什么是步进电机：类型及其工作

步进电机是一种机电装置，它将电能转化为机械能。此外，它是一个无刷，同步电机，可以将一个完整的旋转到一个膨胀的数字的步骤。电机的位置可以在没有任何反馈机构的情况下精确控制，只要仔细调整电机的大小以适应应用。步进电机类似于开关电机磁阻电机。步进电机使用磁铁的操作理论，使电机轴转动一个精确的距离时，一个电力脉冲提供。定子有八极，转子有六极。转子将需要24个电脉冲来移动24个步骤，使一个完整的革命。另一种说法是，转子将精确移动15°的每一个脉冲的电力，电机接收。

建筑与工作原理

的施工步进电机与a相当相关直流电机。它包括像转子一样的永久磁铁，其在中间，它会一旦力量作用就会变成它。该转子通过NO包围。通过磁性线圈缠绕的定子。定子布置在转子附近，使得定子内的磁场可以控制转子的运动。

步进电机可以通过每个定子逐一激励每个定子来控制。因此，定子将像电磁杆一样磁化，类似于转子上的排斥能量前进。定子的替代磁化以及退磁将逐渐移动转子，并允许它通过很大的控制来转动。

的步进电机工作原理是电磁力。它包括一个转子，它是由永磁体，而定子是由电磁铁。一旦电源被提供给定子的绕组，那么磁场将在定子内发展。电机中的转子将随着定子的旋转磁场开始运动。这就是马达的基本工作原理。

在该电动机中，有一种柔软的铁，通过电磁定子包围。定子的极点以及转子不依赖于步进器的那种。一旦该电动机的定子通电，那么转子将旋转以将其自身旋转，否则将其转向通过定子的最小间隙。通过这种方式，定子在串联中激活以旋转步进电机。

驾驶技术

步进电机驱动技术由于它们的复杂设计，可以使用一些特殊电路。有几种方法来驱动该电动机，下面通过举个四相步进电机的示例讨论其中一些。

单一的激励模式

驱动步进电机的基本方法是单一的激励模式。这是一种旧方法，目前没有多少使用，但必须了解这项技术。在该技术中，每个阶段否则彼此相邻的定子将被替代地触发特殊电路。这将使定子磁化和退出定子以向前移动转子。

全步车

在该技术中，一次在一个时间内激活两个定子，而不是在更少的时间内激活。该技术导致高扭矩并允许电动机驱动高负荷。

半步驱动

这种技术是相当相关的全步进驱动器，因为两个定子将安排在一起，使其将被激活的第一个，而第三个将激活之后。这种循环切换两个定子的第一个和之后的第三个定子将驱动电机。该技术将提高步进电机的分辨率，同时降低转矩。

微步进

由于其准确性，该技术最常使用。可变步进电流将供应步进电机驱动电路向正弦波形形式的定子线圈方向。这种小的步进电流可以提高每一步的精度。该技术由于具有较高的精度和较低的工作噪声而得到了广泛的应用。

步进电机电路及其运行

步进电机不同地运行直流电刷马达当电压施加到其端子时旋转。另一方面，步进电动机有效地具有围绕中心齿轮形钢的多个齿形电磁铁。电磁铁通过外部控制电路（例如微控制器）为通电。

为了使电动机轴转动，给出一个电磁铁的功率，这使得齿轮的齿磁性吸引到电磁铁的牙齿。在齿轮的牙齿因此与第一电磁铁对齐时，它们略微偏离下一个电磁铁。因此，当下一个电磁铁接通并且首先关闭时，齿轮稍微旋转以与下一个和从那里对准过程。每个略微旋转被称为步骤，具有整数的步骤，使得全旋转。

以这种方式，可以通过精确转动电机。步进电机不会连续旋转，它们的步骤旋转。有4个线圈90^O.固定在定子上的相互夹角。步进电机的连接是由线圈的连接方式决定的。在步进电机中，线圈没有连接。马达有一个90^O.旋转步骤与线圈以循环顺序激励，确定轴旋转方向。

