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标题: 老x详解步进电机——连载一：啥是步进电机 [打印本页]

作者: xwj 时间: 2009-8-31 21:29
标题: 老x详解步进电机——连载一：啥是步进电机
呵呵，顾名思义，既然带了“电机”两个字，当然是一种把“电”转换成“机械”能、“机械”运动的一种机器；
而为什么叫做“步进电机”呢？这是因为这种“电机”可以很精确的控制它走的步数，叫它走一步，它绝不会走两步；叫它走两步，它绝不会走成3步:)。
而且，它每一步的步子大小也都是可以精确控制的哦。

这样，我们就可以把它用于需要精确运动控制的地方，而且还不需要传感器来检测、计算它的位移。由于不需要传感器就可以做到精确的控制，所以早很多很多地方都有“步进电机”的身影。
不论在工业、军事、医疗、汽车还是娱乐业中，只要需要把某件物体从一个位置移动到另一个位置，步进电机就一定能派上用场。
比如机械加工、机器人、光驱、软驱、打印机、相机等，里面都会用到步进电机；在高档汽车里，也会用步进电机来控制怠速、控制车灯、反光镜；在医疗行业，人们用它来做生化分析仪、做蠕动泵...

好了，闲话少说，我们来看看步进电机长什么样的吧：
呵呵，先来张大合影，喜欢拆东西的东西的应该能看到很多熟悉的吧？:P

作者: 腾腾 时间: 2009-8-31 21:36
顶

支持！

作者: chunyang 时间: 2009-8-31 21:38
终于被“逼”出来了，那几个伸长脖子等洗碗机表演的筒子们快来鼓掌！

作者: 腾腾 时间: 2009-8-31 21:39
:lol

作者: 程序匠人 时间: 2009-8-31 21:43
匠人还是那句话：“迟来的爱也是爱”

作者: 腾腾 时间: 2009-8-31 21:45

匠人还是那句话：“迟来的爱也是爱”
程序匠人发表于 2009-8-31 21:43

俺为了这迟来的爱，已经伤痕累累啦。

作者: xwj 时间: 2009-8-31 21:46
呵呵，好戏在后头，大家不要抢楼:) 呵呵，注解一下，这张图都是比较低端的磁阻式步进电机，输出力矩小，步进角度大（15度、18度）

作者: auzxj 时间: 2009-8-31 21:48
首页留爪~~~~~~~~~~~~

作者: McuPlayer 时间: 2009-8-31 21:48
在洗碗机的楼上Mark一下

作者: 腾腾 时间: 2009-8-31 21:49
上个小角度的

作者: chunyang 时间: 2009-8-31 21:52
哈哈，楼被抢完了开新帖就是……

作者: xwj 时间: 2009-8-31 21:56
在工控场合或者要求精密控制的地方，都会使用下面这种步进电机：这种电机叫永磁混合式步进电机，是最成熟、工业上应用的最广泛的电机。它的他点是：力矩大，步距小，运行频率高，消耗功率小，最最关键的还是它够精密啊：常用的步距是1.8度(1/200圈)，还有0.9度(1/400圈)、0.72度的(1/500圈)

作者: mcuisp 时间: 2009-8-31 23:01
洗碗机里面原来用了很多步进电机.
Mark......
还在首页,呵呵.

作者: zyok 时间: 2009-8-31 23:13
知道为什么老x这麽熟悉电机吗？
因为除了洗碗机里常用外那种玩具里也用得很多，呵呵~

作者: hdclml 时间: 2009-8-31 23:16
,这个步进电机在竞赛培训的时候还真用的不少,原来还有这么多种呀

作者: xwj 时间: 2009-8-31 23:16
呵呵，不好意思，一打岔连载二跑这里去了：

https://bbs.21ic.com/icview-132013-1-1.html
老x详解步进电机——连载二：常见的步进电机有哪些

作者: xwj 时间: 2009-8-31 23:24
老x详解步进电机——连载三：步进电机的原理说到这个，老x先要发表一个惊世言论： 步进电机不是基于“通电导线在磁场中受力运动”的原理工作的，而是基于电磁铁、磁铁的同性相斥异性相吸的原理工作的哦~

