步進電機主要在哪些方面應用(四款步進電機電路圖)

　　步進電機主要運用場合

　　目前用於電腦繡花機中的步進電機多數為三相混合式步進電機，並採用細分驅動技術可以大大改善步進電機的運行品質，減少轉矩波動，抑制振蕩，降低噪音，提高步矩解析度。

　　第一、步進電機主要用於一些有定位要求的場合，例如：線切割的工作檯拖動，植毛機工作檯（毛孔定位），包裝機（定長度），基本上涉及到定位的場合都用得到。

　　第二、廣泛應用於ATM機、噴繪機、刻字機、寫真機、噴塗設備、醫療儀器及設備、計算機外設及海量存儲設備、精密儀器、工業控制系統、辦公自動化、機器人等領域，特別適合要求運行平穩、低噪音、響應快、使用壽命長、高輸出扭矩的應用場合。

　　第三、步進電機在電腦繡花機等紡織機械設備中有著廣泛的應用，這類步進電機的特點是保持轉矩不高，頻繁啟動反應速度快、運轉噪音低、運行平穩、控制性能好、整機成本低。

　　步進電機應用注意事項

　　1、步進電機應用於低速場合---每分鐘轉速不超過1000轉，（0.9度時6666PPS），最好在1000-3000PPS（0.9度）間使用，可通過減速裝置使其在此間工作，此時電機工作效率高，噪音低。

　　2、步進電機最好不使用整步狀態，整步狀態時振動大。

　　3、由於歷史原因，只有標稱為12V電壓的電機使用12V外，其他電機的電壓值不是驅動電壓伏值，可根據驅動器選擇驅動電壓（建議：57BYG採用直流24V-36V，86BYG採用直流50V，110BYG採用高於直流80V），當然12伏的電壓除12V恆壓驅動外也可以採用其他驅動電源，不過要考慮溫升。

　　4、轉動慣量大的負載應選擇大機座號電機。

　　5、電機在較高速或大慣量負載時，一般不在工作速度起動，而採用逐漸升頻提速，一電機不失步，二可以減少噪音同時可以提高停止的定位精度。

　　6、高精度時，應通過機械減速、提高電機速度，或採用高細分數的驅動器來解決，也可以採用5相電機，不過其整個系統的價格較貴，生產廠家少，其被淘汰的說法是外行話。

　　7、電機不應在振動區內工作，如若必須可通過改變電壓、電流或加一些阻尼的解決。

　　8、電機在600PPS（0.9度）以下工作，應採用小電流、大電感、低電壓來驅動。

　　9、應遵循先選電機後選驅動的原則。

　　四款步進電機電路圖

　　電路圖一：

　　步進電機的驅動電路與51單片機的連接電路圖如上；

　　步進電機的驅動信號必須為脈衝信號！轉動的速度和脈衝的頻率成正比，

　　本步進電機步進角為7.5度。一圈360度，需要48個脈衝完成，（上圖用6引腳接線端子代替步進電機）。

　　A組（也就是上圖步進電機第三引腳）線圈對應P2.4；

　　B組（也就是上圖步進電機第四引腳）線圈對應P2.5；

　　C組（也就是上圖步進電機第五引腳）線圈對應P2.6；

　　D組（也就是上圖步進電機第六引腳）線圈對應P2.7；

　　正轉次序：AB組--BC組--CD組--DA組（即一個脈衝，正轉7.5度）。

　　電路圖二：

　　步進電機具有快速啟停、精確定位的特點，在數字控制領域經常使用步進電機作為位置控制的執行機構。步進電機在快速運行中，要求驅動電路提供給步進電機繞組的驅動電流儘可能地接近其技術指標要求的數值，以產生足夠的轉矩。由於步進電機是感性負載，當運行速度提高後要提高繞組的工作電流，必須提高電源電壓。實際應用中，常採用的控制方式是高低壓恆流斬波控制。在筆者給西北軸承廠改造磨床的過程中，設計了一種實用的步進電機驅動電路，它可以驅動75BF003-130BF003四種型號的三相六拍反應式步進電機，最高運行頻率每分鐘15000步。該電路除具有恆流斬波的特性外，還具有過流保護和超溫保護的功能。

