角度。
当驱动器向一个绕组发送脉冲时，该绕组会产生一个磁场，吸引转子中的磁铁。
2. 转子步进电机的转子通常由磁铁或永磁体构成。
当定子中的绕组被激活时，它们会产生一个磁场，吸引或排斥转子中的磁铁。
这种作用力使得转子沿着旋转方向移动一定角度。
3. 控制电路步进电机的控制电路通常由微处理器、计数器和驱动器构成。
微处理器负责计算出需要发送给驱动器的脉冲序列，并将其发送到计数器中进行计数。
当计数器达到预设值时，它会向驱动器发送一个脉冲，激活定子中的绕组。
工作原理：步进电机的工作原理基于磁场的相互作用。
当定子中的绕组被激活时，它们会产生一个磁场，吸引或排斥转子中的磁铁。
这种作用力使得转子沿着旋转方向移动一定角度。
每次激活定子中的一个绕组都会使得转子旋转一定角度，这个角度通常称为步进角。
步进电机可以通过改变脉冲序列和频率来控制旋转速度和方向。
当需要逆时针旋转时，只需要改变脉冲序列的顺序即可。
此外，步进电机还可以通过微处理器控制来实现精确的位置控制和速度调节。
总结：步进电机是一种特殊的电动机，它可以通过电脉冲控制精确地旋转一定角度，并且不需要传统的反馈系统。
步进电机主要由定子、转子和控制电路组成。
当驱动器向一个绕组发送脉冲时，该绕组会产生一个磁场，吸引或排斥转子中的磁铁。
这种作用力使得转子沿着旋转方向移动一定角度。
步进电机可以通过改变脉冲序列和频率来控制旋转速度和方向，并且可以通过微处理器控制来实现精确的位置控制和速度调节。
三相步进电机运行原理
三相步进电机运行原理三相步进电机运行原理：一、三相步进电机基本原理三相步进电机是利用电磁场中的自旋力而产生的有功向量运动，它的运行遵循着磁通和旋转角。
其相应地电路如下图所示。
三相交流步进电机同步电路由三相霍尔继电器和三相换相电路组成，它在此基础上驱动三相交流步进电机进行步进旋转。
二、运行原理步进电机运行总是有起步、变速、停止以及恒速4种情况：1、起步：起步时，驱动器给出信号，继电器通断，绕组由A相迅速向B相，B 相再迅速向C相做换相，转子由迅速向半月的起点检测，此时继电器断开，转子开始转动，同步数据也进行相应的更新，在接下来的步长中在此基础上进行调整。
2、变速：当驱动器输出变速指令后，通过继电器改变磁场强度，改变转子的位置，做出相应调整，从而改变转子运动的角速度，最终实现变速的目的。
3、停止：由于转子中的磁力会在极性改变以后化为热能而消失，这些热能会使转子发生微小位移，造成刹车，从而实现停止的目的。
4、恒速：驱动器在维护恒定频率的时候，检测转子的位置，来计算换相的时机，按照此机制，可以获得恒速的运行，也就是说，转子在某一转速频率下，只要不经过变速，就会一直维持在这个速度下。
三、优点：1、定位准确：三相步进电机可以把信号精准定位，并且拥有良好的冲击抗干扰性，可以解决定位精度要求高的问题，大大提高定位的效率。
2、脉冲宽度低：三相步进电机的脉冲宽度和条件脉冲宽度小，相比其他模式的步进电机，可以降低控制器的功耗和发热量，更合适的空间限制，也可以延长脉冲持续时间，从而提高稳定性。
3、扭矩反应灵敏：驱动器通过改变绕组比，来实现扭矩反应灵敏度龙洋，可以自动调整，从而达到驱动效率更高，更稳定的状态。
总结：三相步进电机可以把信号精准定位、脉冲宽度低、扭矩反应灵敏，运行起步、变速、停止以及恒速等操作都十分高效，在很多场合得到广泛应用，受到各方的一致好评。
plc控制步进电机工作原理
plc控制步进电机工作原理PLC控制步进电机的工作原理步进电机是一种按照一定规律逐步转动的电动机，其中每步转动一个固定角度。
PLC（可编程序逻辑控制器）作为一种专门用于自动化控制的电子设备，常被用于控制步进电机，实现精确的位置控制。
步进电机的工作原理如下：首先，步进电机由多个电磁线圈组成，这些线圈的位置决定了电机的转子位置。
当电源施加在电磁线圈上时，线圈会产生磁场吸引或排斥磁性定子，从而使转子沿着一定的角度旋转。
步进电机有两种常见的驱动方式：单相驱动和双相驱动。
