什么是步進(jìn)電機(jī)控制器？

步進(jìn)電機(jī)控制器是一種能夠發(fā)出均勻脈沖信號的電子產(chǎn)品，主要用于控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。它發(fā)出的信號進(jìn)入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器后，會(huì)由驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電機(jī)所需要的強(qiáng)電流信號，帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

步進(jìn)電機(jī)控制器的工作原理是通過微處理器或微控制器，根據(jù)輸入的脈沖信號，按照設(shè)定的步進(jìn)角度和速度，輸出相應(yīng)的脈沖信號給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器將脈沖信號轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電機(jī)的角位移或直線位移，使電機(jī)按照設(shè)定的角度或距離進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)。

步進(jìn)電機(jī)控制器在許多領(lǐng)域都有應(yīng)用，例如：自動(dòng)化生產(chǎn)線、機(jī)器人、機(jī)床、打印機(jī)、醫(yī)療設(shè)備、航空航天等。在這些領(lǐng)域中，步進(jìn)電機(jī)控制器可以用于精確控制電機(jī)的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速和方向，從而實(shí)現(xiàn)精確的位置控制和速度控制。同時(shí)，步進(jìn)電機(jī)控制器還可以通過編程實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)軌跡和自動(dòng)化操作，提高了生產(chǎn)效率和設(shè)備的自動(dòng)化程度。

接下來小編給大家分享一些步進(jìn)電機(jī)控制器電路圖，以及簡單分析它們的工作原理。

步進(jìn)電機(jī)控制器電路圖分享

步進(jìn)電機(jī)控制器電路圖（1）

步進(jìn)電機(jī)是一種無刷直流電機(jī)，它將單次旋轉(zhuǎn)分為多個(gè)相等的步數(shù)。這些類型的電機(jī)廣泛用??于機(jī)器人技術(shù)和其他精確運(yùn)動(dòng)起著至關(guān)重要作用的應(yīng)用。本電路教程演示了使用 IC 4070 和 IC 4013 構(gòu)建和工作步進(jìn)電機(jī)控制器。

參考原理圖，兩個(gè)IC的U1A、B和U2A、B、C、D組成振蕩器，以及驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)M1所需的正反轉(zhuǎn)正交信號。具體來說，異或門U2A作為反相器接線，U2B作為緩沖器接線，與R1、C1和R8形成振蕩電路。電阻器R8用于保護(hù)U2B的輸入免受過高的過電壓和過電流的影響。 C1和R1決定振蕩器的頻率。隨著 R1 減小（變?yōu)?CW），頻率增加，步進(jìn)速率也增加。如果需要較慢的步進(jìn)速率，可以根據(jù)需要增加 C1 的值。

U2B 連接到雙觸發(fā)器、U1A 時(shí)鐘輸入和 U2C。 U2C 作為反相器接線，為 U1B 提供反相時(shí)鐘。 U1A 的 Qnot 輸出連接到 U1A 的數(shù)據(jù)輸入。因此，當(dāng)U1A看到時(shí)鐘的每個(gè)上升沿時(shí)，U1A的Q和Qnot的輸出狀態(tài)被切換（反轉(zhuǎn)）。

開關(guān) S1 連接到 R7 和異或門 U2D 的輸入。當(dāng)按下S1時(shí)，U2D作為反相器工作。當(dāng)S1打開時(shí)，U2D充當(dāng)緩沖器。 U1A 的 Qnot 輸出連接到 U2D 的另一個(gè)輸入。 U2D 的輸出連接到 U1B 的數(shù)據(jù)輸入。由于 U1B 的時(shí)鐘輸入與 U1A 的時(shí)鐘輸入互補(bǔ)，因此 U1B 的輸出將在 U2A、B、C 時(shí)鐘的相對邊沿更新。由于 U2D 反轉(zhuǎn)或只是緩沖 U1A 的 Qnot 輸出。 U1B 的輸出將超前或滯后 U1A 的輸出 90 度，從而產(chǎn)生所需的正交輸出。

電路的其余部分很簡單。 R3-6 為驅(qū)動(dòng)晶體管 Q1-4 提供電流。它們顯示為 IRFZ44、n 溝道 MOSFET，但可以使用任何 n 溝道 MOSFET 或 BJT (NPN) 晶體管，前提是所使用的步進(jìn)電機(jī)具有足夠的增益和額定電流。 D1-4為驅(qū)動(dòng)器提供反激保護(hù)，以釋放步進(jìn)電機(jī)線圈中的磁場能量。

步進(jìn)電機(jī)控制器電路圖（2）

這是僅使用基本部件的簡單步進(jìn)電機(jī)控制器的電路圖。驅(qū)動(dòng)電路使用四個(gè)晶體管（SL100）驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組，兩個(gè)非門和一個(gè)異或門解碼兩位控制邏輯來驅(qū)動(dòng)電機(jī)的四個(gè)繞組。二極管D1至D4保護(hù)相應(yīng)的晶體管免受電機(jī)繞組切換期間產(chǎn)生的瞬變的影響。 d0 和 d1 是確定旋轉(zhuǎn)方向和速度的控制邏輯。

該電路的控制邏輯可以從由555非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器提供時(shí)鐘的2位向上/向下計(jì)數(shù)器獲得。計(jì)數(shù)方向決定旋轉(zhuǎn)方向，非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的頻率決定旋轉(zhuǎn)速度。

如上圖所示，IC1a IC1b 屬于同一個(gè) IC 7404。 IC1和IC2的引腳14和引腳7必須分別連接至+5V和地，盡管電路圖中未示出。5V可以從基于7805的電源電路獲得。

Vcc是步進(jìn)電機(jī)所需的電壓。它因電機(jī)而異。這里我們可以使用最高24V的步進(jìn)電機(jī)。為了獲得更高的工作電壓和功率，必須將 SL100 晶體管替換為更高功率的晶體管，例如 2N3055。

步進(jìn)電機(jī)控制器電路圖（3）

步進(jìn)電機(jī)是進(jìn)行高精度運(yùn)動(dòng)控制的簡單方法。步進(jìn)電機(jī)的工作需要一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制電路。步進(jìn)電機(jī)控制器通常使用微控制器來完成復(fù)雜的任務(wù)。有些控制器使用步進(jìn)電機(jī)IC來簡化電路設(shè)計(jì)。對于簡單的任務(wù)，例如以恒定速度旋轉(zhuǎn)，可以使用分立元件構(gòu)建簡單的控制器電路。

最終的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器使用晶體管來驅(qū)動(dòng)電機(jī)線圈?？匆幌卤砀?，你會(huì)發(fā)現(xiàn)如果你想讓這個(gè)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器移動(dòng)電機(jī)，你需要一個(gè)2位自由運(yùn)行計(jì)數(shù)器。如果您有一個(gè)可逆計(jì)數(shù)器電路，您將獲得一個(gè)向上-向后步進(jìn)電機(jī)控制。如果為每個(gè) SL100 晶體管安裝合適的散熱器，該步進(jìn)電機(jī)控制電路可提供高達(dá) 500 mA 的電流。通過在達(dá)林頓配置中使用 2N3055 晶體管和 SL100 晶體管，可以實(shí)現(xiàn)更高的電流。