什么是步进电机-步进电机工作原理是什么及驱动方法-KIA MOS管
信息(xi)来(lai)源：本站 日期：2017-12-29
步(bu)(bu)进电(dian)(dian)机又(you)称脉(mai)冲(chong)电(dian)(dian)机，它是一种感应电(dian)(dian)机，涉及到机械、电(dian)(dian)机、电(dian)(dian)子及计算(suan)机等许多专业知识(shi)。步(bu)(bu)进电(dian)(dian)机作为执行元(yuan)件，是机电(dian)(dian)一体化的关键产品之(zhi)一，广泛应用(yong)在(zai)各(ge)种自动(dong)化控(kong)制系(xi)统中。随着微电(dian)(dian)子和计算(suan)机技(ji)术的发展，步(bu)(bu)进电(dian)(dian)机的需求量与日俱增，在(zai)各(ge)个国(guo)民经济(ji)领(ling)域都(dou)有应用(yong)。
步进电(dian)机是(shi)一种(zhong)将电(dian)脉冲转(zhuan)化为角位(wei)(wei)移(yi)(yi)的执行机构。其将电(dian)脉冲信号转(zhuan)变(bian)为角位(wei)(wei)移(yi)(yi)或(huo)线位(wei)(wei)移(yi)(yi)，是(shi)现代数字程序(xu)控制(zhi)系统(tong)中的主要执行元(yuan)件，应(ying)用极为广(guang)泛。
步(bu)(bu)进(jin)(jin)(jin)电(dian)(dian)(dian)机(ji)控(kong)制(zhi)(zhi)系统由步(bu)(bu)进(jin)(jin)(jin)电(dian)(dian)(dian)机(ji)控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)、步(bu)(bu)进(jin)(jin)(jin)电(dian)(dian)(dian)机(ji)驱(qu)动器(qi)(qi)、步(bu)(bu)进(jin)(jin)(jin)电(dian)(dian)(dian)机(ji)三部(bu)分组成，步(bu)(bu)进(jin)(jin)(jin)电(dian)(dian)(dian)机(ji)控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)是(shi)指挥中心，它发(fa)出信号脉(mai)冲(chong)给步(bu)(bu)进(jin)(jin)(jin)电(dian)(dian)(dian)机(ji)驱(qu)动器(qi)(qi)，而(er)步(bu)(bu)进(jin)(jin)(jin)电(dian)(dian)(dian)机(ji)驱(qu)动器(qi)(qi)把接收到信号脉(mai)冲(chong)脉(mai)冲(chong)转化为电(dian)(dian)(dian)脉(mai)冲(chong),驱(qu)动步(bu)(bu)进(jin)(jin)(jin)电(dian)(dian)(dian)机(ji)转动，控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)每发(fa)出一个信号脉(mai)冲(chong)，步(bu)(bu)进(jin)(jin)(jin)电(dian)(dian)(dian)机(ji)就旋转一个角度,它的(de)旋转是(shi)以固(gu)定的(de)角度一步(bu)(bu)一步(bu)(bu)运行的(de)。控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)可以通过(guo)控(kong)制(zhi)(zhi)脉(mai)冲(chong)数量(liang)来控(kong)制(zhi)(zhi)步(bu)(bu)进(jin)(jin)(jin)电(dian)(dian)(dian)机(ji)的(de)旋转角度，从(cong)而(er)准确定位。通过(guo)控(kong)制(zhi)(zhi)脉(mai)冲(chong)频率精确控(kong)制(zhi)(zhi)步(bu)(bu)进(jin)(jin)(jin)电(dian)(dian)(dian)机(ji)的(de)旋转速度。
通常电机(ji)的(de)(de)转(zhuan)子为永磁(ci)体，当(dang)电流(liu)流(liu)过(guo)定(ding)(ding)(ding)子绕组时，定(ding)(ding)(ding)子绕组产(chan)生一(yi)(yi)(yi)矢量(liang)磁(ci)场(chang)。该磁(ci)场(chang)会带动转(zhuan)子旋转(zhuan)一(yi)(yi)(yi)角(jiao)度(du)，使(shi)得转(zhuan)子的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)对磁(ci)场(chang)方向(xiang)与定(ding)(ding)(ding)子的(de)(de)磁(ci)场(chang)方向(xiang)一(yi)(yi)(yi)致。当(dang)定(ding)(ding)(ding)子的(de)(de)矢量(liang)磁(ci)场(chang)旋转(zhuan)一(yi)(yi)(yi)个角(jiao)度(du)。转(zhuan)子也(ye)随(sui)着(zhe)该磁(ci)场(chang)转(zhuan)一(yi)(yi)(yi)个角(jiao)度(du)。
