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1 前言

步進(jìn)電機(jī)是我們最常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)之一，下面簡(jiǎn)單介紹一下步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法，使用的驅(qū)動(dòng)芯片的THB7128，設(shè)置的是128細(xì)分。

1.1 步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介

步進(jìn)電機(jī)是一種專(zhuān)門(mén)用于速度和位置精確控制的特種電機(jī)，將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元件，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度（稱(chēng)為步距角）一步一步運(yùn)行的，故稱(chēng)步進(jìn)電機(jī)。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)，使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單。

1.2 步進(jìn)電機(jī)分類(lèi)及結(jié)構(gòu)

1、步進(jìn)電機(jī)按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分三種：永磁式（PM），反應(yīng)式（VR）和混合式（HB）。

圖1永磁式

永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度；價(jià)格便宜，精度差。

圖2 反應(yīng)反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)

反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)不用永磁鐵，轉(zhuǎn)子是導(dǎo)磁體，一般是硅鋼片或電工純鐵棒，定子通電時(shí)，磁極磁化，吸引轉(zhuǎn)子齒產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，只有吸引轉(zhuǎn)矩，不像永磁鐵有吸引和排斥轉(zhuǎn)矩。一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家80 年代已被淘汰；

圖3

圖4

混合式步進(jìn)電機(jī)值得是PM和VR型步進(jìn)電機(jī)復(fù)合的意思，轉(zhuǎn)子被對(duì)稱(chēng)的分為兩段，中間充磁，一端為N一端充S，在磁鐵上加兩個(gè)導(dǎo)磁體齒盤(pán)，彼此互相錯(cuò)開(kāi)半個(gè)齒。一般常用的為50個(gè)齒。與PM步進(jìn)電機(jī)的區(qū)別是，PM型如果要提高分辨率，只能增加磁極對(duì)數(shù)，通常最高只能分布24極，再增加就會(huì)增加漏磁通，降低轉(zhuǎn)矩?；旌鲜交旌狭擞来攀胶头磻?yīng)式的優(yōu)點(diǎn)，分為兩相、三相和五相，兩相步進(jìn)角一般為1.8 度而五相步進(jìn)角一般為 0.72 度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。

2、結(jié)構(gòu)

圖5兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)

步進(jìn)電機(jī)一般由轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體、轉(zhuǎn)軸、滾珠軸承），定子（繞組、定子鐵芯），前后端蓋等組成。最典型兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的定子有8個(gè)大齒，40個(gè)小齒，轉(zhuǎn)子有50個(gè)小齒。

3、轉(zhuǎn)動(dòng)原理

圖17

為產(chǎn)生小步距角，定、轉(zhuǎn)子都做成多齒的，圖中轉(zhuǎn)子50個(gè)齒，轉(zhuǎn)子的五個(gè)齒等于360/ 50=7.2°，齒寬、齒槽各3.6° 。定子是 8個(gè)磁極，但每個(gè)磁極上也有五個(gè)齒，定子共40個(gè)齒。為使轉(zhuǎn)、定子的齒對(duì)齊，定子磁極上的小齒，齒寬和齒槽和轉(zhuǎn)子相同。定子五個(gè)齒，齒距7.2度，B 相和 A 相差45°，含 45°/7.2° =6.25 齒，當(dāng)A 相的轉(zhuǎn)子、定子的五個(gè)小齒對(duì)齊時(shí)，間隔6.25個(gè)齒，B 相一定不能對(duì)齊，差0.25個(gè)齒，即1.8度。

工作原理：假設(shè)是單兩拍通電工作方式。

（1）A 相通電時(shí)，定子A 相的五個(gè)小齒和轉(zhuǎn)子對(duì)齊。此時(shí)，B 相和 A 相空間差45°，含 45°/7.2° =6.25 齒。所以，A 相的轉(zhuǎn)子、定子的五個(gè)小齒對(duì)齊時(shí)，B 相不能對(duì)齊，B相的轉(zhuǎn)子、定子相差 1/4 個(gè)齒（1.8°）。

（2）A 相斷電、B 相通電后，轉(zhuǎn)子只需轉(zhuǎn)過(guò)1/4個(gè) 齒（1.8°），使 B 相轉(zhuǎn)子、定子對(duì)齊。

同理，A相通電再轉(zhuǎn)1.8 ° ……

若工作方式改為雙相四拍，則每通一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子只轉(zhuǎn) 0.9° 。

2 硬件設(shè)計(jì)2.1 THB7128

2.2 GD32VF103引腳

PWM輸出 PA1

ENABLE信號(hào) PA2

DIRECtiON信號(hào) PA3

3 代碼編寫(xiě)

附錄中有全部源碼

1、步進(jìn)電機(jī)初始化

2、方向設(shè)置

3、速度設(shè)置

4、電機(jī)啟動(dòng)停止

4 效果演示

請(qǐng)查看視頻。

5 參考文檔

1、GD32VF103Datasheet

2、GD32VF103 UserManual

3、原理圖GD32VF103R-START-V1.0.pdf

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