如何實現(xiàn)步進電機的正反轉(zhuǎn)？步進電機正反轉(zhuǎn)程序詳解

步進電動機(stepping motor)把電脈沖信號變換成角位移以控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的微特電機。在自動控制裝置中作為執(zhí)行元件。每輸入一個脈沖信號，步進電動機前進一步，故又稱脈沖電動機。步進電動機多用于數(shù)字式計算機的外部設(shè)備，以及打印機、繪圖機和磁盤等裝置。步進電動機的驅(qū)動電源由變頻脈沖信號源、脈沖分配器及脈沖放大器組成，由此驅(qū)動電源向電機繞組提供脈沖電流。

步進電動機的運行性能決定于電機與驅(qū)動電源間的良好配合。步進電機的優(yōu)點是沒有累積誤差，結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便，制造成本低，步進電動機帶動負載慣量的能力大，適用于中小型機床和速度精度要求不高的地方，缺點是效率較低，發(fā)熱大，有時會“失步”。步進電動機分為機電式、磁電式及直線式三種基本類型。

機電式步進電動機機電式步進電動機由鐵心、線圈、齒輪機構(gòu)等組成。螺線管線圈通電時將產(chǎn)生磁力，推動其鐵心心子運動，通過齒輪機構(gòu)使輸出軸轉(zhuǎn)動一角度，通過抗旋轉(zhuǎn)齒輪使輸出轉(zhuǎn)軸保持在新的工作位置;線圈再通電，轉(zhuǎn)軸又轉(zhuǎn)動一角度，依次進行步進運動。

磁電式步進電動機磁電式步進電動機 其結(jié)構(gòu)簡單， 可靠性高， 價格低廉， 應(yīng)用廣泛。主要有永磁式、 磁阻式和混合式。

(1)永磁式步進電動機。

永磁式步進電動機的基本原理其轉(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(見圖)。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。

若定子勵磁的變化太快，轉(zhuǎn)子將不能和定子磁場方向的變化保持一致，轉(zhuǎn)子即失步。起動頻率和運行頻率較低，是永磁式步進電動機的一個缺點。但永磁式步進電動機消耗功率較小，效率較高。20世紀80年代初，出現(xiàn)了轉(zhuǎn)子是盤式的永磁盤式步進電動機，使步距角及工作頻率達到磁阻式步進電動機的水平。

(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。其轉(zhuǎn)子鐵芯由硅鋼片或軟磁材料做成，當定子某相被勵磁時，轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)到使磁路磁阻最小的位置。當另一相被勵磁，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到另一位置，使磁路磁阻為最小時，電動機就停止轉(zhuǎn)動。這時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個步距角θb，即式中N為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個齒距的運行拍數(shù);ZR為轉(zhuǎn)子齒數(shù)。磁阻式步進電動機結(jié)構(gòu)形式較多。定子鐵芯有單段式、多段式;磁路有徑向、軸向;繞組相數(shù)有三相、四相、五相。磁阻式步進電動機步距角可做到1°～15°，甚至更小，精度容易保證，起動與運行頻率較高，但功耗較大，效率較低。

(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?；旌鲜讲竭M電動機兼有永磁式步進電動機與磁阻式步進電動機兩者的優(yōu)點，電動機步距角小，精度高，工作頻率高，且功耗小，效率高。

步進電機正反轉(zhuǎn)控制方式：

1、步進電機有四相繞組A、B、C、D，當一繞組通電時在電動機內(nèi)部形成N-S極，產(chǎn)生磁場，當通電的相發(fā)生變化，磁場發(fā)生旋轉(zhuǎn)，在磁場的作用下，轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)動，若步進電機按雙四拍的方式來工作。

/2、在A、B、C、D四相繞組上輸入脈沖的順序為AB→BC→CD→DA→AB，步進電機沿順時針方向轉(zhuǎn)動，即正轉(zhuǎn);若在A、B、C、D四相繞組上依次輸入脈沖AB→DA→CD→BC→AB;步進電機將沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，即反轉(zhuǎn)。電機內(nèi)部數(shù)據(jù)參數(shù)，初始的即可，不用調(diào)改。

整體程序的結(jié)果：

(1)先正轉(zhuǎn)一圈，等待一秒后再反轉(zhuǎn)一圈。這一過程可以自己修改程序，把它去掉，即整體main函數(shù)while循環(huán)的前面那部分，只會執(zhí)行一次。

while(1)

{

(2)按下按鈕1，整個電機開始正轉(zhuǎn)N圈，當檢測按鈕一直按下時,整個電機就一直正轉(zhuǎn)下去。當檢測到其他按鈕按下時，立即跳轉(zhuǎn)到其他按鈕對應(yīng)的程序。

(3)按下按鈕2，和按鈕1相反。

(4)按鈕3，使整個電機停止工作。

}

上面2，3，4部分是一直在循環(huán)掃描檢測的。

#include

#include

unsigned char code z[]={0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x09,0x01,0x03//315,270,225......360(0)

};//八拍

unsigned char code f[]={0x01,0x09,0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03//45,90,145......360(0)

};

sbit K1 = P3^0;//定義正轉(zhuǎn)按鈕

sbit K2 = P3^1;//定義反轉(zhuǎn)按鈕

sbit K3 = P3^2;//定義停止按鈕

void zz(unsigned char n);

void fz(unsigned char n);

void delay();

void step();

void main()