在单相驱动的步进电机中，每次只有一个线圈被激活，而在双相驱动的步进电机中，每次有两个线圈被激活。
PLC控制步进电机的工作原理如下：首先，PLC接收到外部的输入信号，例如传感器检测到的位置信息或其他触发信号。
PLC根据这些输入信号来判断步进电机应该转动到的位置。
PLC内部的逻辑控制程序会根据设定的运行模式和算法，生成驱动信号来控制步进电机。
这些驱动信号会通过PLC的输出端口发送给步进电机的驱动电路。
步进电机的驱动电路会根据驱动信号的频率和脉冲宽度来决定电机的转动方式和速度。
通常，每接收到一个驱动信号，步进电机就会转动一个固定的角度。
通过不断发送驱动信号，PLC可以准确地控制步进电机的转动角度和速度，从而实现精确的位置控制。
在实际应用中，PLC控制步进电机通常与其他传感器、开关和执行器等设备配合使用，形成一个自动化系统。
PLC不仅可以控制步进电机的转动，还可以根据不同的需求进行逻辑判断和与其他设备的数据交互，实现更复杂的控制功能。
总结起来，PLC控制步进电机的工作原理是通过接收外部输入信号、根据内部的逻辑控制程序生成驱动信号，控制步进电机的转动角度和速度，从而实现精确的位置控制。
步进电机(步进电机的工作原理)课件
THANK YOU
步进电机(步进电机的工作 原理)课件
目 录
• 步进电机简介 • 步进电机的工作原理 • 步进电机的驱动电路 • 步进电机的性能参数 • 步进电机的发展趋势与未来展望 • 案例分析
01
步进电机简介
步进电机的定义
步进电机是一种将电脉冲信号转换成 角位移或线位移的开环控制电机。
步进电机通过不断接收电脉冲信号来 连续转动，从而实现精确的定位和速 度控制。
脉冲信号
驱动器接收脉冲信号后，根据脉 冲信号的频率和相位控制步进电
机的转动速度和方向。
电流控制
驱动器通过控制电流的大小和方 向，实现步进电机的转动。
驱动电路的优化设计
减小体积
优化电路板布局和元件 选择，减小驱动电路的 体积，方便安装和使用
。
提高效率
优化电源设计和元件选 择，提高驱动电路的效
率，减少能源浪费。
速度测试
通过转速计测量步进电机在动态条件 下的转速表现。
响应时间测试
通过计时器测量步进电机从静止到设 定转速以及从设定转速到静止所需的 时间。
效率测试
通过测量步进电机在额定负载下的输 入功率和输出功率，计算其效率表现 。
05
步进电机的发展趋势 与未来展望
步进电机的发展趋势
小型化与集成化
随着技术的进步，步进电机正朝着更小尺寸和更高集成度 的方向发展。这使得步进电机在许多应用中成为更优选择 ，特别是在空间受限的场景中。
用于工件的精确加工和定位。
机器人
用于机器人的关节驱动和定位 。
自动化生产线
用于自动化设备的驱动和控制 。
医疗器械
用于医疗设备的驱动和控制， 如CT机、核磁共振仪等。
单片机控制步进电机原理
单片机控制步进电机原理1.步进电机的工作原理：步进电机是一种可以通过电脉冲控制转动的电机。
它由定子和转子组成，定子上包含两个或多个电磁线圈，转子上则有若干个磁极。
当电流通过定子线圈时，会在电磁线圈周围产生磁场，这个磁场会与转子上的磁极相互作用，从而使转子发生运动。
2.单片机的工作原理：单片机是一种集成电路，具有微处理器的功能。
它能够执行预先编程好的指令集，通过控制输入输出口、时钟等来与外部设备进行交互，并实现各种控制功能。
3.单片机控制步进电机的原理：单片机通过输出脉冲来控制步进电机的转动。
具体原理如下：3.1电流控制：步进电机的线圈需要传输一定的电流才能发生磁场，从而使转子运动。
单片机通过控制电流驱动电路，可以控制步进电机的电流大小和方向。
常用的电流驱动电路包括恒流驱动和恒压驱动两种。
3.2相序控制：步进电机的转子上有若干个磁极，定子上有若干个线圈。
通过改变线圈的电流方向和大小，可以改变和转子磁极的相互作用，从而使转子以一定的步进角度转动。
单片机可以通过输出信号控制线圈的开关，实现相序的控制。
