标签: 步进电机

物联网系统中为什么要使用电机 物联网系统中使用电机可以提高设备的智能化水平，实现远程控制、自动化控制、故障诊断、预测维护等功能，从而提高生产效率、降低维护成本、提高生活质量。 物联网系统中的电机应用方案通常涉及到电机控制、监测和维护等方面。以下是一些常见的物联网电机应用方案： 智能家居 ：在智能家居中，物联网电机可以用于控制窗帘、窗户、门锁等设备的开关。通过物联网技术，可以实现远程控制、定时控制、场景控制等功能，提高家居的智能化水平。 工业自动化 ：在工业自动化中，物联网电机可以用于控制生产线、物流输送线等设备的运行。通过物联网技术，可以实现设备的远程监控、故障诊断、预测维护等功能，提高生产效率和降低维护成本。 智能交通 ：在智能交通中，物联网电机可以用于控制信号灯、路灯、广告牌等设备的开关。通过物联网技术，可以实现设备的远程控制、自适应控制等功能，提高交通的安全性和效率。 智能农业 ：在智能农业中，物联网电机可以用于控制灌溉系统、通风系统、遮阳系统等设备的运行。通过物联网技术，可以实现设备的远程监控、自动化控制等功能，提高农业的生产效率和降低劳动成本。 本文会再为大家详解电机家族中的重要成员——步进电机。 步进电机的定义 步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，这个固定的一个角度称为步距角，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。因此，步进电动机又称脉冲电动机。 根据电源的不同，电机可以分为交流电机和直流电机。而步进电机则属于直流电机，因为步进电机有一个固定的磁极方向，需要反复改变电流的流向才能实现旋转，而直流电机则是利用直流电流产生磁力而旋转的。虽然步进电机需要使用驱动器产生脉冲信号，但仍然是属于直流电机的一种。总之，步进电机是属于直流电机的一种，它具有精准控制、高速稳定运动、重量小等特点，适用于许多精密运动控制领域。 在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。 步进电机是一种同步电机，其结构同其它电机一样，由定子（定子铁心+绕组）和转子组成；定子为激磁场，其激磁磁场为脉冲式；转子通常为永磁体。 当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。由于同极互斥，该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度，转子也随着该磁场转一个角度。 步进电机的分类 按照转子分类 (1) 反应式步进电机(VR)：定子上有绕组，绕组由软磁材料组成。其结构简单、成本低、步距角小，可达1.2度，但动态性能差，效率低、发热大，可靠性难以保证。 (2) 永磁式步进电机(PM)：永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机度差，步距角大（一般为7.5度或15度）。 (3) 混合式步进电机(HB)。混合式步进电机综合了反应式、永磁式步进电动机两者的优点，其定子上有很多相绕组，转子上采用永磁材料，转子和定子均有多个小齿以提高步距精度。其特点是输出力矩大、动态性能好、步距角小，但结构复杂、成本相对较高。 按照定子上绕组分类 ： 共有二相、三相和五相等系列。目前受欢迎的是两相混合式步进电机，约占97%以上的市场份额，其原因是性价比高，配上细分驱动器后效果良好。 步进电机的性能 a. 控制精度： 步进电机的相数和拍数越多，它的精确度就越高（步距角越小，精度越高）。 b. 低频特性： 步进电机在低速时易出现低频振动现象，当它工作在低速时一般采用阻尼技术或细分技术来克服低频振动现象。 c. 矩频特性： 步进电机输出力矩随转速的升高而下降，高速时会急剧下降。 d. 过载能力： 步进电机不具备过载能力。 e. 运行性能： 步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲现象。 f. 速度响应性能： 步进电机从静止加速到工作转速需要上百毫秒。 步进电机的基本参数 a.步距角： 表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。 