每输(shu)(shu)入一个电(dian)脉(mai)(mai)冲(chong)，电(dian)动(dong)机(ji)(ji)(ji)转(zhuan)动(dong)一个角(jiao)度前进(jin)一步。它输(shu)(shu)出(chu)的(de)(de)角(jiao)位移(yi)与输(shu)(shu)入的(de)(de)脉(mai)(mai)冲(chong)数(shu)成正(zheng)比、转(zhuan)速与脉(mai)(mai)冲(chong)频(pin)率成正(zheng)比。改变绕(rao)组通电(dian)的(de)(de)顺(shun)序，电(dian)机(ji)(ji)(ji)就会反转(zhuan)。所(suo)以可用控(kong)(kong)制脉(mai)(mai)冲(chong)数(shu)量(liang)、频(pin)率及电(dian)动(dong)机(ji)(ji)(ji)各相绕(rao)组的(de)(de)通电(dian)顺(shun)序来控(kong)(kong)制步进(jin)电(dian)机(ji)(ji)(ji)的(de)(de)转(zhuan)动(dong)。
我们(men)一般(ban)用的(de)步进电(dian)机(ji)是(shi)这样的(de)：
结构图一般是这样的：
那么(me)(me)(me)这个AC，BD代表(biao)什(shen)么(me)(me)(me)呢(ni)(ni)？步(bu)进(jin)(jin)电机又为什(shen)么(me)(me)(me)具(ju)有以上(shang)的那些特(te)点(dian)呢(ni)(ni)？这就要从步(bu)进(jin)(jin)电机的特(te)殊结构(gou)(gou)说(shuo)起。先(xian)上(shang)一个步(bu)进(jin)(jin)电机内(nei)部(bu)的结构(gou)(gou)示意图(tu)：
先从这(zhei)个简单的(de)图(tu)分(fen)析(xi)原理(li)，图(tu)中(zhong)(zhong)有两组(zu)绕(rao)组(zu)A A-，B B-，可以看出他(ta)们分(fen)别形成的(de)磁场(chang)是(shi)相反的(de)，位置也是(shi)相对的(de)。这(zhei)2组(zu)绕(rao)组(zu)对应真(zhen)实(shi)图(tu)中(zhong)(zhong)的(de)AC和BD。
定子为(wei)铁芯(xin)，A A-，B B-绕在铁芯(xin)上，通电之后产生磁(ci)(ci)场变(bian)成电磁(ci)(ci)铁，转子为(wei)永磁(ci)(ci)体，磁(ci)(ci)场将对转自产生吸引或(huo)者(zhe)排斥。
左上(shang)图A A-吸(xi)引转(zhuan)(zhuan)子(zi)，使得转(zhuan)(zhuan)子(zi)竖直（此(ci)(ci)时(shi)只有(you)A A-通(tong)电(dian)）当B B-也通(tong)电(dian)后，B B-也产生磁场，此(ci)(ci)时(shi)转(zhuan)(zhuan)自将像A B中间区域偏转(zhuan)(zhuan)，具体(ti)偏转(zhuan)(zhuan)角度跟A B上(shang)电(dian)流大小比例(li)有(you)关(guan)。
左下图此时A A-断(duan)电，B B-继(ji)续通电，则转子被吸引到水平位置。
右(you)下图(tu)此时A A-反向(xiang)通电(dian)，B B-继续通电(dian)，则(ze)转(zhuan)(zhuan)(zhuan)自顺(shun)时针旋(xuan)转(zhuan)(zhuan)(zhuan)，重复以(yi)(yi)上过程(cheng)，则(ze)转(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)可(ke)(ke)以(yi)(yi)进(jin)行旋(xuan)转(zhuan)(zhuan)(zhuan)运动，并控制(zhi)通电(dian)的时机以(yi)(yi)及顺(shun)序(xu)，便(bian)可(ke)(ke)以(yi)(yi)达到(dao)控制(zhi)步进(jin)电(dian)机旋(xuan)转(zhuan)(zhuan)(zhuan)角度。
定子铁心：定(ding)子铁(tie)(tie)心为凸极结构，由硅钢(gang)片迭压而成(cheng)。在(zai)面向气隙的定(ding)子铁(tie)(tie)心表面有齿(chi)距相等的小(xiao)齿(chi)。
定子绕组：定子每极(ji)上套有一个集(ji)中绕(rao)组(zu)(zu)，相(xiang)(xiang)对两极(ji)的绕(rao)组(zu)(zu)串(chuan)联(lian)构成一相(xiang)(xiang)。步进电动机可以做成二相(xiang)(xiang)、三相(xiang)(xiang)、四相(xiang)(xiang)、五相(xiang)(xiang)、六(liu)相(xiang)(xiang)、八相(xiang)(xiang)等。
转子：转(zhuan)子上只有(you)齿(chi)槽没有(you)绕(rao)组，系统工作要求不同，转(zhuan)子齿(chi)数(shu)也不同。定转(zhuan)子齿(chi)形(xing)相同。
