步進電機每輸入一個脈沖信號，轉子就轉動一個角度或前進一步，其輸出的角度輸入的脈沖數成正比，轉速與脈沖頻率成正比。它的驅動方式也比普通的有刷直流電機復雜。

本節我們就來講講步進電機最基礎的驅動方式。

1)步進電機的內部結構

先簡單介紹一下主要的兩種步進電機：單極性和雙極性。

如下圖所示，左邊是單極性電機;右邊是雙極性電機。單極性電機線圈內的電流只有一個方向，雙極性電機線圈內的電流是雙向的：

而相數，則是內部線圈的組數;一般的步進電機都可以看作是兩相電機變化而來的。

本文我們使用最簡單的五線四相制的電機(28BYJ-48)，驅動方法也都是以它來講的，其他種類的大同小異。就是如下圖這種步進電機，以及驅動板：

它內部的接線關系如下圖所示，正極是公共的，其他四個端口各對應一組線圈的負極：

驅動板的原理圖如下，就是一個nln2003的達林頓管驅動器(忽略右下角的燈，基本毫無用處⊙﹏⊙b汗)，IN1~IN4處輸入高電平，對應的OUT1~OUT4會輸出低電平：

2)步進電機的驅動方法

最基本的方法有3種，單4拍法、雙4拍法、單雙8拍法。

a)單4拍法驅動

驅動過程如下圖所示，4個步驟一個周期，每個時刻只有一相通電：

先給A相通電，其他相斷電，則轉子的對應極被吸引到A相處，如步驟1;

后續依次給B、C、D相通電，則轉子會轉到B、C、D處，如步驟2、3、4;

最后再給A相通電，其他相斷電，轉子又回到A處;周而復始，使得轉子不斷旋轉。

各相的導通過程如下圖所示：

這種方法每次都只有一相通電，所以稱為單4拍法。

b)雙4拍法驅動

驅動過程如下圖所示，也是4個步驟一個周期，不同的是每個時刻都有相鄰的兩相通電：

先給A相、B相通電，其他相斷電，則轉子的對應極被吸引到A、B相中間處，如步驟1;

后續依次給BC、CD、DA相通電，如步驟2、3、4;

最后再給A、B相通電，其他相斷電，轉子又回到AB相之間;周而復始，使得轉子不斷旋轉。

雙4拍法每個時刻會有兩組線圈導通，所以電機的輸出力矩比單4拍法更大。

各相的導通過程如下圖所示：

c)單雙8拍法驅動

驅動過程如下圖所示，8個步驟一個周期：

這種方法類似于單4拍和雙4拍的組合。

先給A相通電，其他相斷電，轉子在A處;

再給A、B相通電，其他相斷電，則轉子來到AB之間;

然后給B相通電，其他相斷電，轉子來到B處;

再給B、C相通電，其他相斷電，轉子來到BC之間;

之后類似，一共8個步驟可以完成一個周期的運動。

8拍法驅動時，轉子的位置比4拍法多兩個中間態，所以轉動時的位置控制更加精確一些，但是由于它有時是一相通電，有時是兩相通電，所以在不同位置的力矩是不同的。

各相的導通過程如下圖所示：

3)使用stm32編程驅動電機

先看連接方式，使用PA0、PA1、PA2、PA3驅動A、B、C、D四相。PA0~3連接到驅動板的IN1~IN4;驅動板使用5V供電。

經過上一節了解了上述三種驅動方法后，就很容易寫出驅動代碼了。

如下是單4拍驅動的主要代碼：

定義兩個常量數組，F_Rotation存正向旋轉的各相導通值，B_Rotation存反向旋轉的值;

主循環中，每隔一個周期，去改變接通的相，4個拍一循環，就能實現電機轉動了。

雙四拍只要將定義的數組值更改一下就可以實現。

如下是8拍驅動的代碼，原理是一樣的，就不多解釋了：

4)注意事項

對于確定的驅動方式，步進電機每拍轉過的角度是相同的，所以，如果想要改變轉速，只要改變每拍的延時就可以了，也就是改變周期。

但是要注意，不能超過電機參數要求，如我們使用的這個電機(28BYJ-48)的參數：

最大空載牽出頻率>900pps，最大空載牽入頻率>500pps。

也就是說空載轉動時，最快的驅動拍頻率最好不要超過900Hz;空載啟動時，最快的驅動拍頻率最好不要超過500Hz，因為啟動時初始轉速從零開始，驅動拍太快的話會失步，可能無法轉動起來。所以程序里也設計成了500Hz(2ms延時)一拍。

一般情況下，系統最好設計成，啟動時慢轉速，之后逐漸加快到需要的轉速。

好了，本節就講到這里了，有關步進電機的知識這里只是很基礎的一部分，后續有時間再一起深入學習。

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