怎样控制步进电机

为什么要使用步进电机？

步进电机是带有许多内齿的无刷直流电机，通过周围的铜线圈磁性锁定到位。与无刷电机不同，为步进电源供电电机不会转动。相反，它锁定到给定输入指定的位置，顺时针或逆时针转一小步。

虽然这使得步进电机的驱动更加复杂，但与无刷直流电机相比具有一个主要优势：它们的角位置可以非常精确地指定。例如，如果您希望电机正好旋转270度，那么使用普通直流无刷电机（没有某种形式的反馈）几乎是不可能的，但使用步进电机会很轻松。

步进电机需要多个步进脉冲才能到达您想要的位置。此外，步进电机线圈始终通电，大大增加了保持转矩，但强制转动则很困难。这些优势解释了为什么步进电机常用于许多应用，包括CNC机床和CD/DVD驱动器。

步进电机电动机分为两个阶段：单极和双极。单极电机包含连接所有线圈的公共电源，而双极电机具有分离的线圈。

本文仅介绍单极电机，因为双极电机需要以不同的方式驱动。

由Digikey提供（原理图）

单极输入和步进

单极电机通常有5根输入线 - 两根成对线控制线圈，第五根线连接到为每个线圈提供公共分接头。

虽然线路颜色因电机而异，但这里有连接在本文中使用：

下表显示了如何驱动每个输入以旋转电机。向前移动（即从步骤1到2）使电机顺时针转动，而向后移动则使电机逆时针转动。

表1.电机旋转状态

步进电机可能需要的电流远远超过微控制器的限制，这就是微控制器必须从不直接连接到电机的原因。电机还可能产生反电动势，可能会损坏I/O端口，并且绝对必须使用钳位二极管。

然而，驱动带有四个分立晶体管的步进电机会浪费和笨重，这就是为什么必须使用ULN2003步进驱动器IC 。该IC包含七个达林顿晶体管，每个晶体管都包含二极管保护，能够提供500mA，50V输出（实际上比Arduino Uno可以处理的更多）。

编码步进电机

步进电机的编码步骤可以通过switch语句和一些I/O位完成，但有一种更简单的方法：使用内置的Stepper Library！

虽然Arduino是一个方便而简单的平台，但它的库支持使它成为最好的平台之一市场上的模块通过Arduino库兼容。对于步进电机，我们可以使用步进器库轻松控制它们，无需对每一步进行编码。

#include

#define STEPS_PER_REV 513

// Create our stepper motor object

Stepper motor（STEPS_PER_REV， 2， 3， 4， 5）;

void setup（） {

motor.setSpeed（10）; // Motor speed of 10 RPM

}

void loop（）

{

motor.step（STEPS_PER_REV）; // Step clockwise one whole revolution

motor.step（STEPS_PER_REV / 2）; // Step clockwise half revolution

motor.step（-STEPS_PER_REV）; // Step counter clockwise one whole revolution

}

要使用步进电机库我们首先要包括步进电机库头：

#include

下一步（可选但推荐）是定义电机在一整圈内旋转的步数。本教程中使用的电机有32个步骤，并连接到比率为1:16的减速齿轮，因此一次旋转的步数为513.

#define STEPS_PER_REV 513

现在我们有了定义的步数，我们需要创建一个步进电机对象。该对象初始化为五个变量：每转的步数和连接步进电机的四个引脚。

Stepper motor（STEPS_PER_REV， 2， 3， 4， 5）;

在设置功能中，我们可以定义速度（以RPM为单位）我们希望我们的电机转动。对于这个例子，我们将RPM设置为10.

void setup（） {

motor.setSpeed（10）; // Motor speed of 10 RPM

}

主循环包含转动电机所需的代码。正数表示电机等于前进的次数，而负数表示电机向相反方向旋转。

此示例中的三行代码显示STEPS_PER_RPM如何用于将电机转动已知量。

motor.step（STEPS_PER_REV）; // Step clockwise one whole revolution

motor.step（STEPS_PER_REV / 2）; // Step clockwise half revolution

motor.step（-STEPS_PER_REV）; // Step counter clockwise one whole revolution