θ s = 180 ° / P N r 其中，θs为步进电机步距角；P为定子相数；Nr为转子极对数(即转子极数除以2)。 注：在反应式步进电机中，步距角不能用上式计算，而是上式的两倍。即分辨率与永磁式及混合式相比，虽然转子齿数相同，但反应式只有一半。 注：在混合式步进电机中，Nr为转子齿数。 上述公式的物理意义为：转子旋转一周的机械角度为360°，如用极数2Nr去除，相当于一个极所占的机械角度为180°/Nr。也就是说，一个极的机械角度用定子相数去分割，就得到了步距角. 又由上式可知，要提高步进电机的分辨率，就要增加转子极对数Nr或增加定子相数P。而增加Nr收到机械加工的限制，所以要制造高分辨率的步进电机需要两种方法并用。 b. 相数： 指定子相数，即可独立通电的定子电磁圈数，x相即有x个绕组。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72°。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则‘相数’将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。 单相步进电机 两相步进电机 c.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。 四拍驱动 ：这是最简单的步进电机驱动方式。这种方式，电机在每个瞬间只有一个线圈导通。 按顺序给相应引脚拉高(1)拉低(0)。 一个拉高，其他三个拉低。 八拍驱动： 就是在上述四拍切换过程中穿插两个线圈同时拉高的情况。 d.保持转矩(最大静力矩)： 是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。保持转矩是衡量步进电机最重要的参数之一。 e.DETENT TORQUE：指步进电机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩。由于反应式步进电机的转子不是永磁材料，所以它没有DETENT TORQUE（定位力矩）。 f.额定电流： 指电机可以长期连续工作的电流。比如说某个电机的额定电流为4A，你如果在驱动器上面选的是2.25A，那么电机的力气不能达到它本来的力矩，但你设成5A，力气虽然大了，但相对的电机发热也变大了，电流这个设置需要根据实际情况来设置。一般小负载低转速设小电流，而高负载改转速则需大电流。没有什么数学公式，都是根据实际情况来设定的。 g.额定电压： 指电机可以长期连续工作的电压。 h.空载启动频率： 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。如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生失步或堵转。 i.空载运行频率： 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。 j.矩频特性： 电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性，这是电机诸多动态曲线中最重要的，也是电机选择的根本依据。其它特性还有惯频特性、起动频率特性等。 电机一旦选定，电机的静力矩确定，而动态力矩却不然。电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流（而非静态电流），平均电流越大，电机输出力矩越大，即电机的频率特性越硬。要使平均电流大，尽可能提高驱动电压，采用小电感大电流的电机。步进电机的动态转矩与驱动器的形式有很大的关系，因而选用时必须了解给出的性能指标是在何种型式的电源及驱动下测定的。 步进电机细分驱动控制 细分驱动技术通过控制各相绕组中的电流,使它们按一定的规律上升或下降，即在零电流到最大电流之间形成多个稳定的中间电流状态，相应的合成磁场矢量的方向也将存在多个稳定的中间状态，且按细分步距旋转。 随着细分数的增加，绕组电流的波形由原来的方波变为更平滑的拟正弦波，减小电机每一步运行的距离。 步进电机细分驱动电路大多数都采用单片微机控制，它们的构成框图如图2所示。单片机根据要求的步距角计算出各项绕组中通过的电流值，并输出到数模转换器(D/A)中，由D/A把数字量转换为相应的模拟电压，经过环形分配器加到各相的功放电路上，控制功放电路给各相绕组通以相应的电流，来实现步进电机的细分。 