通过操作开关可以看出这个电动机的工作情况。线圈以1秒的间隔串联激活。轴旋转90^O.每次激活下一个线圈。其低速扭矩将直接变化电流。

步进电机的类型

有三种主要类型的步进电机，它们是：

• 永久磁铁步进
• 混合同步步进
• 可变磁阻步进

永磁步进电机

永磁电机在转子中使用永磁体（PM），并在转子PM和定子电磁器之间的吸引力或排斥进行操作。

这是与市场上可用的不同类型的步进电机相比，这是最常见的步进电机类型。该电动机包括在电动机结构中的永磁体。这种电机也称为锡罐/罐堆电机。该步进电机的主要好处较少的制造成本。对于每一场革命，它有48-24步。

可变磁阻步进电机

变磁阻(VR)电机有一个普通的铁转子，基于最小间隙产生最小磁阻的原理运行，因此转子点被吸引到定子磁极。

变量磁阻的步进电机是电机的基本类型，它用于过去多年。顾名思义，转子的角度位置主要取决于磁路的不稳定性，该磁路可以在定子的齿和转子之间形成。

混合同步步进电机

混合动力步进电机被命名为，因为它们使用永磁体（PM）和可变磁阻（VR）技术的组合来实现小型封装尺寸的最大功率。

最受欢迎的电机类型是混合步进电机因为与永磁转子相比，它在速度、步进分辨率和保持力矩方面具有良好的性能。但是，这种类型的步进电机相比于永磁步进电机是昂贵的。该电机结合了永磁和可变磁阻步进电机的特点。这些电机用于更少的步进角度是需要像1.5,1.8和2.5度。

如何选择步进电机？

在为要求选择步进电机之前，检查电机的扭矩速度曲线非常重要。因此，此信息可从电动机的设计者获得，并且它是以指定速度的速度的扭矩的图形符号。电机的扭矩速度曲线应符合应用的必要性;或者，无法获得预期的系统性能。

类型的连接

步进电机通常是单极的两相电动机，否则是双极。对于单极电机中的每个相，有两个绕组。这里，中心螺纹是两个绕组之间的常见引线朝向杆之间。单极电机有5到8个引线。

在结构中，两极的共同分为中心抽头，这步进电机包括六个引线。如果两极中心抽头是短的内部，那么这个电机包括五个引线。单极8引线将便于串联和并联，而五引线或六引线的电机有定子线圈的串联。单极电机的操作可以简化，因为当操作它们时，不需要在驱动电路中反向流动的电流，这被称为双线电机。

在双极步进电机中，每一极有一个绕组。供给的方向需要改变通过驱动电路，使之变得复杂，因此这些电机被称为单线电机。

通过不同时钟脉冲进行步进电机控制

步进电机控制电路是一种简单、低成本的电路，主要用于低功耗应用。电路如图所示，由555定时器集成电路构成一个稳定的多谐振荡器。频率是根据给定的关系来计算的。

其中RA = RB = R2 = R3 = 4.7 kb -ohm, C = C2 = 100µF。

定时器的输出被用作两个7474双' D '触发器(U4和U3)的时钟，配置为一个环形计数器。权力是最初开启时,只有第一个触发器设置(例如Q输出在U3销5将逻辑“1”)和其他三个人字拖是重置(即输出的Q是逻辑0)。在收到一个时钟脉冲,逻辑“1”的输出第一个触发器被转移到第二个触发器(U3销9)。

因此，逻辑1输出随着每个时钟脉冲循环地循环移动。所有四个触发器的Q输出都是通过ULN2003（U2）内的Darling-TYN晶体管阵列放大，并连接到步进电机绕组橙色，棕色，黄色，黑色至16,15,14,13，uln2003和红色+ ve供应。

绕组的公共点连接到+ 12V直流电源，其也连接到ULN2003的引脚9。用于绕组的颜色码可能因制造而变化。When the power is switched on, the control signal connected to the SET pin of the first flip-flop and CLR pins of the other three flip-flops goes active ‘low’ (because of the power-on-reset circuit formed by the R1-C1 combination) to set the first flip-flop and reset the remaining three flip-flops.

