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步進電機的分類及特點
步進電機相對于其它控制用途電機的最大區(qū)別是，它接收數(shù)字控制信號(電脈沖信號)并轉(zhuǎn)化成與之相對應的角位移或直線位移，它本身就是一個完成數(shù)字模式轉(zhuǎn)化的執(zhí)行元件。而且它可開環(huán)位置控制，輸入一個脈沖信號就得到一個規(guī)定的位置增量，這樣的所謂增量位置控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的直流控制系統(tǒng)相比,其成本明顯減低，幾乎不必進行系統(tǒng)調(diào)整。步進電機的角位移量與輸入的脈沖個數(shù)嚴格成正比，而且在時間上與脈沖同步。因而只要控制脈沖的數(shù)量、頻率和電機繞組的相序,即可獲得所需的轉(zhuǎn)角、速度和方向。
作為一種控制用的特種電機，步進電機無法直接接到直流或交流電源上工作，必須使用專用的驅(qū)動電源(步進電機驅(qū)動器)。在微電子技術(shù)，特別計算機技術(shù)發(fā)展以前，控制器(脈沖信號發(fā)生器)完全由硬件實現(xiàn)，控制系統(tǒng)采用單獨的元件或者集成電路組成控制回路，不僅調(diào)試安裝復雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設(shè)計電路。這就使得需要針對不同的電機開發(fā)不同的驅(qū)動器，開發(fā)難度和開發(fā)成本都很高，控制難度較大，限制了步進電機的推廣。
步進電動機的結(jié)構(gòu)形式和分類方法較多，一般按勵磁方式分為磁阻式、永磁式和混磁式三種;按相數(shù)可分為單相、兩相、三相和多相等形式。在我國所采用的步進電機中以反應式步進電機為主。步進電機的運行性能與控制方式有密切的關(guān)系，步進電機控制系統(tǒng)從其控制方式來看，可以分為以下三類：開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)。半閉環(huán)控制系統(tǒng)在實際應用中一般歸類于開環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)中。
(1)永磁式步進電動機。
其轉(zhuǎn)子有永磁體的磁極，在氣隙中產(chǎn)生極性交替磁場，定子由四相繞組組成。當A相繞組通電時，轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)向該相繞組所確定的磁場方向。當A相斷電、B相繞組被通電勵磁時，就產(chǎn)生一個新的磁場方向，這時，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動一角度而位于新的磁場方向上，被勵磁相的順序決定了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向。
(2) 磁阻式步進電動機。
其定、轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)外表面上設(shè)有按一定規(guī)律分布的相近齒槽，利用定、轉(zhuǎn)子鐵芯齒槽相對位置變化引起磁路磁阻的變化，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。
(3) 混合式步進電動機。
它的定、轉(zhuǎn)子鐵芯結(jié)構(gòu)與磁阻式步進電動機相似。轉(zhuǎn)子有永磁體在氣隙中產(chǎn)生單極性磁場，此磁場還被轉(zhuǎn)子上軟磁材料的齒槽調(diào)制。它的定子和四相反應式步進電機沒有區(qū)別，但是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)還是比較復雜的(轉(zhuǎn)子內(nèi)部是圓柱形永磁鐵，兩端套著軟磁材料，周邊有小齒和槽)。大多是兩相或四相;須供給正負脈沖信號;輸出轉(zhuǎn)矩比永磁式大;步距角比永磁式小;斷電時無定位轉(zhuǎn)矩;啟動和運行頻率較高;發(fā)展較快的一種步進電機。
步進電機轉(zhuǎn)速的控制方法
步進電機的調(diào)速一般是改變輸入步進電機的脈沖的頻率來實現(xiàn)步進電機的調(diào)速，因為步進電機每給一個脈沖就轉(zhuǎn)動一個固定的角度，這樣就可以通過控制步進電機的一個脈沖到下一個脈沖的時間間隔來改變脈沖的頻率，延時的長短來具體控制步進角來改變電機的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)步進電機的調(diào)速。
步進電機是數(shù)字控制電機，其驅(qū)動電路根據(jù)控制信號工作，它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖信號，步進電機就轉(zhuǎn)動一個角度，因此非常適合單片機控制。通過單片機控制可以實現(xiàn)由脈沖分配進行控制換相順序，由給定工作方式正序換相通電控制步進電機的(即實現(xiàn)步進電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn))，通過改變兩個脈沖的間隔控制步進電機的速度等調(diào)節(jié)。用普通的51單片機像AT89C2051或STC12C1052 + THB7128或THB6064這類芯片來組合就可以了。
步進電機都要有驅(qū)動器控制，驅(qū)動器的作用是把來自控制端的脈沖信號轉(zhuǎn)變成驅(qū)動電機線圈的電流信號，如果是全/半步距角的運動，只要控制電機線圈電流的通斷即可，如果是細分驅(qū)動的，則要控制繞組線圈的電流大小。如果把驅(qū)動器和步進電機看出一個整體，則電機的轉(zhuǎn)動速度由給驅(qū)動器的脈沖頻率控制，所以要實現(xiàn)自動控制轉(zhuǎn)速，則要有必要的控制電路生成自動出現(xiàn)的控制脈沖來實現(xiàn)。
1、控制器采用發(fā)送控制脈沖方式，可以通過控制脈沖頻率實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速控制;
2、控制器采用IO控制方式，驅(qū)動器需要常用自帶控制脈沖發(fā)生器，可以通過模擬信號或電位器控制步進電機轉(zhuǎn)速。
黑金剛配套的是 28BYJ48 5V 驅(qū)動的4 相5 線的步進電機，而且是減速步進電機，減速比為1：64，步進角為5.625/64 度。如果需要轉(zhuǎn)動1 圈，那么需要360/5.625*64=4096 個脈沖信號。
3、步進電機具有瞬間啟動和急速停止的優(yōu)越特性。
4、改變脈沖的順序，可以方便的改變轉(zhuǎn)動的方向。
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