直流電機控制電路專輯

步進電機有兩種基本的形式：可變磁阻型和混和型。步進電機的基本工作原理，結合圖1的結構示意圖進行敘述。
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　　圖1是一種四相可變磁阻型的步進電機結構示意圖。這種電機定子上有八個凸齒，每一個齒上有一個線圈。線圈繞組的連接方式，是對稱齒上的兩個線圈進行反相連接，如圖中所示。八個齒構成四對，所以稱為四相步進電機。
　　它的工作過程是這樣的：當有一相繞組被激勵時，磁通從正相齒，經過軟鐵芯的轉子，并以最短的路徑流向負相齒，而其他六個凸齒并無磁通。為使磁通路徑最短，在磁場力的作用下，轉子被強迫移動，使最近的一對齒與被激勵的一相對準。在圖1(a)中A相是被激勵，轉子上大箭頭所指向的那個齒，與正向的A齒對準。從這個位置再對B相進行激勵，如圖1中的(b)，轉子向反時針轉過15°。若是D相被激勵，如圖1中的(c)，則轉子為順時針轉過15°。下一步是C相被激勵。因為C相有兩種可能性：A—B—C—D或A—D—C—B。一種為反時針轉動；另一種為順時針轉動。但每步都使轉子轉動15°。電機步長(步距角)是步進電機的主要性能指標之一，不同的應用場合，對步長大小的要求不同。改變控制繞組數(相數)或極數(轉子齒數)，可以改變步長的大小。它們之間的相互關系，可由下式計算：
　　Lθ＝360 P×N　　　
式中：Lθ為步長；P為相數；N為轉子齒數。在圖1中，步長為15°，表示電機轉一圈需要24步。
　　混和步進電機的工作原理
　　在實際應用中，最流行的還是混和型的步進電機。但工作原理與圖1所示的可變磁阻型同步電機相同。但結構上稍有不同。例如它的轉子嵌有永磁鐵。激勵磁通平行于X軸。一般來說，這類電機具有四相繞組，有八個獨立的引線終端，如圖2a所示。或者接成兩個三端形式，如圖2b所示。每相用雙極性晶體管驅動，并且連接的極性要正確。
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　　圖3所示的電路為四相混和型步進電機晶體管驅動電路的基本方式。它的驅動電壓是固定的。表1列出了全部步進開關的邏輯時序。

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　　值得注意的是，電機步進為1—2—3—4的順序。在同一時間，有兩相被激勵。但是1相和2相，3相和4相絕對不能同時激勵。
　　四相混和型步進電機，有一特點很有用處。它可以用半步方式驅動。就是說，在某一時間，步進角僅前進一半。用單個混合或用雙向開關即可實現，這種邏輯時序由表2列出。
　　四相混和型步進電機，也能工作于比額定電壓高的情況。這可以用串聯電阻進行降壓。因為1相和2相，3相和4相是不會同時工作的，所以每對僅一個降壓電阻，串接在圖3中的X和Y點之間。因此額定電壓為6V的步進電機，就可以工作在12V的電源下。這時需串一個6W、6Ω的電阻。