　　路（圖1）由速度判別電路，過流超溫檢測電路，A、B、C相驅動電路和電源組成。在該電路中，有單片機輸出的A相驅動信號（PA）、B相驅動信號（PB）、C相驅動信號（PC）和鎖相驅動信號（L），均為低電平有效。驅動步進電機的高壓電源採用AC70V整流濾波後供給，鎖相電源採用AC4.5V半波整流後供給。另外，電路還需要的+12V和+5V直流電壓採用對AC10V和AC5V經過二極體整流濾波後獲得，數字電路所需要的電源通過板間接口J401由主機提供。　　2各部分電路介紹　　2.1速度判別電路　　速度判別電路的核心是一片可重觸發單穩CD4538（圖2）。當單片機控制步進電機運行時，首先將鎖相驅動信號L置為高電電平，隨後PA、PB、PC按照A→AB→B→BC→C→CA→A（或AC→C→BC→B→AB→A→AC）的順序依次輪流出現低電平，從而驅動步進電機一步一步地運行。由於在運行過程中，PA、PB和Pc信號至少有一個會出現跳變（上升沿或下降沿），而這種跳變經過由電阻和電容（如R470、C411、R471、R490和D431等）組成的微分電路變成一個負脈衝加到8輸入端與非門U409的輸入端，進而在其輸出端產生一個正脈衝觸發單穩U408A；U408A的輸出Q與鎖相驅動信號L經過由鍺開關二極體D473、D474構成的與門去控制A、B、C三相驅動電路的斬波電路。由於U408A的暫態時間大約是1S，因此當步進電機的運行速度低於每秒鐘l步時，速度判別電路先輸出約1S的高電平，使各相驅動電路進行約1S的恆流斬波動作，使步進電機迅速到位，隨後轉到鎖相狀態（步進電機各相的電流降到其工作電流的大約一半），以降低步進電機的功耗。

　　電路圖三：

　　圖4 四相步進電機功率驅動電路

　　LM331的輸出頻率和輸入電壓存在如下關係：f0=Vi/（IRt1RL），其中t1由外接的定時元件Rt和Ct決定，t1＝1.1RtCt，IR由內部精密電流源提供，IR＝1.9V/RS。故f0=ViRS/（2.09RtRLCt）。RS為可調電阻，它的作用是調整LM331的增益偏差。Ct為濾波電容，一般為 0.01～0.1μF，在濾波效果較好的情況下，可使用1μF的電容。為了提高精度和穩定度，組容元件選用低溫度係數的器件。應用舉例用PMM8713步進電機環形分配器與SI7300A步進電機功率放大器設計了一個四相步進電機功率驅動電路，PMM8713採取單脈衝輸入、1-2相勵磁方式，電路如圖5所示。圖中PD控制端為SI7300A的輸入電流I0調節端，可懸空或接高電平，接高電平時可適當提高SI7300A的輸出電流I0，在本應用系統中懸空使用。圖中PMM8713的時鐘脈衝輸入信號由LM331（V/F）輸出，方向控制信號和步進電機的起停信號由窗口比較電路給出。

　　電路圖四：

　　介紹了BYG通用系列二相步進電機最常採用的的單極性和雙極性2種驅動電路的設計，從原理上體現了二相步進電機的控制方法，增加了步進電機驅動電路設計的靈活性。二相步進電機的單極性和雙極性2種驅動電路設計都採用了一片可在線編程的單片機AT89S52作為控制器，由達林頓功率管TIP142組成的電路作為驅動器，電路結構簡單，設計思路清晰。

　　單極性驅動電路圖

　　雙極性驅動電路圖

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