当步(bu)(bu)进(jin)电(dian)(dian)机(ji)切换一次(ci)定子绕组的(de)激磁(ci)电(dian)(dian)流时，转(zhuan)(zhuan)(zhuan)子就旋(xuan)(xuan)转(zhuan)(zhuan)(zhuan)一个固定角度(du)即步(bu)(bu)距(ju)(ju)角。步(bu)(bu)距(ju)(ju)角一般由切换的(de)相电(dian)(dian)流产生的(de)旋(xuan)(xuan)转(zhuan)(zhuan)(zhuan)力矩得到，所以需(xu)要每相极数是偶(ou)数。步(bu)(bu)进(jin)电(dian)(dian)机(ji)通(tong)(tong)常都为两(liang)相以上的(de)，当然也有一些(xie)特殊的(de)只有一个线(xian)(xian)圈的(de)单相步(bu)(bu)进(jin)电(dian)(dian)机(ji)。虽说单相，实为一个线(xian)(xian)圈产生的(de)磁(ci)通(tong)(tong)方向(xiang)交互反(fan)转(zhuan)(zhuan)(zhuan)而驱动(dong)转(zhuan)(zhuan)(zhuan)子转(zhuan)(zhuan)(zhuan)动(dong)。实用的(de)步(bu)(bu)进(jin)电(dian)(dian)机(ji)的(de)相数有单相、两(liang)相、三相、四相、五相。
现在使用的(de)步进(jin)电机大部分(fen)用永磁(ci)转(zhuan)子。普遍使用永久磁(ci)铁(tie)的(de)原因是效(xiao)率高(gao)，分(fen)辨率高(gao)等优点。以(yi)下以(yi)介绍永磁(ci)转(zhuan)子为(wei)主。
步(bu)进(jin)电机(ji)(ji)分(fen)辨率（一圈的(de)(de)(de)步(bu)数，360°除以步(bu)距(ju)角(jiao)）越高，位置(zhi)精度越高。为(wei)(wei)(wei)了得(de)到高分(fen)辨率，设计(ji)的(de)(de)(de)极(ji)数要(yao)多。PM型(xing)转(zhuan)子(zi)(zi)为(wei)(wei)(wei)N与(yu)S极(ji)在转(zhuan)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)铁心外表面上交互等节(jie)距(ju)放置(zhi)，转(zhuan)子(zi)(zi)极(ji)数为(wei)(wei)(wei)N极(ji)与(yu)S极(ji)数之(zhi)和(he)，为(wei)(wei)(wei)简化讲解，假设极(ji)对数为(wei)(wei)(wei)1。此处确定转(zhuan)子(zi)(zi)为(wei)(wei)(wei)永久(jiu)磁铁的(de)(de)(de)步(bu)进(jin)电机(ji)(ji)的(de)(de)(de)步(bu)距(ju)角(jiao)θs由下式表示，其中Nr为(wei)(wei)(wei)转(zhuan)子(zi)(zi)极(ji)对数，P为(wei)(wei)(wei)定子(zi)(zi)相数，θs=180°/PNr上式的(de)(de)(de)物理(li)含义(yi)如下：
转子旋转一(yi)周的(de)机(ji)械(xie)角(jiao)度为360。,如用极数(shu)2Nr去除，相(xiang)当于一(yi)个极所占的(de)机(ji)械(xie)角(jiao)度即180°/Nr。这(zhei)就(jiu)(jiu)是说，一(yi)个极的(de)机(ji)械(xie)角(jiao)度用定子相(xiang)数(shu)去分割就(jiu)(jiu)得(de)到(dao)步(bu)距角(jiao)，此概念如下图所示(shi)。
由式θs=180°/PNr可知，步距角越小，分辨(bian)(bian)(bian)率越高(gao)，因此要提高(gao)步进电机的(de)(de)(de)分辨(bian)(bian)(bian)率，就要增加转子(zi)极对(dui)数或采用(yong)定(ding)子(zi)相数P较多(duo)(duo)的(de)(de)(de)多(duo)(duo)相式方法。而Nr的(de)(de)(de)增加受到机械加工的(de)(de)(de)限(xian)制(zhi)，所以(yi)要制(zhi)造高(gao)分辨(bian)(bian)(bian)率的(de)(de)(de)步进电机需要两种方法并用(yong)才行。 公式如(ru)下：
步进(jin)电(dian)(dian)机(ji)需要(yao)使用(yong)专用(yong)的步进(jin)电(dian)(dian)机(ji)驱(qu)动(dong)器驱(qu)动(dong)，驱(qu)动(dong)器由(you)脉冲发生(sheng)控(kong)制单(dan)元、功率驱(qu)动(dong)单(dan)元、保(bao)护单(dan)元等组成(cheng)。功率驱(qu)动(dong)单(dan)元将脉冲发生(sheng)控(kong)制单(dan)元生(sheng)成(cheng)的脉冲放大，与步进(jin)电(dian)(dian)机(ji)直接耦合，属于步进(jin)电(dian)(dian)机(ji)与微控(kong)制器的功率接口(kou)。
控(kong)制(zhi)指令单元(yuan)，接(jie)收脉冲(chong)(chong)与方向(xiang)(xiang)信号，对(dui)(dui)应(ying)的(de)脉冲(chong)(chong)发(fa)生控(kong)制(zhi)单元(yuan)对(dui)(dui)应(ying)生成(cheng)一组相应(ying)相数的(de)脉冲(chong)(chong)，经过功率驱(qu)动单元(yuan)后送到步进(jin)电(dian)机，步进(jin)电(dian)机在对(dui)(dui)应(ying)方向(xiang)(xiang)上转过一个步距(ju)角(jiao)。 驱(qu)动器的(de)脉冲(chong)(chong)给定方式决定了步进(jin)电(dian)机运行方式，如下(xia)：
（1）m相单m拍运行
（2）m相(xiang)双(shuang)m拍运(yun)行(xing)
（3）m相单(dan)、双m拍运行
（4）细分驱(qu)动，需要驱(qu)动器给出不(bu)同幅值的驱(qu)动信号(hao)