步进电机细分驱动电路大多数都采用单片微机控制，它们的构成框图如图2所示。单片机根据要求的步距角计算出各项绕组中通过的电流值，并输出到数模转换器(D/A)中，由D/A把数字量转换为相应的模拟电压，经过环形分配器加到各相的功放电路上，控制功放电路给各相绕组通以相应的电流，来实现步进电机的细分。 细分的优点： 1）细分提高了定位精度，使步距角减小，从而使步进电机每一步的运行更加平稳。 2）细分还能能够大大提高电机的运转性能，减小或者消除了低频振动和噪声。以二相混合式步进电机为例，如果电机额定电流是5A，采用常规驱动方式时，电机每运行一次，其绕组相电流将从0突变至5A或从5A变为0，这种电流的突然变化，势必会引起电机运行的振动。若采用细分技术，如果是50细分的话，电机运行一步，其绕组相电流变化只要0.1A，这样可以大大改善电机的振动情况。 3）同时细分后，电机的输出力矩实际上是增加的，特别是对于三相式反应时电机，其力矩比不细分时提高约30-40%。 8、步进电机控制系统 步进电机控制系统通常由步进电机控制器、步进电机驱动器、步进电机三部分组成。 由于步进电机具有电磁特性，容易给单片机的控制电路带来干扰，影响控制系统的稳定性。因此系统选用光耦隔离电路使控制器的输出端与驱动器的输入端实现电气隔离。 控制器输出的控制信号包括，步进脉冲信号 PUL、方向信号 DIR、使能信号 EN。控制信号经过光耦隔离作为 TB6600 驱动器的输入。 其中脉冲信号需要选用高速光耦 HCPL-2630/2631 做隔离，对于 DIR 和 EN 这样一般性的电平信号，选用低速光耦 PC817 做隔离。 主流型号步进电机介绍 步进电机28BYJ-48名称含义： 28：表示步进电机的有效最大外径为28毫米 B: 表示步进电机“步”字汉语拼音首字母 Y： 表示永磁式“永”字汉语拼音首字母 J： 表示减速型“减”字汉语拼音首字母 BYJ: 组合即为永磁式减速步进电机 48：表示四相八拍 5V：表示额定电压为5V，且为直流电压 步进角：5.625度，就是1个脉冲信号转5.625度，64个信号转360度。 减速比：1/64，电机壳里边的电机转64圈，电机壳外边的部分转1圈。 四相：ABCD四相(电机定子上有8个齿，相对的2个齿是1相)， 八拍：(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A)。 一拍就是一个脉冲信号，完成一个循环用8个脉冲信号。 当通电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。转8个齿距就是一圈，8×8=64 64拍，64个脉冲信号转一圈360度。 我们使用的28BYJ-48是一种4 相 5 线的步进电机，是减速步进电机 ，减速比为 1：64，步进角为 5.625/64 度。如果需要转动1圈，那么需要360/5.625*64=4096 个脉冲信号。四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍（单拍）、双四拍(双拍)、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。 驱动步进电机的方法 ①1相励磁法： 每一瞬间只有一个线圈相通，其它休息。 优点：简单，耗电低，精确性良好。 缺点：力矩小，振动大，每次励磁信号走的角度都是标称角度。 D ②2相励磁法： 每一瞬间有两个线圈导通。 优点：力矩大，震动小。 缺点：每励磁信号走的角度都是标称角度。 DA ③1-2相励磁法： 1相和2相交替导通。 优点）精度较高，运转平滑，每送一个励磁信号转动1/2标称角度，称为半步驱动。（前两种称为4相4拍，这一种称为4相8拍） DA 正转和反转代码（1-2相励磁法） 逆时针： u8 phasecw = {0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09}; //1000,1100,0100,0110,0010,0011,0001,1001 顺时针： u8 phaseccw = {0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08}; // 顺时针 //1001,0001,0011,0010,0110,0100,1100,1000 上图是ULN2003步进电机驱动模块，可以看到上面的标号分别是A,B,C,D，因此代码我们可以按这个顺序来理解。