四相电动机原理

1 . 步进电机的工作原理 该步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。图1 是该四相反应式步进电机工作原理示意图。 图1 四相步进电机步进示意图 开始时，开关SB 接通电源，SA、SC、SD 断开，B 相磁极和转子 0、3 号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和 C、D 相 绕组磁极产生错齿，2、5 号齿就和 D、A 相绕组磁极产生错齿。 当开关SC 接通电源，SB、SA、SD 断开时，由于 C 相绕组的磁力线和 1、4 号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4 号齿和 C 相绕组的磁极对齐。而 0、3 号齿和 A、B 相绕组产生错齿，2、5 号齿就和 A、D 相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D 四相绕组轮流供电，则转子会沿着 A、B、C、D 方向转动。 四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。 单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2.a、b、c 所示： a. 单四拍 b. 双四拍 c 八拍 图2.步进电机工作时序波形图 2.基于AT89C2051 的步进电机驱动器系统电路原理 步进电机驱动器系统电路原理如图3： 图3 步进电机驱动器系统电路原理图 AT89C2051 将控制脉冲从P1 口的P1.4~P1.7 输出，经74LS14 反相后进入9014，经9014 放大后控制光电开关，光电隔离后，由功率管TIP122 将脉冲信号进行电压和电流放大，驱动步进电机的各相绕组。使步进电机随着不同的脉冲信号分别作正转、反转、加速、减速和停止等动作。图中 L1 为步进电机的一相绕组。AT89C2051 选用频率22MHz 的晶振，选用较高晶振的目的是为了在方式 2 下尽量减小 AT89C2051 对上位机脉冲信号周期的影响。 图3 中的RL1~RL4 为绕组内阻，50Ω 电阻是一外接电阻，起限流作用，也是一个改善回路时间常数的元件。D1~D4 为续流二极管，使电机绕组产生的反电动势通过续流二极管（D1~D4）而衰减掉，从而保护了功率管TIP122 不受损坏。 在 50Ω 外接电阻上并联一个 200μF 电容，可以改善注入步进电机绕组的电流脉冲前沿，提高了步进电机的高频性能。与续流二极管串联的200Ω 电阻可减小回路的放电时间常数，使绕组中电流脉冲的后沿变陡，电流下...