步进电(dian)(dian)(dian)机有一(yi)些重(zhong)要的(de)技(ji)术(shu)数据(ju)，如最(zui)大静(jing)(jing)转(zhuan)矩、起(qi)动(dong)频(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)、运行(xing)频(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)等。一(yi)般来说步距(ju)角越小，电(dian)(dian)(dian)机最(zui)大静(jing)(jing)转(zhuan)矩越大，则起(qi)动(dong)频(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)和运行(xing)频(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)越高(gao)，所以运行(xing)方式中强调了细(xi)分(fen)驱动(dong)技(ji)术(shu)，该方式提高(gao)了步进电(dian)(dian)(dian)机的(de)转(zhuan)动(dong)力矩和分(fen)辨率(lv)(lv)，完(wan)全消除了电(dian)(dian)(dian)机的(de)低频(pin)(pin)(pin)振荡。所以细(xi)分(fen)驱动(dong)器驱动(dong)性能优与其他类型驱动(dong)器。
目前常用的有三种步进电机：
(1)反应式步进电机(VR)。反(fan)应式步进电机(ji)结(jie)构简单，生(sheng)产成本低，步距角小(xiao)；但动(dong)态性能差。
(2)永磁式步进电机(PM)。永磁式步进电(dian)机出力大，动态性能好；但步距角大。
(3)混合式步进电机(HB)。混合式(shi)步进电(dian)(dian)机综(zong)合了(le)反应式(shi)、永磁式(shi)步进电(dian)(dian)动(dong)(dong)机两者的优(you)点，它(ta)的步距角小，出(chu)力大，动(dong)(dong)态性能好，是目前(qian)性能最高的步进电(dian)(dian)动(dong)(dong)机。它(ta)有(you)时也称作永磁感应子式(shi)步进电(dian)(dian)动(dong)(dong)机。
反应式步(bu)进电机（VR），是一(yi)种传统(tong)的步(bu)进电机，由(you)磁(ci)性转子铁芯通(tong)过与由(you)定(ding)子产(chan)生的脉(mai)冲(chong)电磁(ci)场相互作(zuo)用而(er)产(chan)生转动。
反应式步进电(dian)(dian)机工作原理比(bi)较简单，转(zhuan)子上均(jun)匀分(fen)布着很多(duo)小(xiao)齿(chi)，定(ding)(ding)子齿(chi)有(you)三个励磁绕阻，其几何轴线(xian)依次(ci)分(fen)别与转(zhuan)子齿(chi)轴线(xian)错(cuo)开。电(dian)(dian)机的(de)位置(zhi)和(he)速度由(you)导电(dian)(dian)次(ci)数（脉(mai)冲数）和(he)频率成一一对(dui)应关系。而方向(xiang)由(you)导电(dian)(dian)顺序决定(ding)(ding)。
永(yong)磁式步进电(dian)机（PM），是由磁性转子(zi)铁芯通过(guo)与由定子(zi)产生(sheng)的脉冲电(dian)磁场相互作用而产生(sheng)转动的一(yi)种设备。
永(yong)磁式步(bu)进(jin)电(dian)机(ji)一般为两相(xiang)，转矩和体积(ji)较小(xiao)，步(bu)进(jin)角一般为7.5度(du)(du)或15度(du)(du)，对7.5度(du)(du)步(bu)矩而言(yan)，典(dian)型的极数为24。电(dian)机(ji)里(li)有转子(zi)和定子(zi)两部分：可(ke)以是(shi)(shi)定子(zi)是(shi)(shi)线(xian)圈(quan)，转子(zi)是(shi)(shi)永(yong)磁铁；也可(ke)以是(shi)(shi)定子(zi)是(shi)(shi)永(yong)磁铁，转子(zi)是(shi)(shi)线(xian)圈(quan)。
在这(zhei)种电机(ji)里(li)(li)(li)，定子(zi)(zi)齿(chi)或爪极由在定子(zi)(zi)线圈里(li)(li)(li)流过的(de)(de)电流产生不同极性(xing)的(de)(de)磁场。若两(liang)个定子(zi)(zi)段(duan)里(li)(li)(li)的(de)(de)转子(zi)(zi)磁化(hua)状态(tai)是对齐的(de)(de)，则(ze)两(liang)段(duan)里(li)(li)(li)的(de)(de)定子(zi)(zi)齿(chi)将错(cuo)开l／4齿(chi)距(ju)。观看A段(duan)里(li)(li)(li)转子(zi)(zi)磁极和定子(zi)(zi)齿(chi)的(de)(de)位(wei)置关系。因为(wei)B段(duan)里(li)(li)(li)的(de)(de)定子(zi)(zi)齿(chi)相(xiang)对A段(duan)里(li)(li)(li)的(de)(de)齿(chi)错(cuo)开l／4齿(chi)距(ju)，故转子(zi)(zi)将在同一方向进(jin)一步受到驱(qu)动。
