步进电机控制指南：如何使用 a+a-b+b- 正反转驱动 (步进电机控制方法)

简介

步进电机是一种广泛用于工业自动化、机器人技术和消费电子产品的电机类型。它们以准确的定位和运动控制而闻名。要控制步进电机，需要一个驱动器，它将脉冲和方向信号转换为电机相位的切换。本文档将提供有关如何使用 a+a-b+b- 正反转驱动来控制步进电机的详细指南。

a+a-b+b- 正反转驱动

a+a-b+b- 正反转驱动是一种双极驱动，用于控制双极步进电机。它使用四个驱动器来切换电机的每个相位的极性，从而产生旋转运动。这种驱动器的主要优点是可以实现高转矩和低噪音操作。

接线图

下图显示了 a+a-b+b- 正反转驱动器的典型接线图： 其中：M1+、M1-：步进电机相位 A 的引线M2+、M2-：步进电机相位 B 的引线PUL、DIR：脉冲和方向输入信号5V、GND：电源和接地连接

脉冲和方向信号

脉冲信号用于控制电机旋转的步长数。每当驱动器接收到一个脉冲时，电机就会前进一步。方向信号用于确定电机的旋转方向。当方向信号为高电平时，电机正向旋转；当方向信号为低电平时，电机反向旋转。

---

这里介绍的是一个非常简单的步进电机的动作控制，并且适合没有使用过步进电机的朋友们。 在使用步进电机中会遇到很多问题，按照这个步骤可以让你轻松地自己动手实现步进电机的控制。 正确选择器材： 1、选择步进电机：根据需要的力矩、转速等数据选择合适的步进电机，步进电机要选择合适的工作电压，通常选择直流24V比较合适，容易与控制器共用一个开关电源。 2、步进电机驱动器：步进电机驱动器一定要和步进电机配套使用，因此在购买步进电机的时候，最好同时配套好驱动器，减少以后的麻烦，步进电机驱动器应该具有脉冲+方向控制方式。 3、控制器：可以选择表控TPC8-8TD的控制器，为什么选择这个控制器呢，因为这个控制器使用很方便，使用比较普遍，资料也比较全。 采用表格设置方式，不用编程，一般人员也可以使用，可以显著加快开发进度，减少不必要的麻烦。 接线也非常简单，可以参考接线原理图接线，应该比较顺利。 4、开关电源：记住我说的经验，步进电机的电源尽量使用开关电源，这是一种以开关方式工作的稳压电源，是将交流220V变为直流电压的专门用来做工业控制的电源。 抗干扰能力强，允许输入电源的波动范围宽。 可以供步进电机和控制器使用，尽量选择输出是直流24V的开关电源，电流大小根据负载大小来选择，电流是全部负载电流的和，留有一定余量。 例如：步进电机是3A的，控制负载电流2A，开关电源选6A至8A的，功率大约是150瓦至200瓦之间。 6、使用步进电机一般至少需要一个感应开关，原点、定位、限位等动作控制，根据实际需要来选择感应开关的数量。 感应开关有磁性开关、接近开关、光电开关、激光开关等等，完全根据需要来选择。 可以根据安装位置，检测距离、尺寸大小、精度高低等等因素来考虑最为合适的类型。 感应开关的供电电压直流24V的NPN常开的。 可以很方便地与表控的输入端配合。 初步调试：（在电脑前进行） 1、在电脑前进行初步调试，是调试的捷径，可是调试工作方便、快捷、顺利。 2、将控制器接好电源，数据线插到电脑USB插口，另一端插到控制器下载接口。 3、安装表控的功能设置表，只需1分钟即可。 4、试验连接情况：打开开关电源，点击功能设置表的“连接”按钮，连接成功后点击”下载“按钮，此时下载空表格成功，前期准备工作就绪。 5、按照表控的说明书或设置示例中的设置示例，在功能设置表上设置最简单的示例，可以从一行开始，一行的设置转眼就成功了，会增强你的信心。 初步调试可以观察表控面板上的输出指示灯，指示灯与实际工作完全对应，每路输出都要一个指示灯，指示灯亮代表有输出，指示灯灭代表输出关闭。 6、观察指示灯完成初步的动作调试，关闭电源后进行步进电机接驱动器的接线，参考厂家接线图接好步进电机，控制器脉冲输出端和方向输出端接驱动器的信号输入低端，控制器的5V输出端接步进电机驱动器输入信号的高端。 接好驱动器的电源接线。 7、设置驱动器的细分，很多初学者不知道设置细分。 应该重视这个步骤，调试时可以将细分设置在适中。 相同脉冲输出频率，细分越大转速越慢，细分越小转速越高。 细分先大概放一个适中位置，现在首要的是先让电机能够转起来，以后再根据实际情况细调细分。 8、检查接线，确认接线无误后打开开关电源，运行刚才调试的程序，如果步进电机转到了给你带来惊喜，改变方向输出端的状态，电机可以反转。 证明步进电机接线正确，功能设置正常。 现场调试： 1、完成电脑前的初步调试后，就可以到现场设备接线，然后进行联合调试。 2、调试时要注意设备安全和人身安全。 3、传动部分、细分、电机速度要根据实际要求来确定和调试，转速、细分、力矩都要兼顾、合理。 步进电机相关知识： 1、脉冲个数的设置： 控制步进电机可以用脉冲个数来控制运行的尺寸或角度，步进电机每转一圈需要的脉冲个数是固定的，例如：步距角1.8°的每圈的脉冲数是1.8°X 360°=200个脉冲，因此设置脉冲个数为200则步进电机正好转一圈。 2、细分相关： 在实际使用中需要设置步进电机驱动器的细分数，细分为1脉冲数不变，如果选用细分数为10，则要将所需的脉冲数乘以10倍。 例如：1.8步距角的要用200X10倍=2000个脉冲。 因此，细分为10时步进电机转一圈需要2000个脉冲。 选择合适的细分有利于改善步进电机运行时的振动和噪音，使运行更平稳，扭矩性能更好，控制精度相对提高。 相关数据及计算： 1、丝杠的螺距是指：丝杠每两个丝之间的距离，如，螺距为5mm。 2、电机的步进角是指：一个脉冲驱使步进电机转动的角度，如，步进角为1.8度的电机，转一圈就要：360度×1.8度=200个脉冲。 3、驱动器的细分是指：把步进角再分割成N等分，如，8细分就是把1.8度的步进角再分成8分，细分后电机每一步进就是1.8度÷8细分=0.225度，转一圈就要： 360度÷0.225度=1600个脉冲。 4、电机参数是指：每一步进所走的长度，螺距为5mm的丝杠每转一圈走5mm，每一步进就是5mm÷1600脉冲=0.mm（步进）。 5、脉冲当量：每走1mm所要的脉冲数，用1mm除以电机参数就是脉冲当量。 如：1mm÷0.mm=320个脉冲（步进）。 6、实际长度计算：例如，运行长度100mm，计算：100mmX320个脉冲=个脉冲。