学习必备 欢迎下载 *1、发现步进电机定位不准怎么办 在调机过程中发现定位不准现象怎么办？把它拿下来呗!没什么可谈的是吧！一般有以下几方面原因引起： 1、 改变方向时丢脉冲，表现为往任何一个方向都准，但一改变方向就累计偏差，并且次数越多偏得越多； 2、 初速度太高，加速度太大，引起有时丢步； 3、 在用同步带的场合软件补偿太多或太少； 4、 马达力量不够； 5、 控制器受干扰引起误动作； 6、 驱动器受干扰引起； 7、 软件缺陷； 针对以上问题分析如下： 1）一般的步进驱动器对方向和脉冲信号都有一定的要求，如：方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿（不同的驱动器要求不一样）到来前数微秒被确定，否则会有一个脉冲所运转的角度与实际需要的转向相反，最后故障现象表现为越走越偏，细分越小越明显，解决办法主要用软件改变发脉冲的逻辑或加延时 2） 由于步进电机特点决定初速度不能太高， 尤其带的负载惯量较大情况下,建议初速度在 1r/s以下，这样冲击较小，同样加速度太大对系统冲击也大，容易过冲，导致定位不准;电机正转和反转之间应有一定的暂停时间,若没有就会因反向加速度太大引起过冲。
3）根据实际情况调整被偿参数值， （因为同步带弹性形变较大，所以改变方向时需加一定的补偿） 4）适当地增大马达电流，提高驱动器电压（注意选配驱动器）选扭矩大一些的马达 5）系统的干扰引起控制器或驱动器的误动作，我们只能想办法找出干扰源，降低其干扰能力（如屏蔽，加大间隔距离等） ，切断传播途径，提高自身的抗干扰能力，常见措施： ①用双纹屏蔽线代替普通导线， 系统中信号线与大电流或大电压变化导线分开布线， 降低电磁干扰能力 ②用电源滤波器把来自电网的干扰波滤掉， 在条件许可下各大用电设备的输入端加电源滤波器，降低系统内各设备之间的干扰 ③设备之间最好用光电隔离器件进行信号传送， 在条件许可下， 脉冲和方向信号最好用差分方式加光电隔离进行信号传送在感性负载（如电磁继电器、电磁阀）两端加阻容吸收或快速泄放电路，感性负载在开头瞬间能产生 10~100 倍的尖峰电压，如果工作频率在 20KHZ以上 6）软件做一些容错处理，把干扰带来影响消除 *2、步进电机用驱动器细分后，它的驱动脉冲由什么决定？ 1、二相步进电机的每转脉冲数=200*细分数 2、三相步进电机的每转脉冲数=驱动器上标示的脉冲数 *3、步进电机驱动器细分的作用是什么呢？~ 步进电机驱动器细分的主要作用是提高步进电机的精确率。
学习必备 欢迎下载 通常细分有 2,4,8,16,32,62,128,256,512.... 在国外，对于步进系统，主要采用二相混合式步进电机及相应的细分驱动器但在国内，广大用户对“细分”还不是特别了解，有的只是认为，细分是为了提高精度，其实不然，细分主要是改善电机的运行性能， 现说明如下： 步进电机的细分控制是由驱动器精确控制步进电机的相电流来实现的，以二相电机为例，假如电机的额定相电流为 3A，如果使用常规驱动器（如常用的恒流斩波方式）驱动该电机，电机每运行一步，其绕组内的 电流将从 0 突变为 3A 或从 3A 突变到 0，相电流的巨大变化，必然会引起电机运行的振动和噪音如果使用细分驱动器，在 10 细分的状态下驱动该电机，电机每运行一微步，其绕组内的电流变化只有 0.3A 而不是 3A，且电流是以正弦曲线规律变化， 这样就大大的改善了电机的振动和噪音， 因此， 在性能上的优点才是细分的真正优点 由于细分驱动器要精确控制电机的相电流，所以对驱动器要有相当高的技术要求和工艺要求，成本亦会较高注意，国内有一些驱动器采用“平滑”来取代细分，有的亦称为细分，但这不是真正的细分，望广大用户一定要分清两者的本质不同： 1． “平滑”并不精确控制电机的相电流，只是把电流的变化率变缓一些，所以“平滑”并不产生微步，而细分的微步是可以用来精确定位的。
