步進電機28BYJ-48介紹和驅動及編程

28BYJ-48步進電機：

步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。通俗一點講：當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（及步進角）。您可以通過控制脈沖個來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。

步進電機28BYJ48型四相八拍電機，電壓為DC5V—DC12V。當對步進電機施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時，它可以連續(xù)不斷地轉動。每一個脈沖信號對應步進電機的某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就對應轉子轉過一定的角度（一個步距角）。當通電狀態(tài)的改變完成一個循環(huán)時，轉子轉過一個齒距。四相步進電機可以在不同的通電方式下運行，常見的通電方式有單（單相繞組通電）四拍（A-B-C-D-A。。。），雙（雙相繞組通電）四拍（AB-BC-CD-DA-AB-。。。），八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。。。）

紅線接電源5V，橙色電線接P1.3口，黃色電線接P1.2口，粉色電線接P1.1口，藍色接P1.0口。

由于單片機接口信號不夠大需要通過ULN2003放大再連接到相應的電機接口，如下：

順序剛好相反

所以可以定義旋轉相序
uchar code CCW[8]={0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09}; //逆時鐘旋轉相序表
uchar code CW[8]={0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08}; //正時鐘旋轉相序表

C語言代碼：

#include
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

uchar code CCW[8]={0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09}; //逆時鐘旋轉相序表
uchar code CW[8]={0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08}; //正時鐘旋轉相序表

sbit K1=P3^2; //反轉按鍵
sbit K2=P3^3; //正轉按鍵
sbit K3=P3^4; //停止按鍵
sbit FMQ=P3^6; // 蜂鳴器

void delaynms(uint aa)
{
uchar bb;
while(aa--)
{
for(bb=0;bb<115;bb++) //1ms基準延時程序
{
;
}
}

}

void delay500us(void)
{
int j;
for(j=0;j<57;j++)
{
;
}
}

void beep(void)
{
uchar t;
for(t=0;t<100;t++)
{
delay500us();
FMQ=!FMQ; //產生脈沖
}
FMQ=1; //關閉蜂鳴器
}

void motor_ccw(void)
{
uchar i,j;
for(j=0;j<8;j++) //電機旋轉一周，不是外面所看到的一周，是里面的傳動輪轉了一周
{
if(K3==0)
{
break; //如果K3按下，退出此循環(huán)
}
for(i=0;i<8;i++) //旋轉45度
{
P1=CCW[i];
delaynms(10); //調節(jié)轉速
}
}
}

void motor_cw(void)
{
uchar i,j;
for(j=0;j<8;j++)
{
if(K3==0)
{
break; //如果K3按下，退出此循環(huán)
}
for(i=0;i<8;i++) //旋轉45度
{
P1=CW[i];
delaynms(2); //調節(jié)轉速
}
}
}

void main(void)
{
uchar r;
uchar N=64; //因為步進電機是減速步進電機，減速比的1/64 ，
//所以N=64時，步進電機主軸轉一圈
while(1)
{
if(K1==0)
{
beep();
for(r=0;r{
motor_ccw(); //電機逆轉
if(K3==0)
{
beep();
break;
}
}
}
else if(K2==0)
{
beep();
for(r=0;r{
motor_cw(); //電機反轉
if(K3==0)
{
beep();
break;
}
}
}
else
P1=0xf0; //電機停止
}

}

附：步進電機小知識（轉）

1.什么是步進電機?

步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。通俗一點講：當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（及步進角）。您可以通過控制脈沖個來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。

2.步進電機分哪幾種?

步進電機分三種：永磁式（PM），反應式（VR）和混合式（HB）
永磁式步進一般為兩相，轉矩和體積較小，步進角一般為7.5度 或15度；
反應式步進一般為三相，可實現(xiàn)大轉矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振
動都很大。在歐美等發(fā)達國家80年代已被淘汰；
混合式步進是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進
角一般為1.8度而五相步進角一般為 0.72度。這種步進電機的應用最為廣泛。

3.什么是保持轉矩（HOLDING TORQUE）?

保持轉矩（HOLDING TORQUE）是指步進電機通電但沒有轉動時，定子鎖住轉
子的力矩。它是步進電機最重要的參數(shù)之一，通常步進電機在低速時的力矩接近
保持轉矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速
度的增大而變化，所以保持轉矩就成為了衡量步進電機最重要的參數(shù)之一。比如，
當人們說2N.m的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩為2N.m的步
進電機。

4.什么是DETENT TORQUE?

