步进电动机的电路设计(步进电机电路原理)

1. 步进电机电路原理

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。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。

工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。

　当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。

2. 步进电机原理及应用

在我们常见的普通家用型3D打印机里，步进电机在3D打印机里是一项非常重要的动力部件，今天为大家分享的是步进电机的一些相关知识。　　步进电机，它与普通的交直流电机不同，普通电机給电就转，但步进电机不是，步进电机是以接到一个命令就执行一步，没有滑行量的动力电机，周圆的分布就是电机的精度，一步的大小就是步进电机的精度大小，例如，步进电机一周有分为：80步、100步、200步、280步、300步等等。在3D打印机里，步进电机负责机器升降的Z轴（也就是负责机器层厚的）来做个精度的解释和技术算。　　那么步进电机与芯片程序是怎样控制3d打印机层厚的呢？步进电机带动Z轴转动，Z轴的旋转带动机器机头上升，从而产生层厚。有一些品牌的3d打印机是采用了50型号的步进电机（也就是电机外圆直径是50mm），每周为 200步，Z轴螺距为1.75mm，那么可以算出3d打印出的产品每一步的层高为“1.75mm÷200步=0.0875mm层厚”，X轴、Y轴也是同样，这已经是一根头发的精度了，这对那些拿来主义的假技术人来说就是绝对精度了，但这实际并不是最终结果，在我们的技术里，还可以用编程技术将步进电机的一步再细分解成20步，也就是0.0875mm再除以20等于0.004375，这个数字已经低于了打印材料的分子量，所以仅根据层后来确定精度是不确切的，当然，只有掌握了核心技术才能做到这一点。　　在3D打印机里，步进电机的稳定性与运行精度直接影响到3D打印机的打印问题，了解步进电机的相关知识对我们在维护3D打印机时起着非常重要的作用。

3. 步进电机驱动电路原理

对于我们普通使用步进电机的人来讲，只要了解控制步进电机的脉冲信号一般是由PLC或单片机发出，通过驱动器的分配与放大，最后用来驱动步进电机。

从学术层面来讲，获得矩形脉冲有两种方法：

1、利用各种形式的多谐振荡器电路直接产生所需要的脉冲；

2、通过各种整形电路把已有的周期性变化的波形变换为符合要求的矩形脉冲。

4. 步进电机的结构和原理

1、步进电机动作的话要靠驱动器来驱动的，步进电机也叫脉冲电机，给一个脉冲转一个角度。

12V的话要控制要先买个开关电源，把220V变成12V接到驱动器，再用驱动器控制电机，还要

一个外部给脉冲的控制器（单片机或者PLC）给驱动器脉冲信号。

2、根据控制信号运动，一个脉冲信号走一步，步进角则根据固有参数计算，比如以5相步进电

机为例，采用基本步进角即无细分，则每给一个脉冲信号，步进电机运转0.72°，500脉冲一

圈。所以当脉冲的频率越高时，步进电机的运转速度越快，依次计算即可。

步进电机驱动器概述：

1、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，从而达到调速和定位的目的。

2、是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。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，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。

步进电机驱动器基本原理：

1、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。四相步进电机按照通电顺序的不同，分为单四拍、双四拍、八拍三种方式。

2、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。

5. 步进电机控制电路工作原理

　　一般步进电机是2种电源驱动，单极性(uniporlar)，双极性(Bipoilar)。一般，我们是把步进电机归结为直流电机。　　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。　　步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。　　虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机，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。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。

6. 步进电机电路原理图

     UVW分别是电动机内部的三相绕组。

    1、三相电机Y型接法：将电机接线端U2、V2、W2短接，剩余的U1、V1、W1分别接至三相电路的三相火线上，通电时查看电机转动方向是否正确，方向反了就把三相中任意两项对调即可。

    2、三相电机三角形接法：将U1、W2短接，V1、U2短接，W1、V2短接，再将三条线引出接至三相电路的三相火线上，通电时查看电机转动方向是否正确，方向反了就把三相中任意两项对调即可。

   3、三相电接取220V电：一根线接三相火线任意一相，另一根线接零线，这样的电路就是单相220V电。

7. 步进电机原理图

对于我们普通使用步进电机的人来讲，只要了解控制步进电机的脉冲信号一般是由PLC或单片机发出，通过驱动器的分配与放大，最后用来驱动步进电机。从学术层面来讲，获得矩形脉冲有两种方法：

1、利用各种形式的多谐振荡器电路直接产生所需要的脉冲；

2、通过各种整形电路把已有的周期性变化的波形变换为符合要求的矩形脉冲。

8. 步进电机基本原理

转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序,电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。

9. 步进电机电路实现

1、将步进电机驱动器脉冲输入信号和方向输入信号的正极连接到表控的5V端子。

2、将步进电机驱动器脉冲输入信号的负端连接到表控的Y1输出端子上。

3、将步进电机驱动器方向输入信号的负端连接到表控的Y2输出端子上。

4、接下来就是设置步进电机驱动器的细分，一般可以放在8（1600）左右，通过初步调试后设置实际需要的细分。

5、设置步进电机的正转设置，参考设置，一行实现正转。X1是正转的启动开关。

6、步进电机反转的设置：X2是反向启动开关，Y1输出脉冲，Y2输出方向信号。两行实现反转动作。

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