步进电机的介绍及工作原理

Word步进电机的介绍及工作原理1.1（步进电机）的介绍

步进电机的控制是通过程序产生控制脉冲，驱动硬件电路。

在不超载的情况下（电机）的转速和停止位置只取决于脉冲（信号）的频率和数量;

步进电机的脉冲与步进旋转的角度成正比，脉冲的频率与步进的转速成正比，所以可以很好的从源头控制信号的输出;且步进电机只有周期性的误差，使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。

1.2（工作原理）

通常步进电机的转子为永磁体，当（电流）流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。磁场会带动转子旋转一定的角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转步距角。

每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。

它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。

改变绕组通电的顺序，电机就会反转。

所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。

1.3静态指标

相数︰步进电机中线圈的组数，相数决定步距角，两相步进电机步距角为1.8°，三相的步进电机步距角为1.5°，相数越多的步进电机，其步距角就越小。

拍数︰完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。

步距角:一个脉冲信号所对应的电机转动的角度，可以简单理解为一个脉冲信号驱动的角度，电机上都有写，一般42步进电机的步距角为1.8°

定位转矩:电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波以及（机械）误差造成的)。

静转矩:电机在额定静态电压作用下，电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。此力矩是衡量电机体积的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。

1.4动态指标

·步距角精度︰步进电机转动一个步距角度的理论值与实际值的误差。用百分比表示∶误差/步距角*100%。

·失步:电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。也可以叫做丢步，一般都是因负载太大或者是频率过快。

·失调角︰转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。

·最大空载起动频率:在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率。·最大空载的运行频率:电机不带负载的最高转速频率。

·运行转矩特性︰电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流（而非静态电流)，平均电流越大，电机输出力矩越大，即电机的频率特性越硬。

·电机正反转控制:通过改变通电顺序而改变电机的正反转。

1.5主要特点

1.步进电机的精度大概为步距角的3-5%，且不会积累

2.步进电机的外表允许的最高温度:一般步进电机会因外表温度过高而产生磁性减小，从而会导致力矩较小，一般来说磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200

度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。

3.步进电机的转矩与速度成反比，速度越快力矩越小。

4.低速时步进电机可以正常启动，高速时不会启动，并伴有啸叫声。步进电机的空载启动频率是固定的，如果高于这个频率电机不能被启动并且会产生丢步或者堵转。

1.6控制器，驱动器，步进电机之间的关系

控制器输出脉冲信号，就可以间接的控制步进电机旋转，那么问题来了，控制器都有什么方式来输出脉冲信号：

两种方式:

1)利用定时中断输出脉冲，但是间隔的延时会影响其他主程序的进程，当控制多个电机的时