常用的相序控制方法有全步进控制和半步进控制两种。
全步进控制是指每个电流线圈都只有两种状态：通电和断电。
通过改变线圈的通电组合，可以控制步进电机的转动方向和步进角度。
半步进控制是指每个电流线圈可以有更多的状态，通电组合包括正流、反流和断电三种。
通过改变线圈的通电组合，可以控制步进电机的转动方式，使其能够实现更小的步进角度。
单片机可以根据需要选择相应的控制方式，将相应的控制信号输出给步进电机，从而实现步进电机的转动控制。
4.单片机控制步进电机的具体步骤：4.1初始化：设置单片机的工作模式、时钟和引脚功能等。
4.2设置相序和电流：根据步进电机的类型和要求，设置相应的相序和电流。
常用的方法是通过编写相序表格，并将其存储到单片机内部的存储器中。
4.3通过输出脉冲生成程序：编写控制程序，在程序中定义脉冲个数、频率和方向等参数，并生成相应的输出信号。
三相步进电机驱动电路设计
三相步进电机驱动电路设计一、引言步进电机是一种将电脉冲信号转换为机械转动的电动机，具有结构简单、定位精度高、起动停止快的特点，被广泛应用于数控机床、机器人、自动化设备等领域。
本文将介绍三相步进电机驱动电路的设计。
二、驱动原理三相步进电机的驱动原理基于磁场交替作用的原理，通过控制电流的改变，使电机在不同的磁场中转动。
它分为两种驱动方式：全、半步进驱动。
全步进驱动方式中，步进电机每接收一个脉冲信号就转动一个步距，而在半步进驱动方式中，步进电机每接收一个脉冲信号就转动半个步距。
本文以全步进驱动为例进行设计。
三、电路设计1.电源电路：步进电机驱动电路需要一个稳定的直流电源，通常使用电容滤波器和稳压电路来提供稳定的电压输出，保证电机正常工作。
2.脉冲发生及控制电路：脉冲发生电路产生脉冲信号，用于控制步进电机的转动。
常用的发生电路有震荡电路和微处理器控制电路。
本文以震荡电路为例，通过计算电容充放电时间确定震荡频率。
3.驱动电路：驱动电路是步进电机的核心，它将脉冲信号转换为电流控制信号，控制步进电机的转动。
常用的驱动方式有双H桥驱动和高低电平驱动。
本文以双H桥驱动为例进行设计。
4.电流检测和反馈电路：为了控制步进电机的转速和转矩，需要对电机的电流进行检测和反馈。
常用的检测电路有电阻检测和霍尔效应检测。
通过检测电流大小，可以调节驱动电流，以达到控制步进电机的效果。
5.保护电路：为了保护步进电机和驱动电路的安全，需要设计相应的保护电路。
常见的保护电路有过流保护电路、过热保护电路和短路保护电路等。
四、总结本文介绍了三相步进电机驱动电路的设计。
通过合理设计电路，可以实现对步进电机的控制和保护，提高步进电机的运行效果和寿命。
未来，可以进一步研究和改进三相步进电机驱动电路的设计，以满足更高精度、更高速度的步进电机应用需求。
步进电机的工作原理
步进电机的工作原理步进电机是一种将电脉冲信号转化为机械位移或角度旋转的电机。
它的工作原理基于电磁学和电子学原理，通过控制电流方向和大小来驱动电机转动。
步进电机通常由电机本体、编码器、驱动器和控制器组成。
其中电机本体由定子和转子构成。
定子上有若干个分布均匀的定子绕组，而转子上有若干个磁极。
定子绕组通过电流控制，产生旋转磁场，而转子上的磁极则受到磁场的作用而旋转。
1.磁场原理：转子上的磁极通常由永磁体制成。
当定子绕组产生的旋转磁场与转子上的磁极相互作用时，会产生一个磁转矩，使得转子受到力的作用而旋转。
磁转矩的大小取决于定子绕组电流的大小和转子上的磁极数目。
2.电流控制：步进电机通过控制驱动器提供的电流方向和大小，来控制电机的旋转运动。
一般来说，步进电机有两种驱动方式：双向驱动和单向驱动。
在双向驱动中，电流通过不同的绕组，可以使电机转动到正转方向或逆转方向；而在单向驱动中，电流只通过一个绕组，电机只能以一个方向旋转。
在使用步进电机进行控制时，通常通过给定输入信号的脉冲数目和频率，来控制驱动器产生相应的电流脉冲。
这些电流脉冲使得电机按照相应的步距绕组进行运动，从而实现所需的机械位移或角度旋转。
