大功率步进电机驱动器原理图

4.4 步进电机与微型机的接口电路
由于步进电机的驱动电流较大，
所以微型机与步进电机的连接都需要专门的
接口及驱动电路。

驱动器可用大功率复合管，也可以是专门的驱动器。

总之，只要按一定的顺序改变8713脉冲分配器的 13脚～15脚 三位通电的状况，即可控制步进电机依选定的方向步进。

由于步进电机运行时功率较大，可在微型机与驱动器之间增加一级光电隔离器（一是抗干扰，二是电隔离。

）以防强功率的干扰信号反串进主控系统。

电路图如下所示：
图4.5 单片机与步进电机的接口电路图
1. 图中 K1、K2、K3、K4按钮分别控制步进电机正转、反转、加速、减速。

2. 因为我们讨论的是三相六拍的工作方式，所以P0.4和P0.6接高电平，P0.7接低电平。

3. P0.0输出步进脉冲。

4. P0.1控制步进电机的转向。

步进电机的工作原理及其原理图————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：一、前言步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。

在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。

这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。

使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。

虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。

它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。

因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。

目前,生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。

仅仅处于一种盲目的仿制阶段。

这就给用户在产品选型、使用中造成许多麻烦。

签于上述情况，我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。

叙述其基本工作原理。

望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。

二、感应子式步进电机工作原理（一）反应式步进电机原理由于反应式步进电机工作原理比较简单。

下面先叙述三相反应式步进电机原理。

1、结构：电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。

0、1/3て、2/3て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A'与齿5相对齐，（A'就是A，齿5就是齿1）下面是定转子的展开图：2、旋转：如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同）。

如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3て，此时齿3与C 偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て。

步进电机驱动器的工作原理Modified by JEEP on December 26th, 2020.步进电机驱动器的工作原理步进电机在控制系统中具有广泛的应用。

它可以把脉冲信号转换成角位移，并且可用作电磁制动轮、电磁差分器、或角位移发生器等。

有时从一些旧设备上拆下的步进电机(这种电机一般没有损坏)要改作它用，一般需自己设计驱动器。

本文介绍的就是为从一日本产旧式打印机上拆下的步进电机而设计的驱动器。

本文先介绍该步进电机的工作原理，然后介绍了其驱动器的软、硬件设计。

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、b、c所示：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～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。

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4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D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51单片机驱动步进电机的方法。

驱动电压12V，步进角为7.5度. 一圈360 度, 需要48 个脉冲完成!!!该步进电机有6根引线，排列次序如下：1:红色、2:红色、3:橙色、4:棕色、5:黄色、6:黑色。

采用51驱动ULN2003的方法进行驱动。

ULN2003的驱动直接用单片机系统的5V电压，可能力矩不是很大，大家可自行加大驱动电压到12V。

1.步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。

在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。

这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。

使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。

一份步进电机驱动器整机电路图(原创在由上位机或PLC为主的工控系统中,尤其是在对各种机械设备的控制中,常常看到PLC、触摸屏、伺服电机驱动器、伺服电机或步进电机驱动器、步进电机的组合应用。

对于伺服电机和步进电机,由于结构简单,原理上也不是太复杂,看到实物,再配合应用,就了解了。

但对电机驱动器的结构和电路,限于各种条件,就难以知道其“本来面目”了。

本人由于工作关系,接手了一台需维修的步进电机驱动器,又由于维修的需要,测绘了步进电机的整机电路图,浏览之下,就知道步进电机驱动器是个怎么回事了。

在此将整机全图奉献于大家。

整机全图共4张。

第一张图:步进电机驱动的主电路和开关电源电路。

步进电机驱动器的功率输出电路的形式同变频器主电路是相似的。

每一路皆由两只IGBT管子做推挽式输出,在管子上也反向并联了二极管,以提供反向电流的通路,进而保护IGBT管子的安全。

IGBT 管子的过流保护信号由AR1、BR1两只电阻上取得,此两只电阻将流经IGBT管子的电流信号转化为电压信号,经后级保护电路处理,送入单片机。

开关电源输出的+5V,作为单片机的电源。

另外,+5V、-5V还作为保护电路的双电路供电。

一路+15V电源,经PIC和PT1转化为四路15V电源,供四路驱动电路用。

第二张图:驱动电源及端子信号来源。

由电源板来的+15V电源,经NE555时基电路振荡逆变,开关变压器PT1四个次级绕组输出四组互相隔离的15V直流电压,供驱动IC的供电;第三张图:步进电机驱动器的脉冲驱动电路及步时电机的工作电流设定电路等。

驱动IC采用IS2110S专用的驱动芯片,单片机输出的四路脉冲信号经由74LS08四二输入与门电路处理后,送入四片IS2110S驱动电路,经光电隔离和功率放大后,送放逆变功率电路,输入步进脉冲到步时电机;第四张图:CPU(单片机电路和控制端子内电路图。

步进电机驱动器是由单片机生成四路脉冲信号,经后续电路驱动功率输出电路,进而驱动步进电机的。

步进电机接线图及电路原理框图，干货！
接线图
步进电机接线图
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两相步进电机接线图
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两相混合式步进电机驱动器
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四相步进电机接线图
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三菱PLC与步进电机驱动器的接线图▼
伺服系统的输进信号接线图▼
控制原理图片
电机控制原理图
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H桥恒频斩恒相流驱动电路原理框图▼
电流PWM细分驱动电路示意图
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单极性驱动原理图
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双极性驱动原理图
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步进电动机微步驱动电路基本结构▼
步进电动机矢量控制位置伺服系统▼
步进电动机的闭环伺服控制系统
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（文章来源网络仅供参考。

评论处大家可以补充文章解释不对或欠缺的部分）。

步进电机驱动器的原理步进电机的运行要有一电子装置进行驱动, 这种装置就是步进电机驱动器, 它是把控制系统发出的脉冲
信号,加以放大以驱动步进电机。

步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比，控制步进脉冲信号的频率，可以对电机精确调速；控制步进脉冲的个数，可以对电机精确定位。

典型的步进电机驱动控制系统主要由三部分组成：
1. 步进控制器，由单片机实现。

2．驱动器，把单片机输出的脉冲加以放大，以驱动步进电机。

3．步进电机。

典型的步进电机驱动控制电路图如下：
图中单片机的I/O口一位控制一相绕组，根据所选定的步进及控制方式可写出相应的控制方式的数学模型，如三相单三拍、三相双三拍、三相六拍。

现以三相六拍为例：
步序控制位 C B A 控制模型D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
A 1 1 1 1 1 0 0 1 F9H
AB 1 1 1 1 1 0 1 1 FBH
B 1 1 1 1 1 0 1 0 FAH
BC 1 1 1 1 1 1 1 0 FEH
C 1 1 1 1 1 1 0 0 FCH
CA 1 1 1 1 1 1 0 1 FDH
以上为步进电机正转时的控制顺序及数学模型。

因此，步进驱动控制器实际上就是按上述的控制方式所规定的顺序送脉冲序列，即可实现驱动步进电机三相六拍方式的转动。

输入顺序脉冲序列的速率就是步进电机的速率。

这种典型的步进电机驱动控制方法及其电路，只能实现步进电机步距角为原来固定步距角的一半。

当要求实现步距角细分时，该方法就不能达到要求了，所以在这里就要引入步进电机细分技术方案的探讨。

四相步进电机原理图本文先介绍该步进电机的工作原理，然后介绍了其驱动器的软、硬件设计。

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。