作者: xwj 时间: 2009-8-31 23:55
很多人可能会很疑惑：步进电机为啥叫“步进电机”呢？为啥步进电机就能够“步进”呢？？为啥它可以一步一步的不连着转呢？？？呵呵，别着急，老x马上就来为你解惑了:P 保证你一看就会懂哦~；P 虽然步进电机有许多种形状和尺寸，但从原理是来分的话其实都可以归为两类：可变磁阻步进电机和永磁步进电机，再就是两者的混合：混合式步进电机。但不管是哪一种，归根结底它们的工作原理都是：磁铁的同性相斥，异性相吸的原理

我们先来看这个图：

作者: xwj 时间: 2009-9-1 00:06
图1是一对简单的电磁铁，如果按照图中的方向通入电流，则两个线圈就会产生上面是N，下面是S的磁场如果这时我们把一个能够绕中心任意转动的永久磁铁放进去，只要不是刚好处于平衡点，则这个磁铁就肯定会被吸成这个位置：

作者: xwj 时间: 2009-9-1 00:09
然后，我们切断线圈1的电流，给线圈2通入这个方向的电流：
很明显，那个磁铁（转子）必然会被吸引到这个位置：

作者: 徐小剑 时间: 2009-9-1 00:10
建议xwj做一个视频讲座！

作者: xwj 时间: 2009-9-1 00:10
再切断线圈2的电流，给线圈1通入反向电流：

作者: xwj 时间: 2009-9-1 00:12
接着，我们再切断线圈1的电流，给线圈2通入反向电流：

作者: xwj 时间: 2009-9-1 00:15
呵呵，看到了吗？
只要我们按顺序给线圈通电，转子磁铁也就会按照我们通的电流跑到相应的位置，
（我们也可以反过来按照DCBADCBA的顺序通电，转子就会反方向旋转了）

作者: xwj 时间: 2009-9-1 00:21
有人就会说了：
这不就是个交流同步电机嘛，有啥稀奇的。

呵呵，步进电机的最大优势就是它的线圈可以一直通电，而且是通入不变的直流电，也就是说它可以完美的停在某个位置一动不动，而且只要通入直流电流，线圈的磁场和转子的磁铁相互吸引，还可以抵抗一定的外力！

也就是说，用这个东东驱动的话，既可以让它动，也可以让它精确的定位在某个点不动！

有人说了：这有啥稀奇的啊？
呵呵，这个嘛，老x下一节再给你讲解咯~:)

作者: yewuyi 时间: 2009-9-1 08:36
先跟贴，再看帖，哈，这是一个良好习惯。。。

作者: blitzero 时间: 2009-9-1 08:58
留个记号
LZ继续啊

作者: mbutterfly 时间: 2009-9-1 09:07
跟着跑

作者: mbutterfly 时间: 2009-9-1 09:07
我也跟进

作者: yewuyi 时间: 2009-9-1 09:07
我一直没弄明白，为什么永磁混合型的可以做到那么低的步距角呢？

俺一直都简单的理解，步距角基本上只和它内部有多少对圈圈成比例，但显然永磁混合型不可能在内部做出那么多对圈圈把？！

作者: xwj 时间: 2009-9-1 09:14
呵呵，永磁混合型实际上都只有4对线圈8个磁极，每个开了合适的细槽，
而转子上则是100对200个错开的齿（1.8度的，0.72度的死500个齿）

这是个相当绝妙的设计，老x后面会专门讲解:)

