步進電機的構造及控制技術解析

從圖4中可以看出我們怎樣激勵雙相電機的繞組才能使電機轉子旋轉，圖中，電機內的繞組抽頭分別被標為1A、1B、2A和2B。其中，1A和1B是繞組1的兩個抽頭，2A和2B則是繞組2的兩個抽頭。

首先，要給腳1B和2B施加一個正電壓，并將1A和2A接地。然后，給腳1B和2A施加一個正電壓，而將1A和2B接地，這一過程其實取決于導線繞齒槽纏繞的方向，假設導線纏繞的方向與上一節所述相符。依次進行下去，我們就得到了表1中總結的激勵順序，其中，“1”表示正電壓，“0”表示接地。

電流在電機繞組中有兩種可能的流向，這樣的電機就叫做雙極電機和雙極驅動序列。雙極電機通常由一種叫做H橋的電路驅動，圖5給出了連接H橋和步進電機兩根抽頭的電路。H橋通過一個電阻連接到一個電壓固定的直流電源(其幅度可根據電機的要求選取)，然后，該電路再經過4個開關(分別標為S1、S2、S3和S4)連接到繞組的兩根抽頭。這一電路的分布看起來有點象一個大寫字母H，因此叫做H橋。

從表1中可以看出，要激勵該電機，第一步應將抽頭2A設為邏輯0，2B設為邏輯1，于是，我們可以閉合開關S1和S4，并斷開開關S2和S3。接著，需要將抽頭2A設為邏輯1，2B設為邏輯0，于是，我們可以閉合S2、S3，并斷開S1和S4。與此類似，第三步我們可以閉合S2、S3并斷開S1和S4，第四步則可以閉合S1、S4并斷開S2、S3。

對繞組1的激勵方法也不外乎如此，使用一對H橋就能產生需要的激勵信號序列。表2所示就是激勵過程中每一步開關所在的位置。

注意，如果R=0，而開關S1和S3又不小心同時閉合，那么流經開關的電流將達到無窮大。這時，不但開關會被燒壞，電源也可能損壞，因此電路中使用了一個非零阻值的電阻。盡管這個電阻會帶來一定的功耗，也會降低電機驅動器的效率，但它可以提供短路保護。

單極電機及其驅動器

前面我們已經討論了雙極步進電機和驅動器。單極電機與雙極電機類似，不同的是在單極電機中外部能夠接觸到的只有每個繞組的中心抽頭，如圖6所示。我們將從繞組頂部抽出的抽頭標為抽頭B，底部抽出的標為抽頭A，中間的為抽頭C。

有時我們會遇到一些抽頭沒有標注的電機，如果我們清楚步進電機的構造，就很容易通過測量抽頭之間的阻值，識別出哪些抽頭屬于哪根繞組。不同繞組的抽頭之間阻抗通常為無窮大。如果經測量，抽頭A和C之間的阻抗為100歐姆，那么抽頭B和C之間的阻抗也應是100歐姆，而A和B之間的阻抗為200歐姆。200歐姆這一阻抗值就叫做繞組阻抗。

圖7給出一個單極電機的單相驅動電路。從中可以看出，當S1閉合而S2斷開時，電流將由右至左流經電機繞組；而當S1斷開，S2閉合時，電流流向變為由左至右。因此，我們僅用兩個開關就能改變電流的流向(而在雙極電機中需要4個開關才能做到)。表3所示為單極電機驅動電路中，每一步激勵時開關所處的位置。