3.驱动方式：全步进驱动中，电流通过一个绕组，使得电机以一个固定的步距旋转。
全步进驱动可以使得电机转动更加平稳，但在高速运转时，会出现震动和共振的问题。
半步进驱动通过改变电流的大小，使电机旋转的步距变为原步距的一半。
半步进驱动对于控制电机的准确度更高，能够实现更细微的机械位移或角度旋转。
但半步进驱动也会增加电路的复杂性与实现的难度。
总结来说，步进电机通过控制电流的方向和大小，利用电磁学原理实现对机械装置的运动控制。
它的工作原理基于磁场原理、电流控制和驱动方式，并通过编码器、驱动器和控制器等组件实现实际的应用。
5相步进电机工作原理
5相步进电机工作原理
步进电机是一种特殊的直流电机，它通过精确控制电流的大小和方向来实现旋转运动。
步进电机的工作原理可以简单描述如下：
1. 基本结构：步进电机由一个旋转部件（转子）和一个静止部件（定子）组成。
定子上有几对电磁线圈，每对线圈被称为一个相位，其中每个相位有两个线圈，分别用于正向和反向驱动。
转子上则有一个或多个磁极，根据磁极的排列方式，可以分为单极步进电机和多极步进电机。
2. 化简模型：在简化理论模型中，步进电机可以看作一个多位置开关，即转子的每个磁极在不同的位置连接或断开不同的线圈，从而实现逐步的旋转。
3. 控制信号：要使步进电机旋转，需要通过控制信号来驱动不同的相位。
常见的驱动方式包括全步进驱动和半步进驱动。
全步进驱动是每次只激活一个相位，使电机转动一个固定的步距角；而半步进驱动是在每个步距角之间，通过激活两个相位中的一个或两个线圈，从而实现更小的步距角。
4. 电路控制：步进电机的控制电路通常采用驱动器来完成，驱动器内部包含了逻辑电路、功率电路和保护电路。
逻辑电路负责接收控制信号并产生相应的电流控制信号，功率电路则将控制信号转化为适当的电流并提供给电机驱动，保护电路则用于检测电机工作状态并进行过流、过热等保护。
5. 应用领域：步进电机通常应用于对转动精度要求较高的场合，例如精密仪器、医疗设备、自动化机械等。
其优点包括精确控制、可编程性强、与数字化系统的接口方便等。
步进电机原理及简易驱动电路的制作
制作天地HANDS ON PROJECTS作者谢彪步进电机原理及简易驱动电路的制作步进电机是机电一体化的关键部件之一，是一种高精度的执行元件，它能将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲，步进电机就转过一个角度，因此控制精度高，广泛地应用于各种自动化控制系统和机器人领域中，目前步进电机的控制器主要是通过单片机及专用集成芯片构成的，这样成本高、结构复杂、开发周期长。
广大的电子爱好者，尤其是一些初学者很难具备相应的条件，为此笔者设计并制作了一款成本低廉、性能稳定、控制简单、制作方便的步进电机控制器，供大家参考。
一、步进电机工作原理目前比较常用的步进电机主要有反应式（VR）、永磁式（PM）、混合式（HB）三种类型，这几种电机虽然在组成结构上有所差别，但总体的工作原理还是类似的，下面就以比较典型的反应式步进电机为例简述其工作原理：1.步进电机的结构组成步进电机可以分成转子和定子两部分。
以图太长，有条件的话，电烙铁最好外壳接地，焊音乐片时可先将音乐片的第一个脚进行上锡，注意不要太多，否则无法插入线路板上的小槽，音乐片与线路板焊接线，线路板上应全部上过锡，当插入音乐片后，先将第一只脚与线路板进行焊接，让其定位，然后再将最后一只脚焊上，等焊锡冷后，音乐片便牢牢地装在线路板上了，这时再去焊另外的引脚就会方便许多。
制作完成的接收线路板与电源及喇叭的接线如图6 所示。
图6三、系统调试1.发射器的调试：所有元件安装好后，将电路板装入遥控器盒子内，注意检查微动开关是否可听到清晰的开关声。
2.如有频率计或频谱仪等仪器，可在装入发射器电池后按动遥控器检测是否有高频无线电波发射，如没有这些仪器，也可用收音机或接上电脑音响，当按动遥控器时，可听到“吱、吱”声，这就表明发射部分工作正常，一般只要元件安装正确，元件焊接时线路板上无搭锡或虚焊，都能一次成功。