{

unsigned char N = 1;//由于設(shè)定好了轉(zhuǎn)一圈的數(shù)據(jù)，所以N在此設(shè)定為轉(zhuǎn)多少圈。

TMOD=0X10;

TL1=0XF0;

TH1=0XD8;

EA=0;

ET1=0;//這里沒有使用定時器中斷，這里只是使用定時器的定時功能。

zz(N);

delay();

fz(N);

while(1)

{

if(K1 == 0)

{

while(1)

{

P0 = 0xfe;

zz(N);

if(K3 == 0||K2==0) break;

}

}

else if(K2 == 0)

{

while(1)

{

P0 = 0xfd;

fz(N);

if(K3 == 0||K1==0) break;

}

}

else

{

P0 = 0xfb;

P1 = 0x03;

}

}

}

void zz(unsigned char n)//正轉(zhuǎn)

{

unsigned char i,j;

for(i=0;i

{

for(j=0;j<8;j++)//整個for循環(huán)，正轉(zhuǎn)一個步距角，因為四相八拍，所以是半個步距角，即半步。

{

if(K3 == 0) break;

P1 = z[j];

step();

}

}

}

void fz(unsigned char n)//反轉(zhuǎn)

{

unsigned char i,j;

for(i=0;i

{

for(j=0;j<8;j++)

{

if(K3 == 0) break;

P1 = f[j];

step();

}

}

}

void delay()//定義1s

{

unsigned char i,j,k;

_nop_();

i=8;

j=154;

k=122;

do

{

do

{

while(--k);

}while(--j);

}while(--i);

}

void step()//定時器計時10ms

{

TF1=0;

TR1=1;

while(TF1==0);

TR1=0;

TL1=0XF0;

TH1=0XD8;

}

1.程序中用到的延時，這個根據(jù)自己的習(xí)慣，可以寫相對應(yīng)的函數(shù)延時，但是由于電機轉(zhuǎn)的過程中的延時，就我上文中for循環(huán)里面的定時10ms，這個是根據(jù)實際情況來調(diào)的，理論上來說，使用proteus仿真的電機延時最低是1ms，如果低于1ms實驗起來，不會看到自己編寫代碼的理想結(jié)果。

2.步距角的不同，那么想要電機轉(zhuǎn)一圈，執(zhí)行zz或者fz函數(shù)的參數(shù)就要有所不同。以我上面程序為例。

八拍轉(zhuǎn)一個循環(huán)，轉(zhuǎn)過360度，步距角是90°。

那么步距角是45°時，要想轉(zhuǎn)過360°，那么就需要16拍。

這里需要各位自己去修改程序去實驗，這里只提供一個提醒。如果超過256拍的話，那么unsigned char是不夠你玩的，需要unsigned int。

步進電機驅(qū)動器是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的接下來，詳細為你說下步進驅(qū)動器怎么控制方向 步進驅(qū)動器怎么設(shè)置電機正反轉(zhuǎn)。

脈沖控制，因為脈沖有數(shù)量，利于精確控制。所以步進電機方向是靠脈沖控制的，

怎么控制：一般高電平控制一個方向，低電平控制另一個方向。

也有用兩路脈沖控制的。就是一路脈沖的高電平控制一個方向，另一路脈沖的高電平控制另一個方向。

只要控制在四相繞組上輸入脈沖的順序，就可以控制電機的正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)。(控制延時就能控制轉(zhuǎn)速。)

方向電平信號DIR用于控制步進電機的旋轉(zhuǎn)方向。當該端高時，電動機沿一個方向旋轉(zhuǎn)，當該端低時，電動機沿另一方向旋轉(zhuǎn)。電機換向必須在電機停止后執(zhí)行，并且換向信號必須在前一個方向的最后一個CP脈沖之后和下一個方向的第一個CP脈沖之前發(fā)送。

如果控制器(主機)發(fā)送雙脈沖(例如正脈沖和負脈沖)或脈沖信號的幅度不匹配，則需要使用信號模塊將其轉(zhuǎn)換為5v單脈沖(脈沖) 。中文加方向))。

1.輸入為單個脈沖

信號模塊的DIP開關(guān)應(yīng)設(shè)置在“單脈沖”位置。如果有脈沖輸出，則電動機將旋轉(zhuǎn)。改變方向信號的高電平和低電平可以改變旋轉(zhuǎn)方向。有關(guān)特定時序，請參閱信號模塊手冊。

2，輸入為雙脈沖

信號模塊的DIP開關(guān)應(yīng)置于?雙麥：中間?位置。發(fā)送正脈沖會使電動機正向旋轉(zhuǎn)，而發(fā)送負脈沖會使電動機反向。正脈沖和負脈沖不能同時給出，具體時序請參考信號模塊手冊。

步進電機的運行方向與要求相反。我應(yīng)該如何調(diào)整? Shanshe Motor的技術(shù)工程師提出了兩種實現(xiàn)方法：

一種方法是更改控制系統(tǒng)的方向信號。

另一種方法是通過調(diào)整步進電機的接線來改變方向。具體方法如下：

對于兩相電機，只需將其中一根電機線切換到A +和A交換等步進電機驅(qū)動器即可。

對于三相電動機，不能更換其中一根電動機電線，但必須依次更換兩相，例如交換A +和B +。

A-和B-互換。