步進電機構造與控制

在上面的可變磁阻步進電機的簡單示例中，電機由一個中心轉子組成，該轉子被四個標記為A、B、C和D的電磁場線圈包圍。所有具有相同字母的線圈都連接在一起，因此通電（例如標記為A 的線圈）將導致磁轉子與該組線圈對齊。

在上面的可變磁阻步進電機的簡單示例中，電機由一個中心轉子組成，該轉子被四個標記為A、B、C和D的電磁場線圈包圍。所有具有相同字母的線圈都連接在一起，因此通電（例如標記為A 的線圈）將導致磁轉子與該組線圈對齊。

通過依次向每組線圈通電，可以使轉子旋轉或從一個位置“步進”到下一個位置，其角度由其步距角結構確定，并且通過按順序對線圈通電，轉子將產生旋轉運動。
步進電機驅動器通過按設定順序對勵磁線圈通電來控制電機的步距角和速度，例如“ ADCB，ADCB，ADCB，A… ”等，轉子將沿一個方向（正向）旋轉，并通過將脈沖序列反轉為“ ABCD、ABCD、ABCD、A… ”等，轉子將沿相反方向（反向）旋轉。
因此，在上面的簡單示例中，步進電機有四個線圈，使其成為 4 相電機，定子上的極數為 8 (2 x 4)，間隔為 45 度。轉子上的齒數為六個，齒距為 60 度。
然后，轉子有 24 個（6 個齒 x 4 個線圈）可能的位置或“步數”來完成一整圈。因此，上面的步距角為：360 o /24 = 15 o。
顯然，更多的轉子齒和/或定子線圈將導致更多的控制和更精細的步距角。此外，通過以不同的配置連接電機的電氣線圈，可以實現全步角、半步角和微步角。然而，為了實現微步進，步進電機必須由（準）正弦電流驅動，其實施成本昂貴。
還可以通過改變施加到線圈的數字脈沖之間的時間延遲（頻率）來控制步進電機的旋轉速度，延遲越長，一整轉的速度越慢。通過向電機施加固定數量的脈沖，電機軸將旋轉給定角度。
使用延時脈沖的優點是不需要任何形式的附加反饋，因為通過計算提供給電機的脈沖數量，就可以準確地知道轉子的終位置。這種對設定數量的數字輸入脈沖的響應允許步進電機在“開環系統”中運行，使其控制起來既容易又便宜。
例如，假設上面的步進電機的步距角為每步 3.6 度。要將電機旋轉 216 度的角度，然后再次停止在所需位置，總共只需要：216 度/（3.6 度/步）= 80 個施加到定子線圈的脈沖。
有許多步進電機控制器 IC 可供選擇，可以控制步進速度、旋轉速度和電機方向。SAA1027 就是這樣一種控制器 IC，它內置了所有必需的計數器和代碼轉換，并且可以按正確的順序自動將 4 個完全控制的橋輸出驅動到電機。
旋轉方向也可以選擇單步模式或沿選定方向連續（無級）旋轉，但這會給控制器帶來一些負擔。當使用 8 位數字控制器時，每步也可以有 256 微步
SAA1027步進電機控制芯片

在本關于旋轉執行器的教程中，我們研究了有刷和無刷直流電機、直流伺服電機和步進電機作為機電執行器，可用作位置或速度控制的輸出設備。
在下一篇關于輸入/輸出設備的教程中，我們將繼續研究稱為執行器的輸出設備，特別是使用電磁力將電信號再次轉換為聲波的輸出設備。我們將在下一個教程中看到的輸出設備類型是揚聲器。