比如：AB是1100，BC是0110，CD是0011等 因为stm32的电流还达不到步进电机所需的最小电流,而ULN2003可以增大stm32的电流，提高驱动能力。 ULN2003是高耐压、大电流复合晶体管阵列，由七个硅NPN 复合晶体管组成，每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻，在5V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。 步进电机采用五线四相直流电速电机其中：电压为5V，步进角度为5.625°，减速比为1/64，所以步距角为5.625/64=0.087°。意思就是，电机内部的转自转过5.626°，但是由于减速64倍所以外部的轴只转动0.087°。所需脉冲是360/0.087=4096个，由于采用四相八拍驱动，因此八个脉冲为一个周期，所以外部转动一周需要4096/8=512个周期。 步进电机的厂商 以下是对步进电机十大名牌的介绍： 日本信浓 ：年销量超过 2400 万台，是 HB 步进电机的领先品牌。 日本美蓓亚三美 ：拥有超过 70 年的机电产品制造经验。 中国鸣志电器 ：作为国产 HB 步进电机的龙头企业，排名第三。 日本尼得科 ：成立于 1973 年，市值达到 4400 亿元。 日本山洋电气工业设备 ：电机巨头，排名第五。 日本东方马达 ：成立于 1885 年，是工业机器人和汽车电机的巨头。 日本多摩川 ：主要针对机器人行业应用。 美国阿美特克 ：因其步进电机精度高、推力大、所需空间小，广泛应用于医疗和实验室自动化。 瑞士 Sonceboz ：汽车仪表步进电机供应商。 德国西门子 ：工业自动化电机的巨头，排名第十。 以上品牌在全球步进电机市场中占据领先地位，它们的产品广泛应用于数控机床、印刷设备、医疗器械、机器人等领域，以其高性能、高效率和稳定性而著称。 供应商A:步进电机-深圳市诚信电机有限公司 http://www.szcxmotor.com/ 1、产品能力 （1）选型手册 http://www.szcxmotor.com/11/ （2）主推型号1: 对应的产品详情介绍 产品名称： 24BYJ48 产品型号：24BYJ48 产品类别：BYJ永磁式步进电机 子型号详细参数： 点击图片可查看完整电子表格 硬件参考设计 2、支撑 （1）技术产品 技术资料 http://www.szcxmotor.com/352/65.html （如有侵权，联系删除）

步进电机，作为一种将电脉冲信号转化为角位移或线位移的执行元件，因其精确的定位和易于控制的特性，在现代工业控制、机器人技术、精密测量等领域得到了广泛应用。本文旨在深入探讨步进电机的工作原理，以及基于其特性的运动控制基础，为相关领域的工程师和技术人员提供参考。 步进电机的工作原理 步进电机的工作原理主要基于电磁感应和磁场相互作用。其内部包含多个定子磁极和转子磁极，通过控制定子磁极的电流方向和大小，可以产生旋转磁场，进而驱动转子磁极按照预定的角度进行旋转。 电磁感应 步进电机中的定子磁极通常采用永久磁体或电磁体。当在定子磁极上施加电流时，会产生磁场。这个磁场会与转子磁极上的磁场相互作用，产生电磁力。根据安培力定律，这个电磁力会使转子磁极产生转动。 磁场相互作用 步进电机的转子磁极通常由多个磁极组成，每个磁极之间有一定的角度间隔。当定子磁极的磁场与转子磁极的磁场相互作用时，转子磁极会受到一个力矩作用，使其向定子磁极的磁场方向转动。当定子磁极的电流方向改变时，产生的磁场方向也会改变，进而使转子磁极向相反的方向转动。 步进运动 步进电机的运动是离散的，即每次只转动一个固定的角度，这个角度称为步距角。步距角的大小取决于电机的设计和制造精度。通过控制定子磁极的电流方向和大小，可以控制步进电机的转动方向和转动角度。 步进电机的运动控制基础 步进电机的运动控制主要包括速度控制、位置控制和方向控制。这些控制方法基于步进电机的工作原理和特性，通过控制输入的电脉冲信号来实现。 速度控制 步进电机的速度控制主要通过控制输入的电脉冲频率来实现。脉冲频率越高，电机转动的速度越快；脉冲频率越低，电机转动的速度越慢。因此，通过调节脉冲频率，可以实现对步进电机速度的控制。 