在重置时，IC3的Q1会“高”，而所有其他Q输出都会“低”。通过按复位开关可以激活外部复位。通过按下复位开关，可以停止步进电机。通过释放复位开关，电动机再次开始旋转相同的方向。

步进电机和伺服电机之间的差异

伺服电机适用于高扭矩和速度应用，而步进电机不太昂贵，所以使用高保持扭矩，使用低至介质的加速度，打开的封闭环操作灵活性。步进电机和伺服电动机之间的差异包括以下内容。

步进电机	伺服电机
以离散步骤移动的电动机称为步进电机。	伺服电机是一种连接到编码器的闭环电机，以提供速度反馈和位置。
步进电机使用控制，以及精度是主要优先级	伺服电机使用速度是主要优先级的位置
步进电机的整体极数范围为50 ~ 100	伺服电机的整体极数在4 - 12之间
在闭环系统中，这些电机以一致的脉冲移动	这些电机需要编码器来更换脉冲以控制位置。
扭矩速度较低	高速时扭矩小
整个短程中的定位时间更快	在长距离划水中，定位时间更快
惯性高容差运动	低公差惯性运动
该电机适用于低刚性机构，如滑轮和皮带	不适用于较低刚性机制
响应性很高	响应性很低
这些用于波动负载	这些不用于波动载荷
不需要调整增益/调谐	需要调整增益/调谐

步进电机VS直流电机

步进器和直流电动机都用于不同的工业应用，但这两个电机之间的主要差异有点混乱。在这里，我们在这两个设计之间列出了一些常见的特征。下面讨论每个特征。

特征	步进电机	直流电机
控制特性	简单，使用微控制器	简单，没有额外的要求
速度范围	低于200至2000 rpms	缓和
可靠性	高的	缓和
效率	低	高的
转矩或速度特性	速度较少的最高扭矩	速度较少的高扭矩
成本	低	低

步进电机参数

步进电机参数主要包括步骤角度，每个旋转的步骤，每个秒的步骤和RPM。

一步角

步进电机的步进角可以定义为当单个脉冲被给定给定子输入时，电机转子转动的角度。电机的分辨率可以定义为电机的步数和转子的转数。

分辨率=转子的步数/旋转数量的数量

电动机的布置可以通过梯度角来决定，它在度数范围内表示。电机的分辨率（步骤编号）是否。在转子的单一旋转内制造的步骤。当电动机的梯度角小时，该电动机的布置是高分辨率的。

通过该电动机的物体布置的精确度主要取决于分辨率。一旦分辨率很高，那么精度就会很低。

一些精确的电机可以创建1000步在一个单一的革命，包括0.36度的步角。一个典型的电机包括1.8度的步进角，每转200步。不同的步长角度如15度，45度，和90度在普通电机中是非常常见的。角度的数量可以从2个改变到6个，一个小的台阶角度可以通过有槽的极点部分获得。

每次革命的步骤

每个分辨率的步骤可以定义为一个总旋转所需的步长角数。公式是360°/阶跃角。

每个秒的步骤

这种参数主要用于测量在每个秒内覆盖的步骤数。

革命每分钟

RPM是每分钟转数。它是用来测量旋转频率的。通过这个参数，我们可以计算出一分钟内的转数。步进电机的参数之间的主要关系如下所示。

每秒转数=每分钟转数x每转数/ 60

步进电机与8051单片机接口

通过使用波驱动器，全步骤驱动和半步驱动器，通过将0＆1基于哪种驱动模式，我们必须选择运行此电机的驱动模式，通过使用三种模式，使用三种模式，使用三种模式，通过使用三种模式，使用三种模式，使用三种模式，通过提供0＆1，非常简单。

剩余的两根电线必须耦合到电压供应。这里使用单极步进电动机，其中线圈的四端连接到使用uln2003a的微控制器中的端口-2的初级四引脚。

这个微控制器不能提供足够的电流来驱动线圈，所以电流驱动IC喜欢ULN2003A。ULN2003A必须使用，它是7对NPN达林顿晶体管的集合。达林顿对的设计可以通过连接两个双极晶体管来实现最大电流放大。

