六线两相混合式步进电机的接线

 

以前没有搞过这东西，拿着实验室一个上一届用的步进电机（没有一点资料），电机六根线，驱动10个接口，不知道怎么连线！更关键的是不知道怎么找到这个步进电机的使用说明书！没办法呀，加入一个步进电机群，连一些最基本的常识都没有，问了一些很不专业的话，搞得别人一头雾水，哭笑不得！只听到群里一哥们儿一直说“真是不可思议”！我也只好忍着被别人笑话，向别人学东西就得谦虚！呵呵！摸索了一晚上终于有点眉目了，对步进电机也有一个大体的认识了！

步进电机

    一般电动机都是连续旋转，而步进电动却是一步一步转动的，故叫步进电动机。每输入一个冲信号，该电动机就转过一定的角度（有的步进电动机可以直接输出线位移，称为直线电动机）。因此步进电动机是一种把脉冲变为角度位移（或直线位移）的执行元件。

　　步进电动机的转子为多极分布，定子上嵌有多相星形连接的控制绕组，由专门电源输入电脉冲信号，每输入一个脉冲信号，步进电动机的转子就前进一步。由于输入的是脉冲信号，输出的角位移是断续的，所以又称为脉冲电动机

步进电机的静态指标术语

相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。

拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.

步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示。θ=360度（转子齿数J*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为θ=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为θ=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。

定位转矩：电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的）

静转矩：电机在额定静态电作用下，电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。此力矩是衡量电机体积（几何尺寸）的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。

虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比，与定齿转子间的气隙有关，但过份采用减小气隙，增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的，这样会造成电机的发热及机械噪音。

步进电机动态指标及术语：

1、步距角精度：

步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示：误差/步距角*100%。不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在5%之内，八拍运行时应在15%以内。

2、失步：

电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。称之为失步。

3、失调角：

转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。

4、最大空载起动频率：

电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率。

5、最大空载的运行频率：

电机在某种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。

下面这些从网上抄的，没怎么仔细看不是很理解！以后用到时再说，现在先记下来！

（一）步进电机的选择

步进电机有步距角（涉及到相数）、静转矩、及电流三大要素组成。一旦三大要素确定，步进电机的型号便确定下来了。

1、步距角的选择

电机的步距角取决于负载精度的要求，将负载的最小分辨率（当量）换算到电机轴上，每个当量电机应走多少角度（包括减速）。电机的步距角应等于或小于此角度。目前市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度（五相电机）、0.9度/1.8度（二、四相电机）、1.5度/3度 （三相电机）等。

2、静力矩的选择

步进电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的静力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时（一般由低速）时二种负载均要考虑，加速起动时主要考虑惯性负载，恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般情况下，静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好，静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来（几何尺寸）

3、电流的选择

静力矩一样的电机，由于电流参数不同，其运行特性差别很大，可依据矩频特性曲线图，判断电机的电流（参考驱动电源、及驱动电压）

综上所述选择电机一般应遵循以下步骤：

 

负载→步距角→净转矩→电流→电机型号

               ↑____↓↑

                       矩频特性曲线    

 

4、力矩与功率换算

步进电机一般在较大范围内调速使用、其功率是变化的，一般只用力矩来衡量，力矩与功率换算如下：

P= Ω·M

Ω=2π·n/60

P=2πnM/60

其P为功率单位为瓦，Ω为每秒角速度，单位为弧度，n为每分钟转速，M为力矩单位为牛顿·米

P=2πfM/400(半步工作）

其中f为每秒脉冲数（简称PPS)

(二）、应用中的注意点

1、步进电机应用于低速场合---每分钟转速不超过1000转，（0.9度时6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度）间使用，可通过减速装置使其在此间工作，此时电机工作效率高，噪音低。

2、步进电机最好不使用整步状态，整步状态时振动大。

3、由于历史原因，只有标称为12V电压的电机使用12V外，其他电机的电压值不是驱动电压伏值 ，可根据驱动器选择驱动电压（建议：57BYG采用直流24V-36V，86BYG采用直流50V,110BYG采用高于直流80V），当然12伏的电压除12V恒压驱动外也可以采用其他驱动电源， 不过要考虑温升。

