步進電機的構造及控制技術解析

雖然單極電機的驅動器控制起來相對簡單，但由于在電機中使用了中心抽頭，因此它比雙極電機更復雜，而且其價格通常比雙極電機貴。此外，由于電流只流經(jīng)一半的電機繞組，所以單極電機只能產(chǎn)生一半的磁場。

在知道了單極電機和雙極電機的構造原理之后，當我們遇到一個沒有標示抽頭也沒有數(shù)據(jù)手冊的電機時，我們就能自己推導出抽頭和繞組的關系。帶4個抽頭的電機就是一個雙相雙極電機，我們可以通過測量導線之間的阻抗來分辨哪兩個抽頭屬于同一個繞組。帶6個抽頭的電機可能是一個雙相單極電機，也可能是一個三相雙極電機，具體情況可以通過測量導線之間的阻抗來確定。

電機控制

本文前面討論的電機控制理論可以采用全硬件方案實現(xiàn)，也可以用微控制器或DSP實現(xiàn)。圖8說明了如何用晶體管作為開關來控制雙相單極電機。每個晶體管的基極都要通過一個電阻連接到微控制器的一個數(shù)字輸出上，阻值可以從1到10M歐姆，用于限制流入晶體管基極的電流。每個晶體管的發(fā)射極均接地，集電極連到電機繞組的4個抽頭。電機的中心抽頭均連接到電源電壓的正端。

每個晶體管的集電極均通過一個二極管連接到電壓源，以保護晶體管不被旋轉時電機繞組上的感應電流燒壞。轉子旋轉時，電機繞組上會出現(xiàn)一個感應電壓，如果晶體管集電極沒有通過二極管連接到電壓源，感應電壓造成的電流就會涌入晶體管的集電極。

舉個例子，假設數(shù)字輸出do1為高而do2為低，于是do1會使晶體管T1導通，電流從+V流經(jīng)中心抽頭和T1的基極，然后由T1的發(fā)射極輸出。但此時do2處于斷開狀態(tài)，因此電流無法流經(jīng)T2。這樣推理下去，我們就能將表3改為驅動電機所需的微控制器數(shù)字輸出的改變順序。

一旦清楚了驅動電機所需的硬件和數(shù)字輸出的順序，我們就可以對最順手的微控制器或DSP編寫軟件，實現(xiàn)這些序列。

固件控制

我本人在一塊Microchip PIC16F877上，利用1N4003二極管和2SD1276A達靈頓晶體管實現(xiàn)了以上談到的電機控制器。PIC的PortA第0位到第3位用來做數(shù)字輸出。電機采用在Jameco購買的5V雙相單極電機(Airpax [Thomson]生產(chǎn)，型號為M82101-P1)，并且用同一個5V電源為PIC和電機供電。但在真正應用時，為避免給微控制器的電源信號引入噪聲，建議大家還是分別用不同的電源為電機和微控制器供電。