步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（即步進(jìn)角），多用于雕刻機(jī)、3D打印機(jī)等需要精確控制的設(shè)備。本篇使用ULN2003驅(qū)動五線四相減速步進(jìn)電機(jī)。

1. 步進(jìn)電機(jī)介紹

• 步進(jìn)電機(jī)每次能轉(zhuǎn)動的最小角度叫做步距角。
• 每當(dāng)步進(jìn)電機(jī)接收到一個驅(qū)動信號后，步進(jìn)電機(jī)將按照一定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度。
• 通過控制脈沖的個數(shù)來精確的控制步進(jìn)電機(jī)的角位移量，通過控制脈沖的頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度及加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。
• 步進(jìn)電機(jī)按照相數(shù)不同分為單相、雙相、多相三種，勵磁方式分為1相勵磁方式和2相勵磁方式。
• 本篇使用的步進(jìn)電機(jī)型號為28BYJ-48，1相勵磁方式驅(qū)動，通過給ABCD四相依次通電來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)自不停轉(zhuǎn)動。

步進(jìn)電機(jī)

2. ULN2003驅(qū)動介紹

由于Arduino開發(fā)板的通用IO驅(qū)動能力有限，有些外設(shè)不能直接使用IO進(jìn)行驅(qū)動，需要借助一些驅(qū)動電路間接控制大功率器件。ULN2003是大電流驅(qū)動陣列，多用于單片機(jī)、智能儀表、PLC、數(shù)字量輸出卡等控制電路中，可直接驅(qū)動繼電器等負(fù)載。

ULN2003內(nèi)部結(jié)構(gòu)

3. 實(shí)驗(yàn)材料

• Uno R3開發(fā)板
• 配套USB數(shù)據(jù)線
• 面包板連接線
• ULN2003驅(qū)動板
• 步進(jìn)電機(jī)

4. 實(shí)驗(yàn)步驟

1. 根據(jù)原理圖搭建電路。

ULN2003驅(qū)動板上IN1、IN2、IN3、IN4分別連接UNO開發(fā)板的數(shù)字引腳2，3，4，5；驅(qū)動板電源輸入+、-引腳分別連接UNO開發(fā)板的5V、GND。

驅(qū)動板

實(shí)驗(yàn)原理圖如下圖所示：

實(shí)驗(yàn)原理圖

實(shí)物連接圖如下圖所示：

實(shí)物連接圖

2. 新建sketch，拷貝如下代碼替換自動生成的代碼并進(jìn)行保存。

3. 連接開發(fā)板，設(shè)置好對應(yīng)端口號和開發(fā)板類型，進(jìn)行程序下載。

程序下載

5. 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

步進(jìn)電機(jī)順時針、逆時針交替旋轉(zhuǎn)。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

6. 實(shí)驗(yàn)分析

程序通過ABCD四相通電順序?qū)崿F(xiàn)步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制。步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周，程序中循環(huán)次數(shù)為什么是512次呢？這是根據(jù)我們使用的步進(jìn)電機(jī)參數(shù)計算而來的：

• 步進(jìn)電機(jī)電壓5V，步距角5.625，減速比1：64
• 計算A-B-C-D通電一次轉(zhuǎn)動的角度5.625X2X4/64=0.703125 (2是表示1相勵磁方式每步是2倍的步距角，4表示走了4步， 64指電機(jī)減速比)
• 轉(zhuǎn)動360度循環(huán)ABCD通電的次數(shù)360/0.7031=512