作者: xwj 时间: 2009-9-1 09:16
而且，它最绝妙的地方是：
竟然只用一个轴向磁化的磁铁，而磁铁只有一对磁极！

作者: xwj 时间: 2009-9-1 09:31
老叶，把内部照片贴给你看看，你自己先琢磨琢磨：

这是0.9度步进电机，定子8槽，转子为永磁体。两端N、S极各100齿错开。

作者: xwj 时间: 2009-9-1 09:33
混合式步进电机分解图

作者: McuPlayer 时间: 2009-9-1 09:47
要求洗碗机详细解释：为什么长多几个牙，就能迈小碎步了呢？

作者: 5880527 时间: 2009-9-1 09:52
平时也用步进，但没仔细研究过它，这个讲座估计能把里面的细节搞明白，要不然就只有等到下辈子才有兴趣去学它了，大学教材里步进电机的内容还不到两页纸

作者: xwj 时间: 2009-9-1 09:56
呵呵，“长多几个牙，就能迈小碎步”，这就是别人聪明的地方啊~;P

现在没空，晚上会继续讲解的:)

作者: yewuyi 时间: 2009-9-1 09:57
等讲解。

作者: chunyang 时间: 2009-9-1 10:45
呵呵，xwj讲的非常地不错。

作者: 程序匠人 时间: 2009-9-1 11:07
继续围观xwj

作者: xwj 时间: 2009-9-1 11:08
二手的淘宝网上大把，新的就不知道了

步进电机，国产的也有不错的，哪怕再差至少比洋垃圾要好不。

象杭州中达、上海鸣志、雷塞、苏州钧信质量都是有保证的。
台湾东元的口碑也不错。

作者: 5880527 时间: 2009-9-1 11:24
山洋在上海有个办事处，比较大

作者: mohanwei 时间: 2009-9-1 13:11
不错，建议讲完出pdf……

作者: gaohq 时间: 2009-9-1 13:17
等着下文。

作者: ybing 时间: 2009-9-1 13:33
等着“迈碎步”了

作者: mytempid 时间: 2009-9-1 16:37
记号
顶

作者: cnchip 时间: 2009-9-1 20:28
照相机里驱动镜头的听说是超声波电机，那玩意据说更精密，好像可以um级的驱动，好像苏州还是杭州有个工程院院士带着他的博士生在造这个东西...但那种电机不能自己定位，需要另外加位移反馈.
不过不了解，只是有次展会时看到了，老x能否顺便介绍下？

还有伺服电机，好像说现在基本都用伺服电机了，不过咋个伺服法俺也是道听途说...不懂...

作者: WANGJJ888 时间: 2009-9-2 09:08
了解 OK

作者: for_fun 时间: 2009-9-3 10:32
密切关注!!!:)

作者: disarm 时间: 2009-9-3 12:40
占个位置

作者: mayitbey 时间: 2009-9-3 13:52
讲的通俗易懂，请老X大师继续啊~

作者: pywmiss 时间: 2009-9-3 14:50
:):D:lol:P学习,学习,再学习

作者: 木字四点水 时间: 2009-9-3 16:31
学习

作者: 谈的元 时间: 2009-9-3 19:47
顶起嘛。看好久更新

作者: iC921 时间: 2009-9-3 20:16
弱弱地问一声：洗碗机里有没有步进电机？

老X到这来这种帖子，差点儿被错过！！！！！！

作者: agwtpcbox 时间: 2009-9-3 23:49
本帖最后由 agwtpcbox 于 2009-9-3 23:51 编辑

密切跟踪本贴
哈哈哈

作者: 小星2008 时间: 2009-9-4 01:44
学习了密切关注中，问下楼主硬盘、光驱中的电机是不是步进电机，能不能用单片机来驱动？想把坏的硬盘、光驱上的电机拆下来玩玩

作者: 小嘿 时间: 2009-9-4 13:08
照相机里驱动镜头的应该是音圈电机，又叫音频电机，和硬盘里面摆来摆去那个原理类似的，其实就像小喇叭，反馈应该是检测电流实现的

作者: PowerAnts 时间: 2009-9-4 14:04
非也,相机里不可能用音圈电机,音圈电机属于线性伺服,始终需要一个驱动电流,并且,调焦过程中,明显可以听到减速器的吱吱声.

