直流電機(jī)控制電路專輯

步進(jìn)電機(jī)有兩種基本的形式：可變磁阻型和混和型。步進(jìn)電機(jī)的基本工作原理，結(jié)合圖1的結(jié)構(gòu)示意圖進(jìn)行敘述。
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　　圖1是一種四相可變磁阻型的步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。這種電機(jī)定子上有八個(gè)凸齒，每一個(gè)齒上有一個(gè)線圈。線圈繞組的連接方式，是對稱齒上的兩個(gè)線圈進(jìn)行反相連接，如圖中所示。八個(gè)齒構(gòu)成四對，所以稱為四相步進(jìn)電機(jī)。
　　它的工作過程是這樣的：當(dāng)有一相繞組被激勵(lì)時(shí)，磁通從正相齒，經(jīng)過軟鐵芯的轉(zhuǎn)子，并以最短的路徑流向負(fù)相齒，而其他六個(gè)凸齒并無磁通。為使磁通路徑最短，在磁場力的作用下，轉(zhuǎn)子被強(qiáng)迫移動(dòng)，使最近的一對齒與被激勵(lì)的一相對準(zhǔn)。在圖1(a)中A相是被激勵(lì)，轉(zhuǎn)子上大箭頭所指向的那個(gè)齒，與正向的A齒對準(zhǔn)。從這個(gè)位置再對B相進(jìn)行激勵(lì)，如圖1中的(b)，轉(zhuǎn)子向反時(shí)針轉(zhuǎn)過15°。若是D相被激勵(lì)，如圖1中的(c)，則轉(zhuǎn)子為順時(shí)針轉(zhuǎn)過15°。下一步是C相被激勵(lì)。因?yàn)镃相有兩種可能性：A—B—C—D或A—D—C—B。一種為反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；另一種為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。但每步都使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)15°。電機(jī)步長(步距角)是步進(jìn)電機(jī)的主要性能指標(biāo)之一，不同的應(yīng)用場合，對步長大小的要求不同。改變控制繞組數(shù)(相數(shù))或極數(shù)(轉(zhuǎn)子齒數(shù))，可以改變步長的大小。它們之間的相互關(guān)系，可由下式計(jì)算：
　　Lθ＝360 P×N　　　
式中：Lθ為步長；P為相數(shù)；N為轉(zhuǎn)子齒數(shù)。在圖1中，步長為15°，表示電機(jī)轉(zhuǎn)一圈需要24步。
　　混和步進(jìn)電機(jī)的工作原理
　　在實(shí)際應(yīng)用中，最流行的還是混和型的步進(jìn)電機(jī)。但工作原理與圖1所示的可變磁阻型同步電機(jī)相同。但結(jié)構(gòu)上稍有不同。例如它的轉(zhuǎn)子嵌有永磁鐵。激勵(lì)磁通平行于X軸。一般來說，這類電機(jī)具有四相繞組，有八個(gè)獨(dú)立的引線終端，如圖2a所示。或者接成兩個(gè)三端形式，如圖2b所示。每相用雙極性晶體管驅(qū)動(dòng)，并且連接的極性要正確。
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　　圖3所示的電路為四相混和型步進(jìn)電機(jī)晶體管驅(qū)動(dòng)電路的基本方式。它的驅(qū)動(dòng)電壓是固定的。表1列出了全部步進(jìn)開關(guān)的邏輯時(shí)序。

　　值得注意的是，電機(jī)步進(jìn)為1—2—3—4的順序。在同一時(shí)間，有兩相被激勵(lì)。但是1相和2相，3相和4相絕對不能同時(shí)激勵(lì)。
　　四相混和型步進(jìn)電機(jī)，有一特點(diǎn)很有用處。它可以用半步方式驅(qū)動(dòng)。就是說，在某一時(shí)間，步進(jìn)角僅前進(jìn)一半。用單個(gè)混合或用雙向開關(guān)即可實(shí)現(xiàn)，這種邏輯時(shí)序由表2列出。
　　四相混和型步進(jìn)電機(jī)，也能工作于比額定電壓高的情況。這可以用串聯(lián)電阻進(jìn)行降壓。因?yàn)?相和2相，3相和4相是不會(huì)同時(shí)工作的，所以每對僅一個(gè)降壓電阻，串接在圖3中的X和Y點(diǎn)之間。因此額定電壓為6V的步進(jìn)電機(jī)，就可以工作在12V的電源下。這時(shí)需串一個(gè)6W、6Ω的電阻。