步進電機,很多人DIY激光雕刻機,3D打印機的時候都會用到。那么他與普通的直流電機有什么不同呢?
步進電機在非超載的情況下,電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數,而不受負載變化的影響。
當步進驅動器接收到一個脈沖信號,它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度,稱為“步距角”,它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量,從而達到準確定位的目的;同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度,從而達到調速的目的。
這個特性說明了步進電機一個非常重要的特性。在開環(huán)條件下,步進電機正常工作時具有非常精確的定位能力,其轉動的快慢,轉動的角度都可以由收到的脈沖數調節(jié)(也就是程序調節(jié)),這也是為什么3D打印機和激光雕刻機都需要步進電機的原因。但要注意,如果負載過大,或者供電不足,則有可能出現角度不足的情況,我們稱之為”失步“,即沒有達到預定控制的角度。所以使用時一定要選擇功率足夠的電機以及電源。
我們一般用的步進電機是這樣的:
他的結構圖一般是這樣的:
那么這個AC,BD代表什么呢?步進電機又為什么具有以上的那些特點呢?這就要從步進電機的特殊結構說起。先上一個步進電機內部的結構示意圖:
先從這個簡單的圖分析原理,圖中有兩組繞組A A-,B B-,可以看出他們分別形成的磁場是相反的,位置也是相對的。這2組繞組對應真實圖中的AC和BD。
定子為鐵芯,A A-,B B-繞在鐵芯上,通電之后產生磁場變成電磁鐵,轉子為永磁體,磁場將對轉自產生吸引或者排斥。
左上圖A A-吸引轉子,使得轉子豎直(此時只有A A-通電)當B B-也通電后,B B-也產生磁場,此時轉自將像A B中間區(qū)域偏轉,具體偏轉角度跟A B上電流大小比例有關。
左下圖此時A A-斷電,B B-繼續(xù)通電,則轉子被吸引到水平位置。
右下圖此時A A-反向通電,B B-繼續(xù)通電,則轉自順時針旋轉,重復以上過程,則轉子可以進行旋轉運動,并控制通電的時機以及順序,便可以達到控制步進電機旋轉角度。
通過以上過程可以看出,驅動步進電機是比較麻煩的:
1、需要按照順序控制各組線圈的通斷。
2、電流方向也需要轉變。
除了兩相的,同樣原理也有三相四相五相的步進電機。
下圖可以看出四相的電機最基本的是8線的,但是最常用的確是6線的,其中每2相共有一個端口。
當然,在Arduino中這些都被模塊生產商和他們提供的庫給解決了。大部分人不用再關心他底層的驅動方式。但是了解這些有利于在出問題的時候快速定位問題,畢竟庫不是萬能的。





