什么是步进电机及其工作原理
从家中的简单DVD播放器或打印机到高度复杂的CNC机器或机械臂，步进电机几乎随处可见。它具有以电子方式控制精确运动的能力，使这些电机在监视设备，硬盘，CNC机器，3D打印机，机器人，组装机器人，激光切割机等许多猫科动物中得到了应用。在本文中，我们将学习使这些电机与众不同的原因及其背后的理论。我们将学习如何为您的应用程序使用一个。
步进电机简介
像所有电动机一样，步进电动机也具有定子和转子，但是与普通的DC电动机不同，定子由单独的线圈组组成。线圈的数量将根据步进电动机的类型而有所不同，但是现在请理解，在步进电动机中，转子由金属磁极组成，并且每个磁极都会被定子中的一组线圈吸引。下图显示了具有8个定子极和6个转子极的步进电机。
如果看一下定子上的线圈，它们是按线圈对排列的，例如A和A'形成一对B，而B'形成一对，依此类推。因此，每个线圈对都形成一个电磁体，并且可以使用驱动器电路分别为它们供电。当线圈通电时，它充当磁体，转子磁极与之对齐，当转子旋转以调整自身以使其与定子对齐时，这称为一步。类似地，通过按顺序向线圈通电，我们可以小步旋转电动机以完成完整旋转。
步进电机的类型
基于构造的步进电机主要有三种，分别是：
可变磁阻步进电机： 它们具有铁芯转子，该铁芯转子被吸引到定子磁极，并通过在定子和转子之间的最小磁阻来提供运动。
永磁步进电机： 它们具有永磁转子，并且根据施加的脉冲被排斥或吸引到定子上。
混合同步步进电机： 它们是可变磁阻和永磁步进电机的组合。
除此之外，我们还可以根据定子绕组的类型将步进电机分为单极和双极。
双极步进电机： 这种类型的电机上的定子线圈没有公共线。这种类型的步进电动机的驱动是不同和复杂的，并且如果没有微控制器，驱动电路也不能容易地设计。
单极步进电机： 在这种步进电机中，我们可以将两个相绕组的中心抽头用于公共接地或公共电源，如下所示。这使得驱动电动机变得容易，单极步进电动机也有很多类型
步进电机的操作模式
由于步进模式的定子由不同的线圈对构成，因此可以用许多不同的方法来激励每个线圈对，从而使模式可以以许多不同的模式进行驱动。以下是广泛的分类
全步模式
在全步励磁模式下，我们可以用最少的匝数(步)实现360°的完整旋转。但这会导致惯性减小，并且旋转也将不平滑。全步励磁又有两种分类，一种是相波步进，另一种是相波模式。
1.一相步进或波形步进：在此模式下，在任何给定时间仅会向电动机的一个端子(相)供电。这具有较少的步骤数，因此可以实现完整的360°旋转。由于步骤数较少，因此此方法消耗的电流也非常低。
2.两步式步进：顾名思义，此方法分为两步。它具有与波形步进相同的步数，但由于同时给两个线圈通电，与以前的方法相比，它可以提供更好的转矩和速度。尽管不利的一面是这种方法还消耗更多的功率。
半步模式
半步模式是单相和两相导通模式的组合。这种组合将帮助我们克服两种模式的上述缺点。
您可能已经猜到了，因为我们将两种方法结合在一起，因此必须在此方法中执行8步才能获得完整的旋转。
微步模式
微型步进模式很复杂，但是它提供了非常好的精度以及良好的扭矩和平稳的操作。在这种方法中，线圈将被两个相距90°的正弦波激励。这样，我们可以控制流过线圈的电流的方向和幅度，这有助于我们增加电动机完整旋转所需的步数。微步进最多可以执行256步才能完成一个完整的旋转，这使电动机旋转得更快，更平稳。
如何使用步进电机
好吧，所以与普通的直流电动机不同，该电动机有五根各种奇特颜色的电线从其中出来，为什么会这样呢?要了解这一点，我们首先应该知道我们已经讨论过的步进器。首先， 步进电机不旋转，而是步进，因此也称为 步进电机。意思是，它们一次只能移动一步。这些电动机中具有一系列线圈，并且这些线圈必须以特定的方式通电以使电动机旋转。当每个线圈通电时，电机将步进一个步骤，通电顺序将使电机连续步进，从而使其旋转。让我们看一下电动机内部存在的线圈，以确切了解这些电线的来源。
那是一个充满信息的头脑，但是我们需要查看一些重要的知识，以了解我们使用的是哪种类型的步进器，以便我们可以对其高效地进行编程。首先，我们知道这是5V步进电机，因为我们用5V为红线通电。然后，我们也知道这是一个四相步进电机，因为其中有四个线圈。现在，齿轮比为1:64。这意味着，只有当电机内部旋转64次时，您在外部看到的轴才会旋转一整圈。这是因为连接在电动机和输出轴之间的齿轮，这些齿轮有助于增加扭矩。
另一个要注意的重要数据是 步幅角：5.625°/ 64。 这意味着，当电动机以8步顺序运行时，每步将移动5.625度，并且将需要64步(5.625 * 64 = 360)来完成一个完整的旋转。
计算步进电机的每转步数
知道如何计算步进电机每转的步数很重要，因为只有这样，您才能有效地对其进行编程/驱动。
假设我们将以4步顺序运行电动机，则步幅角将为11.25°，因为8步顺序为5.625°(数据表中给出)，因此它将为11.25°(5.625 * 2 = 11.25)。
每转的步数= 360 /步角
在这里，360 / 11.25 =每转32步。
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