3.接收器的调试：全部元件安装完成后，将线路板装入塑料外壳内，电源引线连接时一定要注意极性不要装反。
步进电机的原理及电路图
步进电机的原理
步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。
它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。
因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。
随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。
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（即步进角）。
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。
电路图。
《控制步进电机》课件
contents
目录
• 步进电机简介 • 步进电机控制系统 • 步进电机驱动器 • 步进电机的控制策略 • 步进电机的应用案例
01
步进电机简介
步进电机的定义与工作原理
步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的执行元件。
工作原理：步进电机内部通常有多个相位的线圈，当给这些线圈按照一定的顺序 通电时，电机内部的转子会按照通电的顺序和方向进行旋转，从而输出旋转的机 械能。
03
步进电机驱动器
步进电机驱动器的种类与选择
种类
根据步进电机的工作原理和应用需求 ，步进电机驱动器可分为单极性驱动 器和双极性驱动器。
选择
选择合适的步进电机驱动器需要考虑 电机的规格、工作电压、电流以及控 制精度等因素。
步进电机驱动器的原理与工作方式
原理
步进电机驱动器通过控制脉冲信号的 频率和数量，来控制步进电机的转动 速度和角度。
步进电机在医疗器械中的应用
1 2
医疗设备驱动
步进电机在医疗器械中作为驱动部件，如医学影 像设备、手术机器人等。
高精度要求
步进电机的高定位精度和控制精度，满足医疗器 械对精确度的极高要求。
3
安全可靠性
步进电机稳定可靠的特性，确保医疗器械在使用 过程中的安全性和可靠性。
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04
步进电机的控制策略
步进电机的速度控制
速度控制
通过调节输入到步进电机的脉冲频率，可以控制步进电机的转速 。
动态响应
步进电机具有快速动态响应特性，能够实现高精度的速度控制。
调速范围
步进电机可以在较大的调速范围内实现平滑的速度调节。
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因为它每走一步需要一定的时间，若信号频率过高，可能导致电机失步，甚至只
在原步颤动。
步进电机的步距角与工作拍数
对于一个步进电机，如果它的转子的齿数为
Nr，它的齿距角q z为：q z =2
Π/Nr，而步进电机运行k拍可使转子转动一个齿距位置。实际上步进电机每一
拍就执行一次步进，所以步进电机的步距角q s可以表示如下：
flag1=0; //步进数标志变量
init(); //液晶初始化子程序
while(1)
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。
4.1反应式步进电机
图4.7一般的驱动电路
-A-A
图4.8 Bit
在实际应用中一般驱动路数不止一路，用上图的分立电路体积大，很多场合用
现成的集成电路作为多路驱动。常用的小型步进电机驱动电路可以用ULN2003
或ULN2803。ULN2003 是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品，具有电流增
