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步进电机实验分析

时间:2014-05-26 来源:网络转载 编辑:编辑部 点击:次 字体设置:
步进电机的作用及工作原理:
步进电机是由微处理器或定制的控制器IC,最常用的控制和电流通常是由步进电机驱动器IC或功率晶体管切换。精确的运动是可能的,但复杂性通常土地爱好者的步进电机中的“也许有一天”零件箱。但是步进机可以用于各种各样的不复杂的电路或程序设计的应用程序。乍一看步进电机看起来有点吓人,因为至少有四根电线,往往有六个。大多数步进电机有两个独立的绕组,有些是中心抽头,因此,四个或六个电线。快速欧姆表检查将确定哪些线属于一起和中心抽头可以通过测量导线之间的电阻来识别;中心抽头将测量的1/2的总绕组电阻与线圈的两端。领带属于一个整体的电线在一个结,领带结又在中心抽头线,便于识别后。步进电机已经变得相当丰富,可从许多经销商盈余各种形状和大小。实验者还可以挽救旧办公室及电脑设备优良的步进电机。
 
步进电机移动小的增量通常以度表示在标签上。为了使步进电机的旋转在一个方向上的电流是通过一个绕组通过,那么其他的,则通过所述第一带相反极性绕组,然后在第二与极性翻转了。这个序列是重复的连续旋转。旋转方向取决于该绕组是“领导者”,哪些是“追随者”。旋转将扭转,如果不是绕组是相反的。中心抽头的版本简化的电流逆转,因为中心抽头可以被连接到Vcc和线圈的各端部可以交替地被拉至地。非抽头电机需要一个双极性驱动电压或略偏开关电路。如果电流被施加到两个绕组,步进将两个步骤(这通常被称为“半工序”)之间的结算。以半步理念发挥到了极致,人们可以申请两个正交正弦波的绕组,并获得非常流畅的旋转。这种技术不会是特别有效,因为控制器会消散,至少大的权力为电机,但,如果需要平滑的运动,它可能是值得一试!或者,对于那些谁不介意的复杂性,该正弦波可以有效地利用可变占空比脉冲近似。但这里的目的是为了让这些马达出了垃圾框,不去想更多的理由独自离开他们!因此,这里有一些简单的事情来尝试。
步进电机使优秀的低功耗发电机和令人惊讶的高效低功耗马达低转速应用。作为一个起点,尝试两个步进电机绕组连接在一起。挑选一个能自由转动,这样内耗不破坏实验步进电机。当你旋转一个电机轴,对方就会随之而来。诚然,很少有转矩。但它确实表明,步进电机可以被用来发电。

这里有几个草图显示了如何连接步进电机作为发电机
Step2.gif(4581字节)
交流绕组不直接连接,因为电压是90度的相位差,并由此产生的电压会有所降低。双隔离输出是可能的,如果理由各绕组没有连接在一起。这里有一些应用程序的想法:
  添加一个手动曲柄和灯泡为孩子们的科学论证。一个24伏的步进将点亮一个120伏的夜灯或圣诞树灯。
 
做一个风电风速计。
通过转动一个高电压步进具有低电压电动机产生一个更高的电压。
运行各种小工具,包括收音机,计算器,万用表,闪光器,车库门开启器,遥控器,LED手电筒,自行车闪光灯。
实现极端隔离 - 用长胶轴转动发电机高电压隔离,或使用线路供电的电机旋转步进非常高线隔离。
一个大电容可能会向运行一段时间低电流设备后曲轴的一些快速旋转。电压调节器可能需要一些设备,但使用一个有效的串联稳压器,以节约电能,如果这件事是手工供电。
许多步进做出出色的低功率电机,尽管标签上的标记。例如,额定电压为16.8伏的步进,280毫安消耗仅为20 mA当负载,并用双极5伏的方波驱动。这样的低电流可直接提取许多运算放大器和逻辑器件无需任何额外的驱动程序!显然,机械负载一定要轻,速度会很低,或者是电动机将停止,但许多有用的应用程序表现出小的负荷。

下面是一些例子:
  利用叶片来机械地砍光,静电场等辐射。
旋转广告显示器上的标志或引人注目的符号。
旋玩具雷达天线或进行高效率的电动玩具车或火车。
做一个旋转圣诞树装饰品。
做一个LABORATOR搅拌器。
下面的电路通常被称为正交振荡器或一个正弦 - 余弦振荡器,并且可以使用几乎任何运算放大器具有相当高的输出电流来构建。一个LM358实际工作在这条赛道,但只能勉强!一个更好的选择将是一个LM833或多个高电流运算放大器中的任何一个。
 
 
两个晶体管产生VCC / 2,使得在绕组中的电流将反转时的运算放大器变为高和低。它们不是必要的,如果一个双极性的电源使用。简单地说,去发射器绕组。电动机额定电压为16.8伏,卸载时280毫安消耗仅为30mA在上面的电路。尝试任何步进电机可以和调整电源电压正常运行。不要指望能得到多少扭矩从这个电路!获得更多的驱动能力连接的两个晶体管,以相同的方式如上述在Vcc / 2电路中的运算放大器的输出端。离开了电阻和简单的两个碱基连接到运算放大器的输出。两个发射器连接在一起并连接到马达绕组。
上述电路是所有需要对许多应用,但是下面的电路有一些灵活性。
在这个电路中74HC74直接驱动低功耗应用的步进电机。这两个触发器交替主频,得到所需的“跟随的领导者”脉冲串。上述16.8伏电机(1.8度步长)仅消耗20毫安在这个电路和一个小15度步长,12伏电机不仅吸引电流30 mA 未使用的逆变器被连接,以形成可被用于随机改变旋转方向上的慢脉冲发生器。其实,方向的​​变化会经常与自旋振荡器给人一种背的往复动作同步,除非该振荡器的频率是恰到好处。这种方向的改变将增加利息移动显示器。
该电路产生四个控制信号,并增加电路的高功率运行是相当容易的。如果中心抽头的电机被使用,则下面的连接将工作:
您将需要这些电路为每个电机绕组。如果电机不具有中心抽头然后尝试以下的电路。的值是唯一的代表,并且可以根据电动机和晶体管的增益而变化。没有规定的证明,以防止感应反冲,但小马达似乎并没有产生多大。然而,可能需要一些护理,如果较大的马达和较高的电流使用。考虑增加从每个电机绕组的二极管到Vcc(阴极去到Vcc)。此外,2N440Xs是唯一的好几百毫安所以选择更为强大的晶体管,并使用较低的电阻值较高,如果电机电流的预期。
所示的触发器是一种慧聪装置及其电源应限制在5或6伏,但触发器可能是4000系列设备,如果驱动晶体管被添加。4000系列设备不能提供多大的电流,但他们将运行在15伏。增加电阻为10k和到位所示的NPN晶体管的使用达林顿晶体管(或MOSFET的如VN10KM)。
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