在实际应用中，为了获得更平滑的速度变化，通常会采用加减速控制算法。这种算法可以在电机启动和停止时逐渐改变脉冲频率，从而避免电机因突然加速或减速而产生的冲击和振动。 位置控制 步进电机的位置控制是通过控制输入的脉冲数量来实现的。每个脉冲信号对应电机转动一个步距角。因此，通过控制脉冲数量，可以精确控制电机转动的角度和位置。 为了实现更精确的位置控制，通常会采用闭环控制系统。这种系统通过传感器实时监测电机的位置信息，并与设定的目标位置进行比较。当实际位置与目标位置存在偏差时，控制系统会调整脉冲数量或频率，以消除偏差并达到目标位置。 方向控制 步进电机的方向控制是通过改变输入脉冲信号的相序来实现的。当相序改变时，定子磁极的磁场方向也会改变，从而使转子磁极向相反的方向转动。因此，通过控制脉冲信号的相序，可以实现对步进电机转动方向的控制。 步进电机的应用与发展 步进电机以其精确的定位和易于控制的特性，在多个领域得到了广泛应用。例如，在数控机床、自动化生产线、机器人技术等领域中，步进电机用于实现精确的位置控制和运动轨迹控制。在医疗设备、精密测量仪器等领域中，步进电机则用于实现高精度的定位和测量。 随着科技的不断发展，步进电机的性能也在不断提高。新型步进电机具有更高的精度、更低的噪音和更长的使用寿命。同时，随着控制技术的不断进步，步进电机的运动控制方法也越来越丰富和灵活。未来，步进电机将在更多领域发挥重要作用。 本文详细探讨了步进电机的工作原理和基于其特性的运动控制基础。通过对步进电机内部结构的分析和控制方法的介绍，我们可以更好地理解步进电机的运动特性和控制方法。同时，本文还介绍了步进电机在各个领域的应用和发展趋势，为相关领域的工程师和技术人员提供了有价值的参考。 浏览更多工业产品知识，访问工业品一站式采购平台-米思米中国https://www.misumi.com.cn/

【哔哥哔特导读】2024年中国电机智造与创新应用暨电机产业链交流会(春季)圆满落下帷幕!干货满满,这些内容是重点! 　　2024年4月26日，由Big-Bit商务网主办，《半导体器件应用》杂志承办的2024年中国电机智造与创新应用暨电机产业链交流会(春季)在深圳登喜路国际大酒店圆满举办。 　　2024年中国电机智造与创新应用暨电机产业链交流会(春季)以“高效创芯 驱动未来”为主题，电机产业链交流会聚焦电机行业的智能制造与创新应用话题方向，致力于打造一个充分交流与需求对接的沟通平台，电机产业链交流会为与会人员提供宝贵的发展洞见和创新思路，以加强电机产业链间的深度链接，共同推动电机行业的智造升级与创新发展。 　　电机产业链交流会 　　电机产业链交流会 　　电机产业链交流会 　　2024年中国电机智造与创新应用暨电机产业链交流会(春季)同时举办第24届(深圳)电机驱动与控制技术研讨会(春季)和2024'BLDC电机设计与应用技术论坛，共有395家企业531人前来参会。其中整机企业代表有和而泰、恒驱电机、捷和电机、拓邦股份、科力尔、德昌电机、赛维时代、鑫宝达电机以及卧龙采埃孚等。 　　【演讲精彩瞬间】 　　【电机产业链交流会分论坛1：24届(深圳)电机驱动与控制技术研讨会(春季)】 　　首先，中微半导电机控制事业部总经理肖英带来《生态共生 中微半导电机系列产品及方案矩阵介绍》主题演讲，肖经理专注电机、电源产品开发十余年，率领研发团队不断进取，产品功率段涵盖W级至MW级，目前为中微半导电机控制事业部总负责人。 　　紧接着，杭州领芯微电子有限公司市场经理潘勇给我们带来了《LCM32F067系列新品发布与电机智能化创新展望》的主题演讲，LCM32F067系列MCU则主要应用于小家电领域，如高压吊扇、电吹风、高压油烟机等。无论是普通的家电产品，还是高端的复杂设备，领芯微的LCM32F067系列MCU都具有高性能、低功耗、高可靠性等优点，能够实现高效、稳定的控制。 　　元能芯致力于打造融合芯片、算法、方案、云技术为一体的智能功率系统平台，为生态伙伴提供完整的解决方案和芯片产品，应用于消费电子、工业电子、新能源、汽车电子等领域。元能芯科技(深圳)有限公司总经理黄致恺带来了《“风”行天下，构建绿色生活-------元能芯高速风机芯片新体验》的主题演讲，演讲中黄总介绍了元能芯融合芯片、算法、云技术为一体的系统级芯片方案解决平台等内容。 　　