电机基础

树莓派可以通过各类驱动板控制不同类型的电机，常见的有直流电机和步进电机。本文件对二者做一个简要介绍，帮助初学者了解它们的特性和应用场景。

直流电机

直流电机（DC Motor）以连续旋转的方式工作，输入电压越高转速越快。由于启动和停止都比较迅速，通常用于小车驱动、风扇等需要持续旋转的场合。直流电机本身只能简单地正转或反转，如需调节速度或方向，通常要配合 H 桥电路或专门的驱动板，例如 L298N、TB6612 等。

控制要点：

• 通过 PWM 调节转速，脉宽占空比越高，电机转速越快。
• 如需反转，需要改变电机两端的电压极性，通常由驱动芯片完成。
• 电机启动时会产生较大的浪涌电流，建议使用额外的电源而非直接从树莓派 GPIO 取电。

步进电机

步进电机（Stepper Motor）通过分步驱动产生可控的角度位移，常用于需要精确定位的场合，例如机械臂、3D 打印机或摄像平台。根据绕组连接方式不同，可分为单极型与双极型，常见的驱动板有 ULN2003、A4988 等。

单极步进电机

单极电机的每相线圈中都带有中心抽头，因而通常有 5 或 6 根引线。经典型号如 28BYJ-48，可搭配 ULN2003 驱动板。

• 驱动板提供达林顿管阵列，可直接连接树莓派的 4 个控制引脚。
• 中心抽头与电源相连，适合电流较小、成本较低的场合。

双极步进电机

双极电机没有中心抽头，一般只有 4 根引线，需要完整的 H 桥驱动。常配合 A4988、DRV8825 等模块。

• 模块具备电流限制及细分步进功能，可提供更高的扭矩与更平滑的运动。
• 适用于 3D 打印机、CNC 等对动力有较高要求的设备。

控制要点：

• 按固定顺序激励线圈即可得到稳定步进，每一步的角度通常为 1.8° 或 0.9° 等固定值。
• 可以通过细分驱动获得更高的角度分辨率，但会牺牲扭矩。
• 与直流电机相比，步进电机在高速时扭矩会明显下降，因此应根据负载选择合适的驱动电压和细分设置。

小结

直流电机适合需要高速连续旋转的应用；步进电机适合需要精准控制位置或速度的场合。在使用树莓派控制电机时，务必通过合适的驱动电路隔离 GPIO 与高电流设备，以免对树莓派造成损害。