作者: PowerAnts 时间: 2009-9-4 14:05
应该属于精度较低的步进电机, 甚至是普通小型直流电机

作者: xwj 时间: 2009-9-4 14:33

学习了密切关注中，问下楼主硬盘、光驱中的电机是不是步进电机，能不能用单片机来驱动？想把坏的硬盘、光驱上的电机拆下来玩玩
小星2008 发表于 2009-9-4 01:44

呵呵，现在的硬盘里大都不用步进电机了，驱动盘片的主轴电机是三相无感无刷电机（可以单片机控制）；驱动磁头臂的是音圈电机，和喇叭一样的原理；而老x很多年前找到的上个世纪的硬盘上，驱动磁头臂的就是35的0.9度步进电机，当然，那个硬盘只有几十M的容量:lol

而光驱呢？里面的主轴电机现在大多是有霍尔传感器的无刷电机（早期速度很低的光驱、VCD是直流电机的）；而驱动激光头移动的一般是直流电机，减速后带动丝杆，因为激光头上还有一级音圈驱动并且闭环控制的循迹线圈，所以不需要很精确的开环定位。

软驱里的电机是最好玩，特别是早期的大软驱，因为它的主轴电机是低速的盘式无刷电机，力矩大，又可以很容易的驱动起来，而且大软驱的轴是带轴承的铝轴，很容易加工和往上面固定东西:)
软驱里的磁头电机都是步进电机，带有丝杆，可以用作小尺寸的精密机械位移，也可以DIY出来很多东西:D

这些电机大都能用单片机控制的，最多把它原来的板裁下来;P

作者: xwj 时间: 2009-9-4 14:44

照相机里驱动镜头的应该是音圈电机，又叫音频电机，和硬盘里面摆来摆去那个原理类似的，其实就像小喇叭，反馈应该是检测电流实现的
小嘿发表于 2009-9-4 13:08

再来说说驱动镜头的电机：
镜头里的聚焦电机，高端的会用步进电机，因为可以做精确的开环控制；低端的就是普通小型（微型）直流电机了，而不可能机用音圈电机。
因为如蚂蚁所说，音圈电机属于线性伺服,始终需要一个驱动电流才会有确定的位置，这个就太耗电了，而用旋转电机则调一下动一下，大多数时候都是不动、不耗电的。
而且，镜头的调焦是非常精细的，哪怕一点点变动都会影响调焦效果，所以都是多级齿轮以很大的减速比减速的，以便获得相当精细的聚焦位置。

来看看镜头里的调焦结构吧，上面的是步进电机的，下面的是直流电机的（那个很宽的齿轮就是用来转动光圈的）
这两个东西老x都有实物，实物比照片小很多的。

作者: itelectron 时间: 2009-9-4 14:46
乘机问下大牛们有没有象交流异步电机或交流永磁同电机的小型电机

作者: xwj 时间: 2009-9-4 14:51
镜头1中的这个步进电机非常的小，直径大约8mm左右，是用来调焦的；而光耦是用来检测限位和原点的；

下面的图中的光耦就是用来检测转动量的，因为直流电机的转速是不确定的，只有用光耦检测转了多少个脉冲来判断位移，所以精度就低多了。

作者: xwj 时间: 2009-9-4 15:22

乘机问下大牛们有没有象交流异步电机或交流永磁同电机的小型电机
itelectron 发表于 2009-9-4 14:46

交流异步电机或交流永磁同步电机有很小的，比如无刷电机就属于此类
问题是到底多小你才会认为是“小型”呢？

作者: frienz 时间: 2009-9-4 18:43
老X的好帖，要顶！！

作者: frienz 时间: 2009-9-4 18:44
硬盘的音圈电机，可以做到很高的跟踪精度。以市场上比较时兴的2.5寸500GB的笔记本硬盘来讲，跟踪误差在20个纳米之内（这还是相对保守的估计）。

说到精度，牵扯的因数太多了。。。

作者: itelectron 时间: 2009-9-4 19:45
交流异步电机或交流永磁同步电机有很小的，比如无刷电机就属于此类
问题是到底多小你才会认为是“小型”呢？
==============================================
跟我们刷牙的口杯差不多的