比如当电(dian)(dian)机的转(zhuan)子(zi)为永(yong)磁体(ti)，电(dian)(dian)流(liu)流(liu)过定子(zi)绕组时，定子(zi)绕组会(hui)产生(sheng)一(yi)(yi)(yi)矢量磁场(chang)。磁场(chang)就(jiu)会(hui)带动转(zhuan)子(zi)旋转(zhuan)一(yi)(yi)(yi)个(ge)角度，使(shi)得(de)转(zhuan)子(zi)的一(yi)(yi)(yi)对磁场(chang)方向与定子(zi)的磁场(chang)方向一(yi)(yi)(yi)致(zhi)。当定子(zi)的矢量磁场(chang)旋转(zhuan)一(yi)(yi)(yi)个(ge)角度。
转(zhuan)(zhuan)(zhuan)子也随着该磁场转(zhuan)(zhuan)(zhuan)一(yi)个(ge)角度。每输入(ru)一(yi)个(ge)电(dian)脉冲，电(dian)动机转(zhuan)(zhuan)(zhuan)动一(yi)个(ge)角度前进一(yi)步(bu)。它输出的角位移与输入(ru)的脉冲数成正比、转(zhuan)(zhuan)(zhuan)速与脉冲频(pin)率(lv)(lv)成正比。若改(gai)变绕(rao)组通电(dian)的顺序，电(dian)机就会反转(zhuan)(zhuan)(zhuan)。因(yin)此可用控(kong)制(zhi)(zhi)脉冲数量(liang)、频(pin)率(lv)(lv)及电(dian)动机各相(xiang)绕(rao)组的通电(dian)顺序来控(kong)制(zhi)(zhi)步(bu)进电(dian)机的转(zhuan)(zhuan)(zhuan)动。
当电(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)流(liu)(liu)过(guo)定(ding)子(zi)绕(rao)组(zu)时，定(ding)子(zi)绕(rao)组(zu)产(chan)生一(yi)(yi)(yi)矢(shi)量磁(ci)(ci)场(chang)。该磁(ci)(ci)场(chang)会(hui)带动转(zhuan)(zhuan)子(zi)旋转(zhuan)(zhuan)一(yi)(yi)(yi)角(jiao)度(du)，使得转(zhuan)(zhuan)子(zi)的(de)一(yi)(yi)(yi)对磁(ci)(ci)场(chang)方向与定(ding)子(zi)的(de)磁(ci)(ci)场(chang)方向一(yi)(yi)(yi)致。当定(ding)子(zi)的(de)矢(shi)量磁(ci)(ci)场(chang)旋转(zhuan)(zhuan)一(yi)(yi)(yi)个角(jiao)度(du)。转(zhuan)(zhuan)子(zi)也随(sui)着该磁(ci)(ci)场(chang)转(zhuan)(zhuan)一(yi)(yi)(yi)个角(jiao)度(du)。每(mei)输入一(yi)(yi)(yi)个电(dian)(dian)(dian)(dian)脉(mai)冲，电(dian)(dian)(dian)(dian)动机转(zhuan)(zhuan)动一(yi)(yi)(yi)个角(jiao)度(du)前(qian)进一(yi)(yi)(yi)步(bu)。它(ta)输出的(de)角(jiao)位(wei)移与输入的(de)脉(mai)冲数(shu)(shu)成(cheng)正比、转(zhuan)(zhuan)速(su)与脉(mai)冲频(pin)率(lv)成(cheng)正比。改变绕(rao)组(zu)通电(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)顺(shun)序(xu)，电(dian)(dian)(dian)(dian)机就会(hui)反转(zhuan)(zhuan)。所以可用控(kong)制脉(mai)冲数(shu)(shu)量、频(pin)率(lv)及电(dian)(dian)(dian)(dian)动机各相绕(rao)组(zu)的(de)通电(dian)(dian)(dian)(dian)顺(shun)序(xu)来控(kong)制步(bu)进电(dian)(dian)(dian)(dian)机的(de)转(zhuan)(zhuan)动。
混合(he)式步(bu)(bu)进(jin)是指(zhi)混合(he)了永磁式和反应(ying)式的优(you)点。它(ta)又分为两相(xiang)、三相(xiang)和五(wu)相(xiang)：两相(xiang)步(bu)(bu)进(jin)角一般为1.8度(du)而五(wu)相(xiang)步(bu)(bu)进(jin)角一般为 0.72度(du)，混合(he)式步(bu)(bu)进(jin)电机随着相(xiang)数（通电绕(rao)组数）的增加(jia)，步(bu)(bu)进(jin)角减(jian)小，精度(du)提高，这种步(bu)(bu)进(jin)电机的应(ying)用最为广泛。
性能：
a. 控制精度：步进(jin)电机的(de)相数和(he)拍数越(yue)多(duo)，它的(de)精确(que)度就(jiu)越(yue)高。
b. 低频特性：步(bu)进电机(ji)在(zai)低速时易出(chu)现低频振动现象，当它工作在(zai)低速时一般采用阻尼技术或细(xi)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(xia)(xia)降，高速时会急剧下(xia)(xia)降。
d. 过载能力：步进(jin)电机不(bu)具备过载能力。
e. 运行性能：步进电机的控(kong)制为开环控(kong)制，启(qi)动频率过(guo)高或负载过(guo)大(da)易丢步或堵转的现象(xiang)，停止(zhi)时转速(su)过(guo)高易出现过(guo)冲现象(xiang)。
