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步进电机控制原理

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。

在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉

冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱

动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转

是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，

从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速

度和加速度，从而达到调速的目的。

一、步进电机的工作原理

该步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进

电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。图1是该四

相反应式步进电机工作原理示意图。

开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3

号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5

号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。当开关SC接通电源，SB、SA、SD

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断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转

动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错

齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D

四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。

四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种

工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工

作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持

较高的转动力矩又可以提高控制精度。

单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2.a、

b、c所示：

a.单四拍b.双四拍c八拍

51单片机驱动步进电机的方法:

驱动电压12V，步进角为7.5度.一圈360度,需要48个脉冲完

成!

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该步进电机有6根引线，排列次序如下：1:红色、2:红色、3:橙色、4:

棕色、5:黄色、6:黑色。采用51驱动ULN2003的方法进行驱动。

ULN2003的驱动直接用单片机系统的5V电压，可能力矩不是很大，

大家可自行加大驱动电压到12V。

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步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非

超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，

而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。

这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。

使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。虽然步

进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在

常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可

使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等

许多专业知识。目前,生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，