4、转动惯量大的负载应选择大机座号电机。

5、电机在较高速或大惯量负载时，一般不在工作速度起动，而采用逐渐升频提速，一电机不失步，二可以减少噪音同时可以提高停止的定位精度。

6、高精度时，应通过机械减速、提高电机速度,或采用高细分数的驱动器来解决，也可以采用5相电机，不过其整个系统的价格较贵，生产厂家少，其被淘汰的说法是外行话。

7、电机不应在振动区内工作，如若必须可通过改变电压、电流或加一些阻尼的解决。

8、电机在600PPS（0.9度）以下工作，应采用小电流、大电感、低电压来驱动。

9、应遵循先选电机后选驱动的原则。

 

 

 

在网上终于找到电机接线资料了

3．接线端子说明  

 3.1电源接线：VDD ：直流电源正端（不大于40VDC）                                                  

                GND：直流电源地线（与输入信号CW-,CP-不共地）                                   

 3.2电机接线：A+、A-接电机线A相，B+、B-接电机线B相。

 3.3控制信号：

 CP+,CW+：为输入控制信号的公共阳端

    CW-： 方向控制信号输入端（此端子加低电平，电机立即按反方向旋转。）

      CP-：  脉冲信号输入端（在CP停止施加时，即电机锁定时，要保证CP为高电平，使内部光耦戴止。）

   注：控制信号输入电流为5mA~20 mA,一般使用输入电流15 mA。

 3.4指示灯：加电后电源指示灯亮，表示有电。

 

经常会遇到给了电机不知道电机各个接线头是属性，比如那些线是一组的，那些线是抽头！我在网上搜了一个方法试了试还挺管用的，于是复制过来了！方法如下：

六根线一般是两组的，先用万用表表笔接其中一个线，然后依次点其他的线，凡是不通的都是另外一个组的，剩下的两个是跟你接的这个是一组的，一组里面的三个线，其中一个是中心抽头，用表笔反复测试三根线，两者之间电阻最大的是线圈的两头抽头，剩下的就是中心抽头的。这样就可以测出所有的线的定义了！结合这个电机，我测了一下，黑白两根线是中间抽头，其余的为电机的四相。还有一个问题就是如何确定驱动正转和反转的顺序问题。一般步进电机的标称值是没有电压这一个参数的，但也有很多的步进电机上面标了，如果是标了电压值，那么这个标称值就是最低驱动电压，比如说标称值为5V，那么一般就要5V以上的驱动电压才能带动负载。所以你要根据你的步进电机的标称来测试你的电机，我的这个电机电压标称值是3.6V，所以我就用5V的直流稳压电源来测试了，方法如下：1、先把两个线圈的中心抽头连接起来并接5V电源的正极（也可以是负极）；2、用电源负极去碰另外的4个线头，碰一次，先看电机是正转还是反转，如果是正转，那么再碰下一个，看是反的还是正的，反的就说明这个线不是你目前需要的，正的话，就是了，然后再重新来一次刚才的过程，确认一下。如此这般，就可以确定步进电机的驱动顺序了。这里还要介绍一个小细节，就是需要在电机轴上贴个小标签，以方便观察电机是否有转动，我刚开始没有贴标签，以为电机没有转动呢，比较泄气，后来想想不对劲，仿佛听到了电机内部有转动的响声啊，后来我就想是不是因为转动角度比较小，肉眼不容易察觉到，所以我就贴了一个指示标签在上面，这次果然发现碰线的时候，电机有转动的角度啦：）测试结果为：四相顺序依次为：蓝、绿、黄、红。

 

 

驱动程序：

 

先简单的写了一个驱动程序测试一下，还真行了！不过这个程序肯定不适用！考虑以后使用PIC的PWM功能来控制！

#ifndef MOTOR_H
#define MOTOR_H

#include "main.h"

#define CP RD0
#define CW RD1

void init_motor() ;
void motor_delay(uint count)  ;
void motor_run() ;
#endif

 

 

#include "motor.h"
/***********************************
count=2 delay 40us
count=5 delay 80us
count=10 delay 136us
***************************************/
void motor_delay(uint count)
{
 while(count--) ;
}

void init_motor()
{
 TRISD0=0 ;
 TRISD1=0 ;
}

void motor_posrun()
{

 CP=1 ;
 motor_delay(25) ;
 CP=0 ;
 motor_delay(25) ;
}

void main()
{
 uint i=0 ;
init_motor() ;
 while(1)
 {
  CW=1;
  for(i=0;i<10000;i++)
  {
   motor_run() ;
  }
  motor_delay(5) ;
  CW=0 ;
  for(i=0;i<10000;i++)
  {
   motor_run() ;
  }
 