f. 速度响应性能：步进电机(ji)从静止加速(su)到(dao)工作(zuo)转速(su)需要上百毫(hao)秒(miao)。
上面(mian)介绍那么多关于步进电机的知识(shi)，大家是不是感觉(jue)跟我们前几(ji)期(qi)介绍过的伺服电机功(gong)能上是否很相似(si)呢，这(zhei)里小编为(wei)您答疑(yi)解惑。
步(bu)进电(dian)机(ji)是一种离散运(yun)动的(de)装(zhuang)置(zhi)，它和(he)现代数(shu)(shu)字(zi)控制(zhi)技(ji)术有着本质的(de)联系。在目前(qian)国内的(de)数(shu)(shu)字(zi)控制(zhi)系统中，步(bu)进电(dian)机(ji)的(de)应(ying)用(yong)十分广泛。随着全数(shu)(shu)字(zi)式交流伺服系统的(de)出现，交流伺服电(dian)机(ji)也越(yue)来(lai)越(yue)多地应(ying)用(yong)于数(shu)(shu)字(zi)控制(zhi)系统中。
为了适应数字控(kong)制(zhi)(zhi)的发展趋势(shi)，运动控(kong)制(zhi)(zhi)系统中(zhong)大多采用步进(jin)电(dian)机或全数字式交(jiao)流伺服电(dian)机作为执(zhi)行电(dian)动机。虽(sui)然两(liang)者在(zai)位置控(kong)制(zhi)(zhi)方(fang)式上十分相(xiang)似（脉冲串和方(fang)向信号），但(dan)在(zai)使用性能和应用场合(he)上存在(zai)着较大的差异(yi)。
步(bu)进电机控制齿轮泵(beng)也可以(yi)实现精(jing)确(que)计量。齿轮泵(beng)在输送粘稠体方面得到了广泛(fan)的应用，例(li)如糖浆、豆沙、白(bai)酒、油料、番茄酱(jiang)等的输送。
齿(chi)轮泵(beng)计(ji)量(liang)是靠(kao)一对(dui)齿(chi)轮啮合转动计(ji)量(liang)的，物料(liao)通过齿(chi)与齿(chi)的空(kong)间被强制(zhi)从(cong)进料(liao)口送到出料(liao)口。动力来自步进电(dian)机，步进电(dian)机转动的位(wei)置(zhi)及(ji)速度(du)由可编程控制(zhi)器控制(zhi)，计(ji)量(liang)精度(du)高于活塞泵(beng)的计(ji)量(liang)精度(du)。
步(bu)(bu)进电(dian)(dian)机适于在低速(su)下(xia)运行，当速(su)度加快时(shi)，步(bu)(bu)进电(dian)(dian)机的(de)噪(zao)声会明显(xian)加大，其它经济指标会显(xian)著下(xia)降。对于转速(su)比(bi)较高(gao)的(de)齿(chi)(chi)轮(lun)泵来说，选用升速(su)结构(gou)比(bi)较好。我们在粘稠体包装机上开始采用的(de)是步(bu)(bu)进电(dian)(dian)机直联齿(chi)(chi)轮(lun)泵的(de)结构(gou)，结果噪(zao)声难以避免，可靠性下(xia)降。
后(hou)来采(cai)用(yong)直齿(chi)轮升速的办法，降低了(le)步进(jin)电机(ji)的速度，噪声得(de)到了(le)控制，可靠性也有所提高，计量度得(de)到了(le)保证。
在制(zhi)袋、充填、封口(kou)为一体的包装(zhuang)机(ji)中，要(yao)求包装(zhuang)用(yong)塑(su)料(liao)薄(bo)膜定(ding)位定(ding)长供给(ji)，无论间歇供给(ji)还是连续供给(ji)，都可(ke)(ke)以(yi)用(yong)步进电(dian)机(ji)来可(ke)(ke)靠完成。采用(yong)步进电(dian)机(ji)与拉带滚轮直(zhi)接连接拉带，不(bu)仅结(jie)构(gou)得到了(le)简化(hua)，而且调节(jie)极为方便，只要(yao)通过控制(zhi)面板上的按钮就可(ke)(ke)以(yi)实(shi)现，这样(yang)既节(jie)省了(le)调节(jie)时(shi)间，又(you)节(jie)约了(le)包装(zhuang)材料(liao)。
在间歇式包(bao)(bao)装机中，包(bao)(bao)装材(cai)料(liao)的(de)供送控制可以(yi)采(cai)用(yong)两种(zhong)模(mo)式：袋长控制模(mo)式和色标(biao)控制模(mo)式 。袋长控制模(mo)式适用(yong)于(yu)不带色标(biao)的(de)包(bao)(bao)装膜，通过预(yu)先(xian)设定步进(jin)电机转速的(de)方法(fa)实现，转空比的(de)设定通过拨码开关就(jiu)可以(yi)实现。
色标模(mo)式配(pei)备有(you)光电开(kai)关(guan)，光电开(kai)关(guan)检测色标的位置，当检测到(dao)(dao)色标时，发出控制开(kai)关(guan)信(xin)号，步(bu)进电机接到(dao)(dao)信(xin)号后，停止(zhi)转动，延时一定(ding)时间后，再转动供膜，周(zhou)而(er)复始，保证按照(zhao)色标的位置定(ding)长供膜。