毕业于清华大学，有10多年海外工作经历的浙江英能电子科技有限公司CEO吕一松在今天带来的《做智能世界的左膀右臂——智能电机驱动芯片介绍》演讲中介绍了英能电子独特的三相全集成芯片、单相全集成芯片、步进全集成新品以及集成LIN通讯的SOC芯片。 　　灵动微电子是中国为数不多的同时获得了 Arm-KEIL、IAR、SEGGER 官方支持的本土 MCU 公司，并建立了独立、完整的通用 MCU 生态体系。上海灵动微电子股份有限公司产品经理官兵给我们分享了《基于灵动高集成芯片提供电机应用完整解决方案》的主题演讲。 　　休息时间后，Big-Bit编辑部厉丹给我们带来了《2024年度一季度半导体新产品推荐》的分享。 　　随后，任职于ST电机能力创新中心8年时间，主要聚焦于低压电机应用和高压风机类应用，在电动工具、吸尘器、无人机、吊扇、跑步机等应用领域钻研多年，具有丰厚的应用经验的意法半导体电机控制技术创新中心高级应用工程师Carl XU为大家带来了《STM32 电动机控制软件开发包X-CUBE-MCSDK的新特性》主题演讲。 　　深圳市辰驹电子科技有限公司 (CNJU)是一家集被动元器件产品开发、生产、销售、服务于一体的电子科技公司，致力于开发家电、通讯领域的防雷、防突波系列产品，为客户提供高效和全方位的产品交付及专业电子应用保护与切换的解决方案。本届交流会辰驹电子总经理肖小驹带来了《封装压敏在过压与过流保护中的协同应用》的主题演讲。 　　经过短暂的休息时间过后，会议的特邀嘉宾，来自中国科学院深圳先进技术研究院研究员孙天夫率先给我们带来了《无刷电机控制技术》主题演讲。孙天夫博士的研究方向包括嵌入式系统软硬件开发、电力电子、伺服电机驱动与控制、新型电磁机械、电磁场数值分析等。在演讲中，孙博士介绍了永磁同步电机/永磁同步电机等无刷电机的先进控制方法。 　　深圳大学广东省电磁控制与智能机器人重点实验室主任曹广忠给我们带来了《现代电机控制与平面电机新技术》的演讲，演讲中介绍了现代电机发展背景、现代电机的主要类型，现代电机控制技术、控制策略与算法、驱动控制技术等内容。 　　【电机产业链交流会分论坛2：2024’BLDC电机设计与应用技术论坛】 　　在2024‘BLDC电机设计与应用技术论坛上，还有4位演讲嘉宾也带来了精彩内容分享，与现场听众共同探讨BLDC电机设计与应用技术的创新方案、技术应用和未来趋势等。 　　驱动电机作为电动汽车的动力核心，通过智能运维来提高驱动电机系统安全性和可靠性已成为电动汽车产业研究工作的重点。国家新能源汽车技术创新中心总师刘朝辉在《新能源汽车电驱系统健康管理与智能运维》演讲中总结了驱动电机系统智能运维方法技术与应用经验等内容。 　　南方科技大学研究员王宏强多年来专注于静电柔性驱动的基础机理模型及其在多场景下的先进应用技术的研究，已建立静电柔性驱动的从材料、设计方法、分析理论到应用技术等一系列系统性理论和方法成果。在本次会议中给我们带来了《新型静电执行器的过去、现状与未来》的精彩演讲。 　　湖南航天磁电有限责任公司总工程师张铁军在《永磁铁氧体技术升级对BLDC电机的影响探讨》中探讨了永磁铁氧体高性能化、轻量化电机用薄型磁体的特殊性能、磁体两极磁通分布差异等方面对BLDC电机的影响，提出永磁铁氧体技术升级方向及途径。 　　最后，东莞张力测控技术有限公司技术总监吴彬与我们分享了《基于电机齿槽转矩与摩擦转矩测试设备的研究经验分享》的主题演讲。东莞张力测控技术有限公司是一家专注于电机智能测试设备及自动化检测产品的设计研发、生产及销售的高新技术企业，公司致力于向客户提供定制化的一站式电机测试解决方案。 　　【供需交流环节】 　　另外在电机产业链交流会需求交流环节，电机产业链交流会现场专业听众与上游半导体元器件供应商就双方的需求与意见以及配合完善问题进行深度交流，以更快、更及时、更准确地解决电机产业链上下游厂商间的应用问题。 　　其中，兆威机电、德昌电机、美的、小熊电器等整机专业听众对于本次电机产业链交流会供需交流会给与了高度的评价和相关建议，希望以后常办常有。 　　【展示区】 　　据统计，2024年中国电机智造与创新应用暨电机产业链交流会(春季)共有18家企业进行展示，产品涵盖主控MCU、功率器件、电源管理IC、存储控制芯片、高性能磁材、测试设备、IPM、传感器以及被动元器件领域。 　　电机产业链交流会展商 　　众多电机行业参与人员到展示企业展台进行交流互动，深度了解企业最新电机相关产品、技术及创新应用方案等。 　　