掌握步进电机控制：深入解析2-2相与1-2相励磁模式
掌握步进电机控制：深入解析2-2相与1-2相励磁模式
步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移的电动机，其控制方式主要包括2-2相励磁和1-2相励磁。本文将深入解析这两种励磁模式的工作原理，并通过具体型号的步进电机进行详细说明。
1、引言
1.1 什么是步进电机
步进电机（stepping motor）是一种将电脉冲信号转换成相应角位移的电动机。每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度（步进电机的步距角），其转动的角位移与输入的脉冲数量成正比，转速与脉冲频率成正比。因此，步进电动机又称脉冲电动机。
1.2 步进电机的步距角
步进电机的步距角是指步进电机在接收到一个电脉冲信号后，其转子转动的角度大小。它是衡量步进电机精度和分辨率的重要参数之一。
1.2.1 步距角与减速比
步进电机的规格书里，会有步距角参数，比如规格书里的步距角11.25°或11.25°/64，这里64是减速比1/64（小齿轮带动大大齿轮时，转动角度时变慢的）。
11.25°表示的是电机转子齿轮数360/11.25=32
由于有减速比，11.25/64=0.175°，即每个脉冲电机的小齿轮转动11.25°，算上减速比，实际输出的转动角度是0.175°。
另外，齿轮数越多，步距角越小，也就是转动会更加平滑，不会抖动明显。也能实现精确的位置控制。
2、步进电机的励磁
步进电机的驱动方式主要有：2-2相励磁和1-2相励磁。
2.1 2-2相励磁
每一步都是两个线圈同时励磁，故被称为2-2相励磁。也就是相数为2相，驱动方式为2相励磁。通常，四线电机为2-2相励磁的驱动方式。
2.1.1 二相四拍
二相四拍：有二个线圈，1个励磁循环有四个脉冲信号。型号24BYJ28的步进电机励磁顺序表和接线，如图1所示。
型号24BYJ28顺时针方向CW：
步1：A相为正，A+>A-；B相为正，B+>B-；电机转子转动一个步距角。
步2：A相位负，A+<A-；B相为正，B+>B-；电机转子转动一个步距角。
步3：A相位负，A+<A-；B相为负，B+<B-；电机转子转动一个步距角。
步4：A相位正，A+>A-；B相为负，B+<B-；电机转子转动一个步距角。
2-2相励磁的步距角通常与电机固有的结构决定的步距角相同。
图1 型号24BYJ28的步进电机
2.2.2 步进电机型号命名规则
24：表示该步进电机的有效最大外直径为24mm。
B：表示步进电机，中文拼音Bu的首字母。
Y：表示永磁式，中文拼音Yong的首字母。
J：表示减速型，中文拼音Jian的首字母。
28：表示2相四拍，通常2相都是四拍。
2.2 1-2相励磁
1-2相励磁是1相和2相相互交替励磁，即1个线圈通电和2个线圈通电交替运行，直到一个励磁完成再重复新的一轮励磁。 通常，五线电机为1-2相励磁。（五线电机就是在四相电机的基础上，从两个线圈中间都拉出一条线，连接在一起，且都是作为电源来接，作为驱动源。）
1-2相励磁的每个脉冲信号转动角度为步距角的一半，也叫半步驱动。
2.2.1 四相八拍
四相八拍：两个线圈的中间都接到电源，相当于四个线圈（四拍），1个励磁循环是八个脉冲信号。型号24BYJ48的步进电机励磁顺序表和接线，如图2所示。
型号24BYJ48逆时针方向CCW：
半步8：只有A相通电，其他相不通电，转动半个步距角。
半步7：只有A相和B相通电，其他相不通电，转动半个步距角。
半步6：只有B相通电，其他相不通电，转动半个步距角。
半步5：B相和C相通电，其他相不通电，转动半个步距角。
半步4：只有C相通电，其他相不通电，转动半个步距角。
半步3：只有C相和D相通电，其他相不通电，转动半个步距角。
半步2：只有D相通电，其他相不通电，转动半个步距角。
半步1：只有D相和A相通电，其他相不通电，转动半个步距角。
图2 型号24BYJ48的步进电机