横封轮(lun)(lun)每转一周(zhou)的(de)(de)总时间与横封所需(xu)要的(de)(de)时间都(dou)是恒定的(de)(de)，要满足(zu)速(su)度(du)(du)同步的(de)(de)要求(qiu)，可以(yi)将步进(jin)电机一周(zhou)内的(de)(de)转速(su)分(fen)成两部(bu)分(fen)，一部(bu)分(fen)首先满足(zu)速(su)度(du)(du)同步的(de)(de)要求(qiu)，而另外(wai)空载(zai)的(de)(de)部(bu)分(fen)满足(zu)一周(zhou)总时间的(de)(de)要求(qiu)。为了实现(xian)(xian)良(liang)好的(de)(de)封口质量(liang)，还(hai)可以(yi)通过(guo)步进(jin)电机对横封轮(lun)(lun)实现(xian)(xian)非衡速(su)的(de)(de)控制(zhi)模式(shi)，就是在横封的(de)(de)每一点上都(dou)实现(xian)(xian)速(su)度(du)(du)同步。
由于(yu)步进电(dian)机(ji)(ji)独特的优点，步进电(dian)机(ji)(ji)是将电(dian)脉(mai)(mai)(mai)冲信号转(zhuan)变为角位移(yi)或线位移(yi)的开环控(kong)制元件。在非(fei)超载(zai)的情况下。电(dian)机(ji)(ji)的转(zhuan)速、停止的位置(zhi)只取决于(yu)脉(mai)(mai)(mai)冲信号的频率(lv)和(he)脉(mai)(mai)(mai)冲数，而(er)不受负载(zai)变化的影响，即(ji)给电(dian)机(ji)(ji)加(jia)一个(ge)脉(mai)(mai)(mai)冲信号。
电(dian)(dian)机(ji)(ji)(ji)(ji)则(ze)转(zhuan)(zhuan)过一(yi)个步距角。这一(yi)线性(xing)关系的存(cun)在，加(jia)上步进电(dian)(dian)机(ji)(ji)(ji)(ji)只有(you)周期(qi)性(xing)的误(wu)差而无累积误(wu)差等(deng)特点。使得在速度、位(wei)置等(deng)控制(zhi)领域用步进电(dian)(dian)机(ji)(ji)(ji)(ji)来控制(zhi)变的非常的简单。作(zuo)为(wei)一(yi)种把数(shu)字(zi)电(dian)(dian)脉(mai)冲信号转(zhuan)(zhuan)换成(cheng)机(ji)(ji)(ji)(ji)械角位(wei)移的机(ji)(ji)(ji)(ji)电(dian)(dian)元件。
步进电机具有控制(zhi)简单，功率大(da)，维护容易，定位精度高(gao)，可靠(kao)性(xing)好，体积小，骄动(dong)系(xi)统多达32种选择。并且价格低，无(wu)累(lei)积位置误差，可自锁，控制(zhi)成本低等特点(dian)而得到广泛应(ying)用，再加上利用现(xian)在比(bi)较成熟的微机技术中单片(pian)机的应(ying)用控制(zhi)。可以(yi)轻松实现(xian)自动(dong)控制(zhi)，以(yi)上特点(dian)完全符合微拖的要(yao)求(qiu)。并且可以(yi)实现(xian)矿井提升系(xi)统的自动(dong)控制(zhi)，实现(xian)无(wu)人值守(shou)提升系(xi)统。
矿井(jing)提(ti)升(sheng)中步进(jin)电(dian)(dian)机(ji)(ji)的控制(zhi)过程是这样的，首(shou)先提(ti)升(sheng)机(ji)(ji)减速(su)接(jie)(jie)近爬行阶段，速(su)度降(jiang)至(zhi)3m／s左右时。由自动控制(zhi)系统(tong)自动接(jie)(jie)通(tong)(tong)电(dian)(dian)磁阀(fa)(fa)。电(dian)(dian)磁阀(fa)(fa)杆在电(dian)(dian)磁力的作用下(xia)克服(fu)阀(fa)(fa)杆下(xia)端弹簧(huang)的弹力下(xia)移，使压缩空气由A腔(qiang)进(jin)入(ru)B腔(qiang)，通(tong)(tong)过减速(su)器的空心轴进(jin)入(ru)气囊(nang)离合器。使微拖(tuo)装置与主机(ji)(ji)连接(jie)(jie)起来。
当速度继续(xu)降(jiang)至(zhi)爬(pa)行速度时。通过控制电(dian)路切断主电(dian)动(dong)机(ji)动(dong)力制动(dong)电(dian)源(yuan)，提升机(ji)改由(you)步(bu)进(jin)电(dian)机(ji)拖动(dong)进(jin)行平(ping)稳的低速爬(pa)行。提升容器到达终点，进(jin)行卸载时，控制电(dian)路使电(dian)磁阀断电(dian)，步(bu)进(jin)电(dian)机(ji)与(yu)主机(ji)脱离，完(wan)成一次爬(pa)行过程，接下(xia)来(lai)进(jin)行下(xia)一周期的工作(zuo)。通过改进(jin)，大大提高卸载时事故的发生率，提高煤(mei)(mei)矿生产(chan)(chan)的安全，并且为煤(mei)(mei)矿后(hou)来(lai)进(jin)行自动(dong)化生产(chan)(chan)建(jian)立基础。
许多汽车制(zhi)(zhi)动(dong)(dong)元件的(de)检(jian)测，例如液(ye)压制(zhi)(zhi)动(dong)(dong)系中(zhong)制(zhi)(zhi)动(dong)(dong)主缸(gang)(gang)助力器总成(cheng)的(de)检(jian)测，气(qi)压制(zhi)(zhi)动(dong)(dong)系中(zhong)气(qi)制(zhi)(zhi)动(dong)(dong)阀的(de)检(jian)测，在测试系统(tong)中(zhong)需(xu)(xu)要用到(dao)电(dian)机推(tui)动(dong)(dong)滚(gun)(gun)珠丝杠来模拟在实际(ji)汽车制(zhi)(zhi)动(dong)(dong)时踩下(xia)制(zhi)(zhi)动(dong)(dong)踏板进行制(zhi)(zhi)动(dong)(dong)的(de)过程，滚(gun)(gun)珠丝杠推(tui)动(dong)(dong)主缸(gang)(gang)或者制(zhi)(zhi)动(dong)(dong)阀使其达到(dao)汽车制(zhi)(zhi)动(dong)(dong)时所需(xu)(xu)要的(de)各(ge)种(zhong)工作状(zhuang)态，以(yi)便来测试各(ge)种(zhong)性能。
