步进电动机控制方式 什么是步进电动机

步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。作为控制执行部件，它广泛应用于自动控制和精密机械等领域。例如，在仪器仪表、机床设备以及计算机的外围设备中（如打印机、绘图仪等），凡需要对转角进行精确控制的情况下，使用步进电机最为理想。

1.步进电机的控制原理

步进电机两个相邻磁极之间的夹角为 60 °，线圈绕过相对的两个磁极，构成一相（ A-A ' B-B ' C-C '）。磁极上有 5 个均匀分布的矩形小齿，转子上没有绕组，而有 40 个矩形小齿均匀分布在其圆周上，且相邻两个齿之间的夹角为 9 °。

当某相绕组通电时，相应的两个磁极就分别形成 N-S 极，产生磁场，并与转子形成磁路。如果这时定子的小齿与转子的小齿没有对齐，则在磁场的作用下转子将转动一定的角度，使转子齿与定子齿对齐，从而使步进电机向前“走”一步。

2.步进电机的控制方式

如果通过单片机按顺序给绕组施加有序的脉冲电流，就可以控制电机的转动，从而实现数字→角度的转换。转动的角度大小与施加的脉冲数成正比，转动的速度与脉冲频率成正比，而转动方向则与脉冲的顺序有关。以三相步进电机为例，电流脉冲的施加共有三种方式。

(1）单相三拍方式——按单相绕组施加电流脉冲

 → A → B → C → A 正转 ； 　 → A → C → B → A 反转

(2）双相三拍方式——按双相绕组施加电流脉冲

 → AB → BC → CA 正转；　→ BA → AC → CB 反转

　 （3）三相六拍方式——单相绕组和双相绕组交替施加电流脉冲

→ A → AB → B → BC → C → CA 正转； → A → AC → C → CB → B → BA 反转

单相三拍方式的每一拍步进角为 3 °，三相六拍的步进角为 1.5 °，因此，在三相六拍下，步进电机的运行平稳，但在同样的运行角度与速度下，三相六拍驱动脉冲的频率需提高一倍，对驱动开关管的开关特性要求较高。

3.步进电机的驱动方式

步进电机常用的驱动方式是全电压驱动，即在电机移步与锁步时都加载额定电压。为了防止电机过流及改善驱动特性，需加限流电阻。由于步进电机锁步时，限流电阻要消耗掉大量的功率，故限流电阻要有较大的功率容量，并且开关管也要有较高的负载能力。

步进电机的另一种驱动方式是高低压驱动，即在电机移步时，加额定后超过额定值的电压，以便在较大的电流驱动下，使电机快速移步；而在锁步时，则加低于额定值的电压，只让电机绕组流过锁步所需的电流值。（http://www.diangongwugwu.com/版权所有）这样，既可以减少限流电阻的功率消耗，又可以提高电机的运行速度，但这种驱动方式的电路要复杂一些。

驱动脉冲的分配可以使用硬件方法，即用脉冲分配器实现。现在脉冲分配器已经标准化、芯片化，市场上可以买到。但硬件方法结构复杂，成本也较高。

步进电机控制（包括控制脉冲的产生和分配）也可以使用软件方法，即用单片机实现，这样简化了电路，也降低了成本。使用单片机以软件方式驱动步进电机，不但可以通过编程方法，在一定范围内自由设定步进电机的转速、往返转动的角度以及转动次数等，而且还可以方便灵活地控制步进电机的运行状态，以满足不同用户的要求。因此，常把单片机步进电机控制电路称之为可编程步进电机控制驱动器。

　  4.步进电机的单片机控制