单片机的实例——28BYJ48步进电机

准备资料

参考：https://www.bilibili.com/video/BV1h341147ny/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=00bd76f9d6dc090461cddd9f0deb2d51

1，步进电机内部结构示意图

参考：https://www.bilibili.com/video/BV1bX4y1A717/?spm_id_from=333.880.my_history.page.click&vd_source=00bd76f9d6dc090461cddd9f0deb2d51
可知道转子是一个小磁体，电流改变的是定子上不同相导通得到不同的磁场方向，注意这是一个步进电机示意图，并还不是28BYJ48步进电机的真实内部结构

实际上就是通过ABCD四个定子上电流有规律的 导通才让电机转动。

2，步进电机命名

3，实际结构的转速比

参考：https://www.bilibili.com/video/BV1JX4y1c7uC/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=00bd76f9d6dc090461cddd9f0deb2d51（这个视频分析很好，但也有些本质没解释清楚的东西）

4，数值的含义

参考：https://blog.csdn.net/weixin_51341083/article/details/125274007
在实际测试中，频率越大，启动时转动丢失的脉冲越多（就是发送了这么多脉冲却没有达到对应的转动角度）。但当频率超过了空载输出频率可能连启动都无法达到，电机会在振动。

5，实际内部主动轮结构分析

简单的计算

实际内部机构及接线

定子部分

转子部分

定子和转子磁极的工作分析

下面的一个步指的是一个周期的拍数。

这激素hi为什么步距角是5.625.这时使用8拍控制时才实现的最小步距角。

6，工作时序

参考：https://www.bilibili.com/read/cv22159268/

从前面的内部 结构可以看出，每根线都是有两个相对的定子线圈组成。而通过两组线圈和一组线圈产生的力来看。两组线圈产生的力会是一组线圈的$\sqrt{2}$倍。这样看来，四拍的转子在工作过程中的受力大小更加稳定，而八拍的转子受力是有规律变化的。

7，驱动芯片ULN2003简介

模块图示如下

每一个输入接口的电路原理图，由一个达林顿管，两次放大电流得到大的驱动电流。

电机工作过程分析

8，软件实现

程序

/*变量定义*/int fir = 16;int sec = 5;
int  thi = 4;int fort=0;int count=0;int delay_ms=1000;/*初始化函数*/
void setup() {// put your setup code here, to run once:pinMode(fir, OUTPUT);
pinMode(sec, OUTPUT);
pinMode(thi, OUTPUT);
pinMode(fort, OUTPUT);digitalWrite(fir, LOW); //初始化全为停止digitalWrite(thi, LOW); digitalWrite(fort, LOW); digitalWrite(sec, LOW); 
}
/*循环执行函数*/
void loop() {// put your main code here, to run repeatedly:if(count<8){ //使用单相的四相驱动实例，8个四相刚好是主动轴的一圈digitalWrite(fort, LOW); digitalWrite(fir, HIGH);  //第一个线圈导通delay(delay_ms);// digitalWrite(sec, HIGH);  //第一，二导通,若想使用八拍可以在每步后添加一个类似这种的命令// delay(delay_ms);digitalWrite(fir, LOW); digitalWrite(sec, HIGH);  //第二导通delay(delay_ms) ;digitalWrite(sec, LOW); digitalWrite(thi, HIGH); //第三个导通delay(delay_ms);digitalWrite(thi, LOW);digitalWrite(fort, HIGH); //第四导通delay(delay_ms);count+=1;
}
else{digitalWrite(fir, LOW);   //记得关闭线圈，否则有剩余的相一直通电digitalWrite(sec, LOW);digitalWrite(thi, LOW);digitalWrite(fort, LOW);}
}

硬件连接引脚

软件参数设置分析

根据前面的描述，单极驱动时的每个脉冲的驱动角度是11.25°，所以循环中有四个脉冲，需要循环8次就是360，也就是主动齿轮转动一周
$$11.25（脉冲步进角度）\ast 4（一次循环的脉冲数）\ast 8（循环次数）=45\ast 8360$$
如果考虑减速比的情况
$$11.25\ast 4\ast x=45\ast x=360\ast 64\to x=128$$
个人测试中无意间犯了一个很搞笑的错误，这个循环次数的计算错误，因为$11.25\ast 4\ast 8=360理所当然的让循环次数8\ast 64=516得到了实际输出的角度$但是这里的减速比不再是对一个脉冲的，而是对应4个脉冲的

个人对爪极作用磁铁转子的分析

结构示意图