【STC单片机学习】第十二课 单片机的电机(步进电机)

发布时间：2023-12-16 08:15:37 | 作者: 雷竞技官网官方网站入口

  (1)交流电机：两相(两根火线)、三相(三根火线)直流电机：永磁(永磁铁)、励磁(电磁铁，线圈磁生电) ：玩具小车里面一般都是直流电机

  (3)步进电机、伺服电机(可以精确控制，毫米级别的控制):精确控制尺寸，常用在机械的自动化控制。精度：伺服电机>

  步进电机

  支出来两根线，两个引脚没有正负之分，不同的接法，控制的是里面线圈的转动方向，也就是电机的转动方向！

  (1)直流电机直接接在开发板的主板的VCC和GND引出接口上看电机是否转动，还可以调换VCC和GND看电机是否反转了

  (2)单片机的IO口是数字口，本身的驱动能力非常小（最多20mA级别），这个驱动能力是带不动电动机的。达不到额定功率！可以试试！

  (3)一般单片机需要用专门的驱动芯片来驱动电机(作用？)。驱动芯片的作用就是把单片机的小电流的控制信号转成逻辑上相同的大电流的驱动源。这是所谓的弱电控制强电。用电机驱动芯片来驱动直流电机，具体的电路分析后面讲步进电机时会详细说。

  单片机上的芯片，一种使用的驱动芯片是 TC1508S，另一种使用的驱动芯片是 ULN2003，两个都是可以驱动直流电机和步进电机的！

  步进电机有三线式、 四线式、 五线式和六线式，但是控制方式都是一样的，都是用脉冲信号电流来驱动。假设每旋转一圈需要 200 个脉冲信号来励磁， 可以计算出每个励磁信号能使步进电机前进 1.8°。 其旋转角度与脉冲的个数成正比。步进电动机的正、反转由励磁脉冲产生的顺序来控制。

  B接正，/B接负、A接正，/A接负,每个线圈通电之后就形成电磁铁，就驱动转子转动。

  (1)每种类的步进电机有一个固有步距角，这个参数和步进电机本身有关。 一般二相电机的步距角为 0.9°/1.8°，三相为 0.75°/1.5°、五相为 0.36°/0.72°。

  (2)步进电机正常的情况下只能以固有步距角的整数倍来运动，这一个固有步距角的移动就叫一个节拍。

  (3)电机还有个可以比固有步距角更小的运动方法，这种方法叫细分，由电机驱动器来支持的。(STC的单片机不支持细分，用到了再讲)

  1.12.2.3、相数。步进电机电机内部的线圈组数：一般相数越高，步距角越小

  结论：我们用的是2相步进电机，四根线、极性，这里的极性，讲的是开发版上的极性驱动电路(驱动芯片)，不是在电动机上！

  (2)双极性:八颗晶体管来驱动两组相位,电路能同时驱动四线式或六线式步进电机，虽然四线式电机只可以使用双极性驱动电路。

  4个节拍加起来就是一个完整的周期，按照这一个周期给步进电机供电，则步进电机就会正向转动1个步距角。

  (2)正常的情况下：控制器就是单片机，驱动器一般是接在单片机的IO口上面的专用电机驱动芯片（譬如我们开发板上的TC1508S）

  (3)控制器负责产生时序信号，驱动器负责将时序信号转成功率驱动信号给步进电机用。

  把单片机的高低电平转化成可以驱动步进电机的高低电平！(1)原理图中INA、INB、INC、IND将来要接单片机的IO口，单片机是做控制器的，通过单片机的IO口给驱动器芯片输入1或者0的控制信号，控制信号经过TC1508S的转换，从OUTA、OUTB、OUTC、OUTD四个脚输出具有驱动步进电机能力的驱动信号。

  (4)结合之前讲的步进电机的原理，可知：A-和A+是一个相线端，B-和B+是另一个线、电机驱动芯片数据手册

  (3)根据上面的接线对应一组线圈（A+，A-），而P1.2和P1.3对应另一组线圈。(B+，B-)

  0 0 0 1 第4拍(0x08)(2)转速控制： 转速是由脉冲信号的频率控制的，频率==周期的倒数，你的时间越短，频率越高！时间实际上的意思就是delay！小风扇调档！

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  电机的应用十分普遍，遍及人们工作及生活的所有的领域，如打印机、复印机、传真机、投影仪、电冰箱、洗衣机、空调、燃气灶、照相机、ATM机、电动缝纫机、保安摄像机、自动售货机、热水供应系统、园林灌溉系统及工业自动化等。本文探讨了步进电机驱动的常见挑战，并重点介绍针对办公自动化设备应用的高能效步进电机驱动器方案。 0引言 在节能越来越受重视的当今，高能效的驱动电机显得很重要。从类型上看，电机包括交流电机、直流有刷电机、直流无刷电机、永磁同步电机、伺服电机和步进电机等。其中，步进电机采用脉冲工作，也称作数字电机或脉冲电机。 步进电机的旋转角与脉冲数量成正比，速度则与脉冲频率成正比，可经过控制脉冲数量来精确控制步进电机的旋转，使其很适合于定

