東芝基礎講堂 – 步進電機的原理與應用

步進電機是我們生活中常見的電機之一。顧名思義,步進電機是根據一系列步距角進行旋轉,就像人們一步步上下樓梯一樣。步進電機將完整的360度旋轉等分為若干步長,按循序執行步長從而實現特定旋轉,同時通過控制脈衝個數來控制角位移量,達到準確定位的目的。有特別需要的還可以通過控制脈衝頻率,來控制電機轉動的速度和加速度,從而達到調速的目的。

                                                                       
                                    (圖片來源:作者 東芝半導體,網坫:https://mp.weixin.qq.com/s/vz9d_d-e9ptA7zLd2bAs7g)

步進電機結構簡單、控制方便、安全性高,在低速情況下不需要減速機就可以輸出很大的力矩,相比直流無刷和伺服電機,在不需要複雜的控制演算法也不需要編碼器回饋情況下,可以實現位置控制。近幾年,隨著微電子和電腦技術的發展,軟硬體結合的控制方式成為了主流,即通過程式產生控制脈衝,驅動硬體電路。單片機通過軟體來控制步進電機,更好地挖掘出了電機的潛力。因此,用單片機控制步進電機已經成為了一種必然的趨勢,也符合數位化的時代趨勢。步進電機多用於數位式電腦的外部設備,家用電器以及印表機、繪圖機和磁片等。

下圖顯示了步進電機目前主要的應用領域,從中可以發現步進電機已經在生活中方方面面得到廣泛的發展。

                                                             
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下面我們就從各類應用中扮演的角色入手,來帶大家一起對步進電機的應用場景有一個直觀的認識。

印表機

印表機是步進電機的典型應用場景之一,由於常見的印表機有兩個控制系統,一個是印表機的列印頭部分,需要步進電機精確打印頭位置的移動,另一個是紙張的輸送部分,需要根據列印的位置需要和列印的速度,對紙張進行精確的傳送服務。這兩個部分的控制都是按相等的時間和移動距離來進行的,步進電機非常適合該應用。


 


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攝像頭

在攝影攝像時,鏡頭的光學和數位變焦調整是以等分的變化比例進行一步步調整的,相比于傳統機械式的凸輪變焦,自動對焦無論是精准度還是對焦速度都有明顯的優勢,借助步進電機控制鏡頭進行焦距調整和拍攝物件的亮度調整,可以幫助更多非專業使用者拍攝出滿意的作品。

 
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空調

我們在使用空調的過程中經常會遇到送風的方向困擾,我們既希望享受清涼又不想長期被冷風直吹。空調室內機的百葉結構就是為了滿足這一需求設計的,借助步進電機對角度和幅度的多位置調整,可以有效地控制空調送風的方向,實現讓風吹向用戶希望的方向。

                                                                       
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天文望遠鏡

與攝影攝像應用類似,步進電機特別適合在天文望遠鏡應用中進行焦距和角度的調整。通過使用編好程式的步進電機控制天文望遠鏡,
可以為天文望遠鏡增加更多便捷的自動化功能,比如配合相關的天文地圖和觀測物件的位置定位,步進電機會控制天文望遠鏡自動搜索
和跟蹤由控制器或電腦定位的星星,讓使用者更快速地發現自己想要觀測的目標。



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步進電機在生活中的應用還很多,比如各類家電和電動玩具等,歡迎大家關注東芝半導體,一起來瞭解更多關於步進電機的產品哦。

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參考來源

TOSHIBA: https://mp.weixin.qq.com/s/vz9d_d-e9ptA7zLd2bAs7g