而步进电(dian)机(ji)由(you)于角位移(yi)与输入脉冲严(yan)格(ge)成正比关系(xi)，在其运动过(guo)程(cheng)中(zhong)没有累计误差，跟随性(xing)良(liang)好，因(yin)此(ci)选择步进电(dian)机(ji)是(shi)汽车制动元件测(ce)试系(xi)统中(zhong)性(xing)能较好的执(zhi)行元件。系(xi)统硬件组(zu)成有位移(yi)传感器，力传感器，步进电(dian)机(ji)；控(kong)制核心(xin)采用工(gong)控(kong)机(ji)和数据采集(ji)卡。
步进(jin)(jin)电机(ji)通过联轴器(qi)驱动滚珠丝杠(gang)组成加力(li)装置，力(li)传感器(qi)安装在丝杠(gang)顶杆前端，用于测(ce)量(liang)步进(jin)(jin)电机(ji)输出力(li)矩(ju)“被(bei)测(ce)试件输入力(li)”的(de)大小，数(shu)(shu)据经(jing)由(you)A／D转换送工控(kong)机(ji)处理，工控(kong)机(ji)控(kong)制(zhi)步进(jin)(jin)电机(ji)的(de)启动、前进(jin)(jin)、后退、停止，并按(an)测(ce)试程(cheng)序控(kong)制(zhi)前进(jin)(jin)和后退的(de)速度，同时(shi)由(you)位移传感器(qi)测(ce)量(liang)出步进(jin)(jin)电机(ji)的(de)位移量(liang)，并将力(li)和位移的(de)相应(ying)数(shu)(shu)据通过显示器(qi)表示出来，根据相关行业标准来判断气制(zhi)动阀的(de)合(he)格与(yu)否。
一般(ban)采用软件(jian)延时(shi)(shi)(shi)的(de)(de)方法来对(dui)步进(jin)电机(ji)的(de)(de)运行(xing)速度、步数及方向(xiang)进(jin)行(xing)控制，根据(ju)计(ji)(ji)算机(ji)所发出脉冲的(de)(de)频率和(he)数量所需的(de)(de)时(shi)(shi)(shi)间来设计(ji)(ji)一个子程序(xu)(xu)，该(gai)子程序(xu)(xu)包(bao)含一定的(de)(de)指(zhi)令，设计(ji)(ji)者通常要(yao)对(dui)这些指(zhi)令的(de)(de)执行(xing)时(shi)(shi)(shi)间进(jin)行(xing)严密的(de)(de)计(ji)(ji)算或者精确(que)的(de)(de)测试，以便确(que)定延时(shi)(shi)(shi)时(shi)(shi)(shi)间是(shi)否符合要(yao)求，每当子程序(xu)(xu)结束后，可以执行(xing)下面的(de)(de)操作(zuo)。
采用(yong)(yong)软(ruan)件(jian)延时(shi)方(fang)式时(shi)，CPU一直被占用(yong)(yong)，CPU利(li)用(yong)(yong)率低，这在许多场合(he)是非常不利(li)的。因此(ci)需要重新设(she)计(ji)对步进(jin)电机的控制(zhi)程(cheng)序，采用(yong)(yong)PCL-812PG数据采集卡(ka)，利(li)用(yong)(yong)812PG卡(ka)中自(zi)带可编程(cheng)计(ji)数／定(ding)时(shi)器8254及(ji)其他逻辑电路器件(jian)设(she)计(ji)一种步进(jin)电机控制(zhi)方(fang)式，仅需要几条简单的指令就可以产生具(ju)有一定(ding)频率和数目的脉冲(chong)信(xin)号。
可编(bian)程的(de)(de)硬件定(ding)(ding)(ding)时(shi)器直(zhi)接对(dui)系统时(shi)钟脉(mai)冲或(huo)某(mou)一固定(ding)(ding)(ding)频(pin)率(lv)的(de)(de)时(shi)钟脉(mai)冲进行计数(shu)(shu)，计数(shu)(shu)值则由编(bian)程决定(ding)(ding)(ding)当计数(shu)(shu)到预定(ding)(ding)(ding)的(de)(de)脉(mai)冲数(shu)(shu)时(shi)，给出定(ding)(ding)(ding)时(shi)时(shi)间到的(de)(de)信号，得到所需(xu)的(de)(de)延时(shi)时(shi)间或(huo)定(ding)(ding)(ding)时(shi)间隔，由于计数(shu)(shu)的(de)(de)初(chu)始值由编(bian)程决定(ding)(ding)(ding)，因而在(zai)不改动硬件的(de)(de)情况下，只通过程序的(de)(de)变化即(ji)可满(man)足(zu)不同的(de)(de)定(ding)(ding)(ding)时(shi)和计数(shu)(shu)要求，因此使用(yong)很方便。
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