在ULN2003A驱动IC中，输入引脚为7，输出引脚为7，其中两个引脚为电源和接地端子。这里使用4输入和4输出引脚。作为ULN2003A的替代品，L293D集成电路也用于电流放大。

你需要非常仔细地观察两根普通导线和四圈导线，否则步进电机将无法转动。这可以通过万用表测量电阻来观察，但是万用表不会显示两相导线之间的任何读数。一旦共同导线和其他两根导线在相同的相位，那么它必须显示一个相似的电阻，而两个线圈结束点在相似的相位将显示双电阻与电阻之间的共同点以及一个端点。

故障排除

• 故障排除是检查电机是否正常工作的电机状态的过程。以下核对表用于排除步进电机。
• 首先，验证连接以及电路的代码。
• 如果是OK，则下一步验证电机是否获得适当的电源，否则它只是振动但不旋转。
• 如果电压供应良好，则验证四个线圈的端点，该端点与ULN2003A IC相结合。
• 首先，发现两个一般端点并将其固定到12V电源，然后将残留的四个电线固定到IC ULN2003A。直到步进电机开始，尝试所有可能的组合。如果连接不正确，那么该电机将振动代替旋转。

步进电机是否连续运行？

一般情况下，所有的电机都在连续运转或旋转，但大多数电机在有动力时不能停止，当你试图限制电机的轴时，当它在有动力时，它会燃烧或损坏。

或者，步进电机的设计使一个离散的步骤，然后等待那里;再走一步，待在那里。如果我们想让电机停留在一个单一的位置更少的时间，然后再步进，那么它将看起来像连续旋转。这些电机的功率消耗是高的，但功率耗散主要发生一旦电机停止或设计不好，然后有过热的机会。由于这个原因，一旦电机处于一个较长时间的保持位置，电机的电流供应经常减少。

主要原因是，一旦电动机旋转，它的输入电力部分可以改变为机械功率。当电动机在旋转时停止时，所有输入功率都可以在线圈内部的内部改变为热量。

优势

的步进电机的优点包括以下这些。

• 坚固耐用
• 简单的建筑
• 能在开环控制系统中工作吗
• 维护很低
• 它适用于任何情况
• 可靠性高
• 电动机的旋转角度与输入脉冲成比例。
• 电机在静止时具有全扭矩。
• 精确的定位和运动的重复性，因为好的步进电机有一个步骤的精度3 - 5%，这个误差是不累积从一个步骤到下一个。
• 良好的启动、停止和倒车响应。
• 非常可靠，因为电机中没有接触刷。因此，电动机的寿命简单地依赖于轴承的寿命。
• 电机对数字输入脉冲的响应提供开环控制，使电机更简单，更昂贵地控制。
• 它可以实现非常低速的同步旋转与负载是直接耦合到轴。
• 由于转速与输入脉冲的频率成正比，可以实现大范围的转速。

缺点

的步进电机的缺点包括以下这些。

• 效率很低
• 电机的扭矩将速度快速下降
• 精度较低
• 反馈不用于指定可能遗漏的步骤
• 对惯性比的扭矩小
• 非常嘈杂
• 如果没有正确控制电机，则可能发生共振
• 该电机的操作在非常高的速度下并不容易。
• 专用控制电路是必要的
• 与直流电机相比，它使用更多的电流

应用程序

的步进电机的应用包括以下这些。

1. 工业机器- 步进电机用于汽车仪表和机床自动化生产设备。
2. 安全-针对安防行业的新型监控产品。
3. 医疗- 步进电机在医疗扫描仪，采样器中使用，并在数字牙科摄影，流体泵，呼吸器和血液分析机械中找到。
4. 消费电子产品bob足球体育app-相机中的步进电机用于自动数码相机对焦和变焦功能。

并且还具有业务计算机应用程序，计算机外设应用。

因此，这就是一切步进电机的概述与建筑，工作原理，差异，优缺点，缺点及其应用一样。现在，如果您对此主题或电气有任何疑问，您已经了解超级电机类型及其应用程序的想法电子项目留下下面的评论。

照片来源

• 步进电机中科