电机产业链交流会 　　电机产业链交流会 　　【幸运时刻】 　　本届交流会进行期间，主办方还设置了多轮抽奖环节，一等奖有飞利浦车载空气净化器，二等奖有宅趣投投影仪、苏泊尔降噪破壁机，三等奖有鞋子烘干机、荣耀手环7、索爱S36 MAX无线蓝牙音箱。还有多轮千元红包派送惊喜福利。 　　现场的电机控制器、电机驱动器专业厂商、大型电机本体厂商、中大型电机本体厂商(BLDC电机、步进电机、永磁电机)、电机热点应用厂商等企业、研发、采购及研发管理层人员积极参与，幸运观众喜获福利奖品。 　　多位知名整机专业听众对于这次会议给与了高度评价，美的空调事业部的工程师李工赞扬了主办方的细致安排，特别是接待车辆的准备，强调这次活动对他们非常有益。拓邦股份的先行研究主任工程师也给予了正面反馈，认为邀请的专家讲解专业，整体上会议组织得相当成功。 　　在最后一轮激动人心的抽奖环节的结束后，本届电机交流会圆满落下帷幕。在此次盛会中，无论是行业专家的精彩演讲，还是企业展示的最新技术，都为电机行业的发展注入了新的活力和创新思维。与会者之间的深入讨论和交流，共同勾勒出电机产业未来的蓝图。此外，通过本次交流会，与会者对市场趋势有了更为准确的把握，对新产品和技术的应用有了更为深刻的理解，对行业发展有了更为明确的方向。在这里，主办方Big-Bit商务网和承办方《半导体器件应用》杂志，也承诺将继续致力于搭建行业交流平台，推动产业链上下游的深入合作，为电机产业的持续繁荣作出不懈努力。 　　我们下次会议再见! 　　本文为哔哥哔特资讯原创文章，未经允许和授权，不得转载

1. 什么是步进电机？ 步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。 对于步进电机，每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步。其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。因此，步进电动机又称脉冲电动机。 下面看一个简单的 双极电机： 图 1 双极电机 双极步进电机有四根电线和两个线圈。要使其旋转，需要通过线圈发送电流。每根电线都需要能够被高低驱动。以下是如何驱动电流使步进电机旋转。 图 2 双极步进电机 要理解为什么这样做，请考虑一个只有四个步骤的简单步进电机。在第一阶段，它将磁体与第一线圈对齐。下一步将磁体旋转90度。通过第一线圈反向发送电流会反转磁体极性。相反的线圈被连接，但相对于中心磁体产生相反的磁场。 图 3 步进电机转动四个步骤 当然，大多数步进电机的步数超过4步。你的标准步进电机每转200步。以这种方式旋转电机称为全步进。一旦你完成了全步工作，半步是非常简单的。你可以同时通过两个线圈发送电流，这将使分辨率加倍。 步进电机驱动器也可以使用微步进，微步进调节通过线圈的电流。典型的电机控制器可以在每一个完整的步骤中执行16个微步骤。一些芯片负责调制电流，但较旧的芯片需要为其驱动的步进电机“调谐”。微步进进一步将整个步进划分为256微步进，使典型的200步进电机变成51200步进电机！微步进还降低了电机的噪音，使其运行更平稳、更高效。 图 4 完整步骤1和2之间的半步 2. 如何控制线圈中的电流： 控制通过绕组的电流的最常见设置是使用所谓的H桥。它是一组四个晶体管，可以将每条导线拉高或拉低。你也可以用MOS管代替晶体管，但布线会有点不同。该图显示了如何通过H桥向任意方向发送电流。你只需要打开路径中的晶体管。 图 5 线圈中的电流方向 你必须确保同一侧的两个晶体管不能同时导通。这将通过提供从电源到接地的低电阻路径使电路短路。你还应注意，晶体管可能需要一段时间才能从接通切换到断开。除非你知道自己在做什么，否则不建议快速切换通过线圈的电流。 图 6 必须确保同一侧的两个晶体管不能同时导通 这仍然不是全貌。旋转电机将产生电压。为了保护晶体管，最好放置二极管。 图 7 用于保护晶体管的二极管 这将防止电机产生高压，这可能会破坏晶体管甚至驱动器。如果驱动步进电机的电压高于MCU输出的电压，则需要添加另一个晶体管来控制PNP晶体管。 图 8 使用另一个晶体管来控制PNP晶体管 当你打开额外的NPN晶体管时，它将允许电流从PNP晶体管的基极（引脚1）流出，从而打开它。现在所需要的只是所有NPN晶体管基极上的限流电阻。 图 9 NPN晶体管基极加上的限流电阻 就是这样！该H桥将控制通过其中一个绕组的电流。