作者: xwj 时间: 2009-9-4 20:52
呵呵，那当然有
这个可不算小

作者: 踢球老越位 时间: 2009-9-4 21:51
占座听讲

作者: itelectron 时间: 2009-9-4 22:55
xwj 做过交流电机控制没?
===========================
电机参数 .....
以前电机可是一个专业

作者: 0205feiyu 时间: 2009-9-5 09:38
期待楼主的新帖

作者: t2397362 时间: 2009-9-6 13:02
顶了

作者: 小模头 时间: 2009-9-6 23:07
复制
[quote][url][img]:lol[/img][/url][/quote]

作者: thanksgiving 时间: 2009-9-7 17:19
mark

作者: for_fun 时间: 2009-9-7 21:10
LZ啥时出新帖啊???很期待!!!:loveliness:

作者: 程序匠人 时间: 2009-9-7 23:27
再顶洗碗机

作者: xwj 时间: 2009-9-8 00:09
呵呵，别着急，等老x看完硬盘上下载的电影后就更新啊;P

作者: shuaiyoyo 时间: 2009-9-8 16:56
了解，谢谢

作者: xiaorunyi 时间: 2009-9-9 12:20
我跟上学习了

作者: lovedata 时间: 2009-9-10 13:43
顶洗碗机看完电影

作者: gfs0521 时间: 2009-9-10 14:13
学习了不少知识，半步或细分步电路是怎么与电机实现的不太明白，老X能告诉一下吗

作者: haohuan 时间: 2009-9-10 15:12
看的有点累，如果整理出来。。。呵呵，经典

作者: Tom2007 时间: 2009-9-10 20:40
站个位置

作者: ayl439 时间: 2009-9-11 10:47
标记！

作者: itelectron 时间: 2009-9-13 18:25
无刷直流电机交流异步电机交流永磁同步电机区别!!!!

偶想买个
无刷直流电机驱动板 BLDC-DK615

作者: BRL_mjc 时间: 2009-9-13 19:39
:)

作者: 还我今生 时间: 2009-9-14 11:16
本帖最后由还我今生于 2009-9-14 11:19 编辑

以前不是很佩服老X，看了这个
真是内心里开始佩服了！
写的东西很不错，内容通俗易懂，图形并貌,而且很有耐心。
是个不错的老师啊。

作者: logics 时间: 2009-9-15 15:20
做个记号，学习洗碗机前辈的电机扫盲课。

作者: zyok 时间: 2009-9-15 15:40
老x的鸟片还没看完啊:lol
继续讲啊，开了个头就没了...

作者: xwj 时间: 2009-9-15 15:41
呵呵，晚上继续:)

作者: lpf336 时间: 2009-9-15 15:48
mark

作者: NICKY99 时间: 2009-9-15 16:47
:):)

作者: tcy65 时间: 2009-9-15 17:00
冒昧地问一下，老X是做什么的？怎么可以接触到这么多的电机？？

作者: 踢球老越位 时间: 2009-9-15 18:45
老x肯定不是做“机”的:lol

作者: for_fun 时间: 2009-9-15 20:50
:hug:就座,等待中^_^

作者: gszzjf 时间: 2009-9-15 21:34
主题很好很有收获我认识了步进电机恳请lz继续

作者: xwj 时间: 2009-9-15 22:34
本帖最后由 xwj 于 2009-9-15 22:47 编辑

由于本专题内容太多太长，老x准备分贴开讲，不知大家意下如何？

提纲删掉算了，没啥意思...

作者: hustly 时间: 2009-9-15 22:39
列了很多提纲，但没说多少啊，关键是把问题讲清楚，形式倒不是很重要，可以到最后整理啊，一个小碎步，等了半个月还没讲，急死人了啊

作者: xwj 时间: 2009-9-15 22:45
本帖最后由 xwj 于 2009-9-15 22:46 编辑

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突然感觉累了，明天再打吧...

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