益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点，适应于各类低速小功率
管T的集电极电阻；D是续流二极管，它为绕组放电提供回路；晶体管T是大功率
开关管。Rc也是个外接的功率电阻，它是一个消耗性负载，一一般为数欧姆。这
时线路的时间常数Tj为：
Tj = L / ( RL +RC )
公式(4.3)
其中：L单位为亨，Rc、RL单位为欧姆，Tj单位为秒。
if(flag==1)
{
zz(); //正转子程序
}
else if(flag==3)
{
fz(); //反转子程序
}
writebjs(8,count); //显示步进数
}
}
步进电机控制及液晶显示主程序如下所示：
void main()
{
flag=0; //按键标志变量
图
4.5 步进电机一线绕组的开关回路
开关回路时间常数
Tj对注入电机绕组的电流达到稳定值的时间有极大
关系，它影响到步进电机的工作频率。并且有：Tj越小，电流达稳定时间
小，相应电机工作频率高；反之，
越大，电流达稳定时间长，电机工作
从式(4.3)可知：要减少
，可以采用增大
Rc的办法。但是，增大
Rc
Tj
频率低。
时，又会使稳态电流值减小，从而影响电机的力矩。为了减少
稳态电流减小，可采用在增大
Rc的同时，也提高供电电压的办法。
在高频应用中，要尽量减小以改善步进的特性，所以常在开关回路中采用
较大的Rc，同时也提高回路的电源电压U。但这样也会使效率降低，在低频段工
过高，超过步进电机的最大步进速度，就会产生失步。一般步进电机的通电频率，
即起动频率为
50步／秒到2000步／秒。步进电机的频率特性曲线，是步进电
机的工作频率及其对应转动力矩所作出的曲线。步进电机的频率特性曲线和很多
因素有关，这些因素包括步进电机的转子直径、转子铁心有效长、.控制线路的
电压、齿数、齿形、齿槽比、步进电机内部的磁路、绕组的绕线方式、定转子间
Yes
初始化各项
初始化液晶显示
显示
执行键盘扫描
-BFlag=3
执行正转程序
执行反转程
序
Yes
Flag=4
No
Yes
Flag=2
Yes
开始
No
No
Flag=0
Yes
停止转动
图
5.1步进电机控制流程图
{
keyscan(); //键盘扫描子程序
B、2 相励磁法：在每一瞬间会有二个线圈同时导通。因其转矩大，振动小，
故为目前用最多的励磁方式，每送一励磁信号可走1.8 度。若以2 相励磁法控制
步进电动机正转，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。
表4.22 相励磁法
C、1-2 相励磁法：为1 相与2 相轮流交替导通。因分辨率提高，且运转平
驱动的系统。ULN2003 由8组达林顿晶体管阵列和相应的电阻网络以及钳位二
极管网络构成，具有同时驱动8 组负载的能力，为单片双极型大功率高速集成电
路。ULN2003 内部结构及等效电路图如下图所示:
图4.9 ULN2003 内部结构等效电路图
程序设计
步进电机控制系统程序主要完成对步进电机的运动及其状态的液晶显示的
前进1.8 度，其旋转角度与脉冲数成正比，正、反转可由脉冲顺序来控制。
二、步进电动机的励磁方式可分为全部励磁及半步励磁,其中全步励磁又有1
相励磁及2相励磁之分，而半步励磁又称1-2相励磁。图为步进电动机的控制等效
电路，适应控制A、B、/A、/B 的励磁信号，即可控制步进电动机的转动。每输
出一个脉冲信号，步进电动机只走一步。因此，依序不断送出脉冲信号，即可步
滑，每送一励磁信号可走0.9 度，故亦广泛被采用。若以1 相励磁法控制步进电
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
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
下图所示.