由于有两个绕组，我们需要将这个电路加倍。 图 10 双H桥驱动步进电机 现在，你可以很好地计算所需的组件。使用双H桥并不是驱动步进电机的唯一方法。你也可以购买步进电机驱动器，它将内置双H桥（尽管驱动器通常使用MOS管和其他技巧）。如果你想减少BOM数量（有时获得更多功能），我建议你看看步进电机驱动器。你需要查看数据表以了解芯片提供的功能。一些芯片只提供晶体管和二极管，而其他芯片则完全控制通过线圈的电流。 3. 微步进： 图 11 脉宽调制信号 微步进包括向晶体管发送脉宽调制信号。这是一种控制电机线圈电流的简单方法。预先选择的PWM值被放置在正弦查找表中。典型地，选择20-40kHz的PWM频率。任何低于20千赫的声音，人类耳朵都能听到。频率保持低于40kHz以提高效率并减少晶体管中的功耗。当PWM信号为高时，电流流过晶体管。当PWM信号低时，电流流过二极管。这是一个非常粗糙的微步进实现，但它给出了它如何工作的一般概念。使用MOS管的电机驱动器可以控制电机电流降低或衰减的速度。驱动器的电流波形更像这样： 图 12 流经MOS管电机驱动器的电流 必须为其驱动的电机手动优化快速衰减周期和慢速衰减周期。一些新芯片会根据其感应到的电流自动调整衰减周期，但旧芯片可能需要优化（或调整）。 4. 步进电机驱动实例 介绍板子： 实例：使用控制板Arduino Mega控制步进电机驱动板TMC5130-EVAL来驱动步进电机。 图 13 使用Arduino Mega控制步进电机驱动板TMC5130-EVAL 控制器： Arduino Mega 2560是一款基于ATmega2560的微控制器板。它有54个数字输入/输出引脚（其中15个可以用作PWM输出）、16个模拟输入、4个UART（硬件串行端口）、一个16MHz晶体振荡器、一个USB连接、一个电源插座、一个ICSP头和一个复位按钮。它包含支持微控制器所需的一切；只需用USB电缆将其连接到计算机，或用交流到直流适配器或电池为其供电即可开始使用。 步进电机驱动板 ：TMC5130是一个完全集成的步进电机驱动器和控制器系统，允许从任何微控制器远程控制步进电机。它在硬件上实现了所有实时关键任务。一旦配置，电机可以通过给出目标位置、命令归航序列或给出目标速度来驱动。使用TMC5130的好处包括：易于使用，使用256微步的电机精度，低电机噪声（无噪声隐藏斩波器），无传感器失速检测（stallGuard2），无阶跃损耗，dcStep和coolStep、UART或SPI控制接口的高效率，高电压范围，小形状因数，以及低部件数量。 1. 确保Arduino Mega与TMC5130-EVAL有电压匹配 如果Arduino是5V控制板，则必须将TMC5130-EVAL上的一个电阻从位置R3重新定位到R8。这将TMC5130的逻辑电平设置为+5V。 2. 连线 图 14 TMC5130与Arduino Mega 2560连接 （图片来源于Trinamic） 上图的电缆颜色 红色 蓝色 黄色 橙色 白色 灰色 黑色 绿色 图 15 引脚对应的信号 （图片来源于Trinamic） 引脚对应的信号。在Arduino代码的注释部分记录了配置。 ARDUINO代码 下面的Arduino代码不需要任何额外的库。SPI库是Arduino IDE附带的。该程序初始化TMC5130并执行简单的移动到位置周期。它将根据步进电机的接线将200全步进电机向一个方向旋转10转，向另一个方向旋转10转。请使用TMC5130数据表或TMCL IDE作为不同寄存器的参考。 24) & 0xff); i_datagram < 16) & 0xff); i_datagram < 8) & 0xff); i_datagram < 16; sprintf(tmp, "0x%.2X%.4X%.4X", stat, MSB, LSB); Serial.print(tmp); } 代码来源于：Trinamic 博客 来源：digikey 作者： Alan Yang

这个项目使用步进电机高速启停并换向。需要在尽可能短时间完成相应的圈数。常用的线性加速启停的时候有很大的噪声。需要做一点运动控制。达到加速度变化连续的效果。7段加减速控制策略分t1~t7 7个阶段，Am 为速度上升段最大加速度，An为速度下降段最大加速度。 可以得到如下加速度表达式 a = Am/t1*t 0 < t 更多...