MPS | 雙極性步進(jìn)電機(jī)如何流暢運(yùn)行

在如今這個(gè)智能時(shí)代，步進(jìn)電機(jī)由于其特有的開(kāi)環(huán)位置控制性能在各行各業(yè)均有被應(yīng)用到。

設(shè)備在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，對(duì)它輸出力矩的平滑性有一定的要求。

像云臺(tái)球機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性將會(huì)影響到拍攝圖像的質(zhì)量。

這一性能除了和步進(jìn)電機(jī)本體的工藝相關(guān)以外，和步進(jìn)電機(jī)的控制方式也是息息相關(guān)的。

今天我們所介紹的就是其中的一種控制方式 --- 細(xì)分控制。

那么步進(jìn)電機(jī)要如何修煉成細(xì)分控制，來(lái)精進(jìn)自己的武藝呢？

PART1何為雙極性步進(jìn)電機(jī)？

話說(shuō)很久以前，電機(jī)屆有這么一個(gè)電機(jī)名叫雙極性步進(jìn)電機(jī)(從電機(jī)控制出發(fā)的叫法)。除此之外，他又名兩相四線步進(jìn)電機(jī)(從電機(jī)本體出發(fā)的叫法)，他天生奇特，內(nèi)有乾坤。

01定子

8個(gè)定子上分別繞有兩相雙極性繞組（見(jiàn)圖1），A相繞組繞線從定子1開(kāi)始繞，依次繞到定子3,5,7上，值得注意的是定子1和5的繞線方向是一致的，定子3和7的繞線方向是一致的，兩組繞線方向相反（見(jiàn)圖2）。

B相繞組也是以同樣的原理進(jìn)行繞制。每個(gè)定子鐵芯上帶有五齒。

圖1：雙極性步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2：極性步進(jìn)電機(jī)繞組原理圖

02轉(zhuǎn)子

通常轉(zhuǎn)子上貼有軸向充磁的永磁體（見(jiàn)圖3），永磁體磁力線在電機(jī)本體內(nèi)形成閉合，由于磁力線和磁阻效應(yīng)，即使步進(jìn)電機(jī)在不通電的情況下也會(huì)擁有一定的鎖定力矩（見(jiàn)圖4）。

轉(zhuǎn)子上擁有50個(gè)齒，和定子齒輪相對(duì)起來(lái)，由于這樣的齒數(shù)和相數(shù)結(jié)構(gòu)，它擁有1.8度的步進(jìn)角度（見(jiàn)圖5）。步進(jìn)角度：電氣周期完成90度，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子前進(jìn)的機(jī)械角度。

圖3：轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖

PART2雙極性步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)模式

為了方便講解后續(xù)的控制方式，將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)圖變成示意圖（見(jiàn)圖6）。可以認(rèn)為步進(jìn)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子都只有一個(gè)齒。它使得驅(qū)動(dòng)和其它電機(jī)不同，叫做雙全橋驅(qū)動(dòng)。它的A相繞組接在第一個(gè)全橋驅(qū)動(dòng)上，B相繞組接在第二個(gè)全橋驅(qū)動(dòng)上（見(jiàn)圖7）。

還不會(huì)細(xì)分控制的它在電機(jī)屆還是默默無(wú)聞，為了能夠在電機(jī)屆闖出名堂，它刻苦練習(xí)，研究不同的控制方式，希望自己的旋轉(zhuǎn)性能日后能在江湖上占得一席之地。

到目前為止，它已經(jīng)掌握了三種控制方式，分別為單相步進(jìn)，整步步進(jìn)，半步步進(jìn)。這三板斧使得虎虎生威，我們來(lái)詳細(xì)看看。

01第一板斧：?jiǎn)蜗嗖竭M(jìn)

當(dāng)A相和B相按照單相步進(jìn)的模式依次通電的時(shí)候，定子磁場(chǎng)會(huì)相應(yīng)地進(jìn)行變化，轉(zhuǎn)子也會(huì)由于極性相吸，轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。AB相的通電順序和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)位置可以看表1的內(nèi)容。當(dāng)然看視頻效果是最佳的！

簡(jiǎn)單描述以下單相步進(jìn)的過(guò)程：

當(dāng)A通電的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)電流由Q1流向Q4，此時(shí)定子A上端為N，下端為S，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到位置8。

接下來(lái)，B相通電。當(dāng)B通電的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)電流由Q5流向Q8，此時(shí)定子B左端為S，右端為N，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到位置2。

接下來(lái)兩個(gè)狀態(tài)原理和上面類似，就不多啰嗦了，循環(huán)這一通電順序，轉(zhuǎn)子就開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。

02第二板斧：整步步進(jìn)

和單相步進(jìn)不同的是，整步步進(jìn)式AB繞組會(huì)同時(shí)進(jìn)行通電。并且也是有四個(gè)對(duì)應(yīng)的通電方式和轉(zhuǎn)子電氣位置，只不過(guò)位置空間在電氣空間上和單相步進(jìn)不一樣。根據(jù)整部的通電順序，轉(zhuǎn)子也是能轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。具體的過(guò)程就不贅述了，想要生動(dòng)的效果要記得看視頻！

03第三板斧：半步步進(jìn)

仔細(xì)看過(guò)表1的讀者們肯定已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)的秘密！

這個(gè)最后一板斧就是將上面兩種控制方式進(jìn)行融合，就有了半步控制，它的電氣角度位置更多，電流波形更加細(xì)致，轉(zhuǎn)動(dòng)更加平滑。

但步進(jìn)電機(jī)想靠這三板斧在高手如林的電機(jī)屆闖出名堂，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因此它需要繼續(xù)苦心修煉。

審核編輯 黃昊宇