步进电机
4.6.步进电机控制系框图
（3）.步进电机的现场应用驱动电路
综合系统使用的是小型步进电机，对电压和电流要求不是很高，为了说明应
用原理，故采用最简单的驱动电路，目的在于验证步进电机的使用，在正式工业
控制中还需在此基础上改进。一般的驱动电路可以用下图所示的形式。
开关回路加到绕组的是矩形脉冲电压，故电流也是脉冲。在步进电机中要设
控制器驱动器
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 ) 公式
控制，通过调用键盘扫描发现键盘输入命令后单片机通过程序发送相应指令使步
进电机正转或反转并将步进电机相应的状态显示在液晶显示器上。
初始化各项
初始化液晶显示
显示
执行键盘扫描
-BFlag=3
执行正转程序
执行反转程
序
Yes
Flag=4
No
Yes
Flag=2
的气隙、转动一个齿距所需的拍数等。在使用中会影响到步进电机频率特性而又
能由用户确定的因素有：控制拍数、控制线路的电压、线路时间常数等。
下面分析这几种因素对步进电机频率特性的影响。
（1）.工作方式对频率特性的影响
在步进电机应用中，它的工作方式是以一个齿距所用的拍数来表示的。拍数
本质上也就是转动一个齿距所需的电源电压换相次数，值得指出的是换相是指对
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：
图
4.4 步进电机原理图
Tj
Tj
，而不使
作时也会使步进电机的振荡加剧。在实际中，可根据客观情况来考察选择恰当的
外部电阻Rc，使步进电机处于合适的工作频率状态。
（3）开关回路电压对频率的影响
在一般应用中，开关电路的脉宽和流人绕组的电流的最大值，必定会随开关
电路换相频率的提高而相应减小。开关电路产生的控制电压是以矩形波方式加在
绕组上的。随着换相频率的提高，矩形脉冲电压波频率相应提高，这样，矩形脉
冲电压的宽度和周期也就会变小，当矩形脉冲电压窄到一定程度，流入电机绕组
的电流就无法达到稳定值I ，步进电机就难以步进工作了。为了保证在矩形脉冲
电压相当窄时，也即频率足够高时，步进电机仍能正常步进工作，可以提高开关
回路的电压。
表
4.1线圈通电顺序
相顺序从
0到
1称为一步，电机轴将转过
18度，0à1à2à3à4则称为通
电一周，转轴将转过
72度，若循环进行这种通电一周的操作，电机便连续的转
动起来，而进行相反的通电顺序如
4à3à2à1将使电机同速反转。通电一周的
周期越短，即驱动频率越高，则电机转速越快，但步进电机的转速也不可能太快，
步进电机各相绕组进行转换，而电源电压是单极性的固定的。一般而言反应式电
机拍数越多矩频特性就越好。因此设计中应选择多拍的控制方式。
（2）.线路时间常数对频率特性的影响
步进电机的每相绕组供电都是通过功率开关电路进行的。步进电机一相绕组
的开关电路如图3.2所示。其中
L为步进电机绕组电感；RL为绕组电阻；Rc为晶体
q s =P2/Nrk
.
公式（4.1）
o.
或
q s =360/Nrk
公式（4.2）
其中：k是步进电机工作拍数，Nr是转子的齿数。
例如：对于三相反应式步进电机而言，工作方式有三拍和六拍之分。