DETENT TORQUE 是指步進電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉子的力矩。
DETENT TORQUE 在國內沒有統(tǒng)一的翻譯方式，容易使大家產生誤解；由于
反應式步進電機的轉子不是永磁材料，所以它沒有DETENT TORQUE。

5.步進電機精度為多少？是否累積?

一般步進電機的精度為步進角的3-5%，且不累積。

6.步進電機的外表溫度允許達到多少?

步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至于失步，
因此電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點；
一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達攝氏200度以
上，所以步進電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。

7.為什么步進電機的力矩會隨轉速的升高而下降?

當步進電機轉動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反
向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從
而導致力矩下降。

8.為什么步進電機低速時可以正常運轉,但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲?

步進電機有一個技術參數(shù)：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟
動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵
轉。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉動，脈沖頻
率應該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電
機轉速從低速升到高速）。

9.如何克服兩相混合式步進電機在低速運轉時的振動和噪聲?

步進電機低速轉動時振動和噪聲大是其固有的缺點，一般可采用以下方案來克服：

A.如步進電機正好工作在共振區(qū)，可通過改變減速比等機械傳動避開共振區(qū)；
B.采用帶有細分功能的驅動器，這是最常用的、最簡便的方法；
C.換成步距角更小的步進電機，如三相或五相步進電機；
D.換成交流伺服電機，幾乎可以完全克服震動和噪聲，但成本較高；
E.在電機軸上加磁性阻尼器，市場上已有這種產品，但機械結構改變較大。

10.細分驅動器的細分數(shù)是否能代表精度?

步進電機的細分技術實質上是一種電子阻尼技術（請參考有關文獻），其主要目
的是減弱或消除步進電機的低頻振動，提高電機的運轉精度只是細分技術的一個
附帶功能。比如對于步進角為1.8°的兩相混合式步進電機，如果細分驅動器的
細分數(shù)設置為4，那么電機的運轉分辨率為每個脈沖0.45°，電機的精度能否達
到或接近0.45°，還取決于細分驅動器的細分電流控制精度等其它因素。不同廠
家的細分驅動器精度可能差別很大；細分數(shù)越大精度越難控制。

11.四相混合式步進電機與驅動器的串聯(lián)接法和并聯(lián)接法有什么區(qū)別?

四相混合式步進電機一般由兩相驅動器來驅動，因此，連接時可以采用串聯(lián)接法
或并聯(lián)接法將四相電機接成兩相使用。串聯(lián)接法一般在電機轉速較的場合使用，
此時需要的驅動器輸出電流為電機相電流的0.7倍，因而電機發(fā)熱?。徊⒙?lián)接法
一般在電機轉速較高的場合使用（又稱高速接法），所需要的驅動器輸出電流為
電機相電流的1.4倍，因而電機發(fā)熱較大。

12.如何確定步進電機驅動器的直流供電電源?

A.電壓的確定

混合式步進電機驅動器的供電電源電壓一般是一個較寬的范圍（比如IM483
的供電電壓為12～48VDC），電源電壓通常根據(jù)電機的工作轉速和響應要
求來選擇。如果電機工作轉速較高或響應要求較快，那么電壓取值也高，但
注意電源電壓的紋波不能超過驅動器的最大輸入電壓，否則可能損壞驅動器。

B.電流的確定

供電電源電流一般根據(jù)驅動器的輸出相電流I來確定。如果采用線性電源，
電源電流一般可取I的1.1～1.3倍；如果采用開關電源，電源電流一般可
取I 的1.5～2.0倍。

13.混合式步進電機驅動器的脫機信號FREE一般在什么情況下使用?

當脫機信號FREE為低電平時，驅動器輸出到電機的電流被切斷，電機轉子處于自
由狀態(tài)（脫機狀態(tài)）。在有些自動化設備中，如果在驅動器不斷電的情況下要求
直接轉動電機軸（手動方式），就可以將FREE信號置低，使電機脫機，進行手動
操作或調節(jié)。手動完成后，再將FREE信號置高，以繼續(xù)自動控制。

14.如果用簡單的方法調整兩相步進電機通電后的轉動方向?

只需將電機與驅動器接線的A+和A-（或者B+和B-）對調即可。