 } 
}

编译一下OK，电机转动起来了，初战告捷！但是
这样电机转动的控制占用整个主程序，肯定是不适用的！所以考虑使用PIC 的PWM中断来实现电机的控制！同时准备添加上位机控制或者遥控控制功能，实现电机的步进长度和步进速度的控制！

 下面是改进程序可以实现上位机的简单控制，并且程序有很好的扩展性！

头文件

#ifndef MOTOR_H
#define MOTOR_H

#include "main.h"
//if we define a motor struct and the parameter transform through pointer,the program is more perfect
//but I don't want to do it now ,the key factor is time!!!;
//define command word
#define MOTOR_START 0x01
#define MOTOR_STOP 0x02
#define MOTOR_RUN 0x03
#define MOTOR_REVERSERUN 0x04
#define MOTOR_SPEED1 0x05
#define MOTOR_SPEED2 0x06
#define MOTOR_SPEED3 0x07
//define control pin
#define CP RD0
#define CW RD1
//define function
#define motor_on() TMR2ON=1
#define motor_off() TMR2ON=0
void init_motor() ;
void motor_delay(uint count)  ;
void ch_dir(uchar flag) ;
void ch_speed(uchar count) ;
void ch_state(uchar state) ;//封装所有的细节
#endif

 子程序

#include "motor.h"
/***********************************
count=2 delay 40us
count=5 delay 80us
count=10 delay 136us
***************************************/
void motor_delay(uint count)
{
 while(count--) ;
}

void init_motor()
{
 TRISD1=0 ;//RD1引脚控制电机的方向
 TRISC2=0 ;//CCP1脉宽调制输出引脚
 CCP1CON=0x0c ;//定义CCP模块为脉宽调制模式
 T2CON=0x7B ;//定义TMR2的前后分频比为1：16 和1：16 ；
 PR2=0xf0 ;//设置信号周期为255*16*4us ；
 CCPR1L=0xf0 ;//设置脉宽
// TMR2ON=1 ;
// CCP1IE=1 ;//使能CCP中断
// TMR2IE=1 ;//使能TMR2
 //PEIE=1 ;
// GIE=1 ;
}

void ch_dir(uchar flag)
{
 if(flag)
  CW=1 ;
 else
  CW=0 ;
}

void ch_speed(uchar count)
{
 motor_off() ;
 PR2=count ;
 CCPR1L=count ;
 motor_on() ;
}
//there is already many extensions here ,for example ,user custom speed and speed limit and so on ; 
void ch_state(uchar state)
{
 switch(state)
 {
  case MOTOR_START :
   init_motor() ;
   break ;
  case MOTOR_STOP :
   motor_off() ;
   break ;
  case MOTOR_RUN :
   motor_on() ;
   ch_dir(1) ;
   break ;
  case MOTOR_REVERSERUN :
   motor_on() ;
   ch_dir(0) ;
   break ;
  case MOTOR_SPEED1 :
   ch_speed(0x60) ;
   break ;
  case MOTOR_SPEED2 :
   ch_speed(0x80) ;
   break ;
  case MOTOR_SPEED3 :
   ch_speed(0xA0) ;
   break ;
  default :
   motor_off() ;
 }
  
}
主程序

#include "main.h"
#include "t232.h"
#include "motor.h"

t232_frame t_frame ;
void interrupt main_int()
{
 t232_int(&t_frame) ;
}
void init_all()
{
 init_232() ;
// init_motor() ;
 init_t232_frame(&t_frame) ;
 ch_state(MOTOR_START) ;
}
void main()
{
 const char str[]= "hello world !" ;
 init_all() ;
 send_str(str) ;//测试串口
 ch_state(MOTOR_RUN) ;
 while(1)
 {
  if(t_frame.ready)
  {
   t_frame.ready=0 ;//命令已经执行
//ofcourse there is only one user here,so we don't process differet user ID and process cmd directly
   ch_state(t_frame.data) ;
   put_char(t_frame.data) ;//test
  }
 } 
}
该程序还有扩展的空间，比如说电机速度到距离的转换控制等等！今晚如果时间充裕，再搞定！如果不充裕就算了！明天开始搞DS18B20温度传感器组网！将是一个难题，但我更把它看为挑战！