  1、工作原理 下图为电动转向系统结构原理图： 下图为电动转向原理图： EPS系统的正向输入系统框图为： EPS系统的逆向输入系统框图为： 基于Simulink模型整体函数传递框图为： 2、电动助力转向系统数学模型及参数 2.1、系统的动力学分析 以方向盘为研究对象建立动力学模型： 以小齿轮为研究对象建立动力学方程： 2.2、电动机模型分析 本系统采用直流电动机为驱动电机，标称电压为U，电感为L，电枢电阻为R，反电动势常数为Kb，电动机扭矩系数为Ka，转速为N，则有如下关系式成立： 当电动机趋于稳定状态，电感不发生作用，电流稳定时上式可简化为： 电动机输出扭矩为： 式中， G1为电机

  助力转向系统呢？ /

  能源危机的出现和环境保护意识的增强，使人们对新型的无污染的能源有了更加强烈的要求，而风力发电就是在这个大的趋势下逐渐进入人们的视野。从定浆距到变浆距、双馈调速控制方式的引入，无一不是为了更好的提高 风能 的利用率。人们对风机进行相对有效控制时，不论是利用经典操控方法还是利用现代操控方法，由于它们均须进行模型的建立，而风速和风向的随机性、空气动力学的不确定性，使风机机舱模型的建立有一定的困难，而机舱的自适应追随风力和风向是增大风电机的效率和 功率 的前提，在这中前题下智能控制正好避开数学模型的建立，对于多变量 非线性 的风机的控制有很好的效果。 1、 风力发电机机舱的旋转工作原理 现在使用的风力发电机由于控制方式的

  机舱控制的研究 /

  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。能够最终靠控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以经过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，进而达到调速的目的。 1 步进电机特点及驱动 步进电机受脉冲电流控制，每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量。转子的角位移正比于输入脉冲的数量，转子的角速度正比于输入脉冲的频率，转子的旋转

  驱动设计 /

  高低温环境下永磁电机系统的器件特性和指标变化大，电机模型与参数复杂，非线性度增加、耦合程度增加，功率器件损耗变化大，不但驱动器的损耗分析与温升控制策略复杂，而且四象限运行控制更重要，常规的驱动控制器设计和电机系统控制策略不能够满足高温环境的要求。 常规设计的驱动控制器工作在环境和温度相对来说比较稳定条件下，而且很少考虑质量、体积等指标。然而在极端工况下，环境和温度在－70 ～ 180℃的宽温区范围内变化，大部分的功率器件无法在此低温中启动，导致驱动器功能失效。另外受电机系统总质量限制，驱动控制器的散热性能必然要大幅度减小，这反过来影响驱动控制器的性能及可靠性。 超高温条件下，成熟的SPWM、SVPWM、矢量操控方法等开关损耗较大，应用

  步进电机是一种重要的执行装置，大范围的使用在工业控制和各种办公设备中，步进电机的稳定可靠运行必然的联系到工业控制的精度和设备的质量，特别是在高精度数控系统中更是要求步进电机能够精确运行。怎么来实现对步进电机的精确可靠控制成为工业控制等系统中的关键技术。多年来很多专家学者研制出很多性能较好的步进电机控制管理系统，然而，早期的步进电机控制管理系统体积大，使用的元器件多，这给系统的可靠运行带来了较大的隐患。随着电子技术的发展，很多功能单元都走向模块化和数字化，并且具有体积小，重量轻，工作可靠性高，成本低等优点，且能实现多轴控制，这给步进电机控制管理系统的设计带来了很大的方便。由 TRINAMIC公司生产的TMC428就是这样一款三轴步进电机运动控制芯片

  电机控制器，作为电动汽车的核心部件之一，是汽车动力性能的决定性因素。它从整车控制器获得整车的需求，从动力电池包获得电能，经过自身逆变器的调制，获得控制电机需要的电流和电压，提供给电动机，使得电机的转速和转矩满足整车的要求。 电机控制器是连接电机与电池的神经中枢，用来调校整车各项性能，足够智能的电控不仅能保障车辆的基本安全及精准操控，还能让电池和电机发挥出充足的实力。 一、电机控制器在电动汽车中的位置和作用 1. 位置 从外部看，一般的电机控制器最少具备两对高压接口。一对输入接口，用于连接动力电池包高压接口；另外一对是高压输出接口，连接电机，提供控制电源。 至少具备一只低压接头，所有通讯、传感器、低压电源等等都要通过这一个低压

  控制器构成及工作过程 /

  摘要： 本文介绍了一种适用于控制永磁无刷直流电机的廉价嵌入式微控制器，并结合实例给出了软件和硬件两种控制方法。     关键词： 永磁无刷直流电机  控制  嵌入式微控制器 一、 概述 永磁无刷直流电机（Permanent Magnet Brushless DC Motor以下简称PMBLDC）由于其固有的特点，在家用消费类产品（空调、冰箱、洗衣机）和IT周边产品（打印机、软驱、硬驱）中得到普遍的应用。它具有结构相对比较简单、高效、低噪声、高功率密度、启动扭矩大、寿命长等其它种类直流电机不能够比拟的特性。我国是稀土大国，稀土永磁材料经过这几年的发展，已经有了一定的规模，质量和数据都有较大的提高，价

  控制器的设计与测试

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