步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的概念、工作原理及主要類(lèi)型

電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是一種必不可少的設(shè)備，可為步進(jìn)電機(jī)提供所需的電壓和電流，使其平穩(wěn)運(yùn)行。步進(jìn)電機(jī)是一種步進(jìn)式轉(zhuǎn)動(dòng)的直流電機(jī)，它無(wú)法直接接到直流或交流電源上工作，必須使用專(zhuān)用的驅(qū)動(dòng)電源(步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器)。

要設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，選擇合適的電源、微控制器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器非常重要。眾所周知，微控制器可以用來(lái)控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)，但是在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)器時(shí)，必須注意電壓和電流。

單個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)板可以處理電機(jī)的電流和電壓，而步進(jìn)電機(jī)是通過(guò)在驅(qū)動(dòng)器的幫助下同步脈沖信號(hào)，使用控制器精確轉(zhuǎn)動(dòng)。該電機(jī)驅(qū)動(dòng)器從微控制器接收脈沖信號(hào)，然后將其轉(zhuǎn)換為步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。

什么是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器?

在不使用反饋系統(tǒng)的情況下，通過(guò)控制精確位置來(lái)像步進(jìn)電機(jī)一樣驅(qū)動(dòng)電機(jī)連續(xù)旋轉(zhuǎn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器稱(chēng)為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器主要提供可變電流控制以及多步進(jìn)分辨率。此外，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還包括固定轉(zhuǎn)換器，從而允許電機(jī)通過(guò)簡(jiǎn)單的步進(jìn)和方向輸入進(jìn)行控制。

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器包括不同類(lèi)型的IC ，并且在低于20V電源電壓下工作。低壓和低飽和電壓IC最好用于兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器用于不同的便攜式設(shè)備，如相機(jī)、打印機(jī)等。

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器具有不同的電壓和電流額定值。因此，可以根據(jù)將要使用的電機(jī)的要求來(lái)選擇它。這些驅(qū)動(dòng)器大多數(shù)都提供0.6×0.8英寸的尺寸。

工作原理

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的工作原理是通過(guò)在電機(jī)方向上使用各種脈沖相位發(fā)送電流來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行。設(shè)計(jì)人員不經(jīng)常使用波驅(qū)動(dòng)技術(shù)，因?yàn)樗峁┑呐ぞ匦。实?，而且一次只能使?相電機(jī)。

目前用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的基本組件是微處理器/微控制器、驅(qū)動(dòng)器IC和PSU(電源單元)等控制器，以及開(kāi)關(guān)、電位器、散熱器和連接線(xiàn)等其它組件。

1、控制器

第一步是選擇微控制器來(lái)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)程序。對(duì)于步進(jìn)電機(jī)，該微控制器應(yīng)至少有四個(gè)輸出引腳。此外，它還包括ADC、定時(shí)器、基于驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)用的串口。

2、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

電機(jī)驅(qū)動(dòng)器IC價(jià)格低廉，并且在設(shè)計(jì)方面易于執(zhí)行，從而加快了整個(gè)電路設(shè)計(jì)時(shí)間?？梢愿鶕?jù)電壓和電流等電機(jī)額定值來(lái)選擇驅(qū)動(dòng)器。最流行的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(如ULN2003)用于非H橋應(yīng)用，也適用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。該驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)達(dá)林頓對(duì)，可處理高達(dá)500mA的最大電流和高達(dá)50VDC的最大電壓。

典型的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路接線(xiàn)圖如下圖所示：

3、電源

步進(jìn)電機(jī)的工作電壓范圍為5伏至12伏。從中汲取的電流將在100mA至400mA范圍內(nèi)。電源的設(shè)計(jì)可根據(jù)電機(jī)規(guī)格進(jìn)行，當(dāng)然最好調(diào)節(jié)電源以避免扭矩和速度的波動(dòng)。

主要類(lèi)型

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器主要以?xún)煞N模式工作，如脈沖輸入模式和內(nèi)置集成控制器模式。根據(jù)所需的操作系統(tǒng)，可以選擇所需的組合。

1、脈沖輸入驅(qū)動(dòng)器

步進(jìn)電機(jī)的控制可以在通過(guò)用戶(hù)提供的脈沖發(fā)生器的幫助下完成。一開(kāi)始，脈沖發(fā)生器的i/p是操作數(shù)據(jù)，用戶(hù)在可編程序控制器上選擇此輸入，然后輸入操作命令。

2、內(nèi)置控制器類(lèi)型驅(qū)動(dòng)程序

這種驅(qū)動(dòng)器允許步進(jìn)電機(jī)通過(guò)直接連接到可編程控制器的PC來(lái)驅(qū)動(dòng)。由于不需要單獨(dú)的脈沖發(fā)生器，因此該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器可以節(jié)省空間并簡(jiǎn)化接線(xiàn)。

下面列出了不同類(lèi)型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC及其功能，具體如下：

優(yōu)缺點(diǎn)

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容：

電池驅(qū)動(dòng)

設(shè)計(jì)安全。

火花保護(hù)。

熱防護(hù)。

安裝空間小。

用于驅(qū)動(dòng)單極步進(jìn)電機(jī)。

價(jià)格便宜，可以避開(kāi)昂貴的驅(qū)動(dòng)板。

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的缺點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容：

該驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)并沒(méi)有多高效率。

對(duì)于小型應(yīng)用程序，需要大量布線(xiàn)。

主要應(yīng)用

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用也是比較廣泛的，比較廠家的例如：

工業(yè)應(yīng)用。

有刷直流/步進(jìn)電機(jī)。

總結(jié)

從以上內(nèi)容介紹可以看出，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器用于將信號(hào)從脈沖轉(zhuǎn)換為角位移的執(zhí)行器，從而控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收到脈沖信號(hào)后，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)沿固定方向旋轉(zhuǎn)一定角度。所以，這種電機(jī)的性能主要取決于電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。