2．电机的相电流被平滑后，会引起电机力矩的下降，而细分控制不但不会引起电机力矩的下降，相反，力矩会有所增加 *4、关于步进电机的知识. 步进电机各相轮流接入整步电流后所产生的步距角叫做该步进电机的基本步距角 F 相步进电机有 F 个绕组，这 F 个绕组要均匀地镶嵌在定子上，因此定子的磁极数必定是 F 的整数倍，因此，转子转一圈的步数应该是 F 的整数倍；也就是说：3 相步进电机转一圈的步数是 3 的整数倍，4 相步进电机转一圈的步数是 4 的整数倍，5 相步进电机转一圈的步数是 5 的整数倍；如果步进电机的基本步距角为 A ，转一圈的步数是 M ，步进电机的相数是 F 则有下述关系： A=360/M 由于上述机械对称原理， M 必然是相数 F 的整数倍,即： M=N*F 其中 N 是正整数跟据以上分析可以看出，基本步距角是不能取任意值的我们往往希望步进电机转一圈为 100 步或其倍数， 这在 2/4 相和 5 相步进电机容易做到，但对于三相步进电机其基本步距角不可能做到转一圈为 100 步或 200 步，但可以是 300 步 有些厂家所标的三相步进电机的步距角为 1.2 度或 3 度，相当每圈 300 步或 120 步，是 3 的整数倍，这种标注很正常。
有些厂家所标注的三相步进电机的步距角为 1.8/0.9/0.72/0.36 度，相当每圈 200/400/500/1000 步，不是 3 的整数倍，所以这些厂家所标注的不是步进电机的基本步距角，而是步进驱动器每输入一个步进脉冲时步进电机的转角， 或是步进电机转一圈时， 步进驱动器输入的脉冲个数； 其实这是步进驱动器带来的功能，厂家标注到步进电机上了； 这种标注方法很容易造成迷惑， 甚至有一些步进电机的销售商自己都讲不清楚． 5、 步进电机和伺服电机的相数如何区分?步进电机的细分是对电机本身而言还是对控制器而言? 细分是把驱动器发给电机的脉冲信号进行了细分， 比如不加细分每个脉冲信号电机转1.8度，加 2 细分，每个脉冲电机转 0.9 度所谓“相数” ，就是线圈组数所谓细分，就是驱动器在接到控制发来的每一个脉冲时，只给电机发几分之一个脉冲（用“脉冲”这个词不准确，越多偏得越多初速度太高加速度太大引起有时丢步在用同步带的场合软如方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿不同的驱动器要求不一样到来加延时由于步进电机特点决定初速度不能太高尤其带的负载惯量较大情 学习必备 欢迎下载 实际是正弦波一个周期的几分之一） 。
6、分辨 5 线单极性步进电机接头 为了找出 5 线单极性步进电机各条引线的正确配置，事先需要做一番实际上很简单的考察图 1 给出了 5 线步进电机的基本引线配置 为了找出正确的引线顺序并使电机转动，需要一块电池和一段胶带(当然也需要一个 5引线步进电机)备好记号笔来标注引线以便分辨它们按以下步骤操作： ①用数字万用表找到公共线其他引线与 公共线之间的电阻测量值都相同 将此线连接到电池的 V+5V 或 6V 就足够测试用了 ②胶带粘贴到步进电机的输出铀上， 并使它垂直于轴端伸出成为一个标志 此标志的作用在于判断电机是否转动 ③任意挑出一条引线称之为相 1若将此线接地，则电机输出轴将做轻微的转动现在步进电机被锁定在相 1 的位置上 ④取另一根引线并将其接地，仔细观察输出轴上的胶带如果输出轴向右轻微地旋转，那么此根引线是相 2 ⑤取另一根线并将其接地，仔细观察输出轴上的胶带如果输出轴向左轻微地旋转，那么此根引线是相 4如图 4 所示 ⑥再取另一根线并将其接地，仔细观察输出轴上胶带的运动状态如果输出轴不旋转，那么此根引线就是相 3 步进电机驱动及控制技术解答 1.步进电机为什么要配步进电机驱动器才能工作？ 步进电机作为一种控制精密位移及大范围调速专用的电机, 它的旋转是以自身固有的步距角角（转子与定子的机械结构所决定）一步一步运行的, 其特点是每旋转一步，步距角始终不变，能够保持精密准确的位置。
所以无论旋转多少次，始终没有积累误差由于控制方法简单，成本低廉，广泛应用于各种开环控制步进电机的运行需要有脉冲分配的功率型电子装置进行驱动, 这就是步进电机驱动器它接收控制系统发出的脉冲信号，按照步进电机的结构特点，顺序分配脉冲，实现控制角位移、旋转速度、旋转方向、制动加载状态、自由状态控制系统每发一个脉冲信号, 通过驱动器就能够驱动步进电机旋转一个步距角步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比角位移量与脉冲个数相关步进电机停止旋转时，能够产生两种状态：制动加载能够产生最大或部分保持转矩（通常称为刹车保持，无需电磁制动或机械制动）及转子处于自由状态（能够被外部推力带动轻松旋转） 步进电机驱动器，必须与步进电机的型号相匹配否则，将会损坏步进电机及驱动器 2.什么是驱动器的细分？运行拍数与步距角是什么关系？ “细分”是针对“步距角”而言的没有细分状态，控制系统每发一个步进脉冲信号，步进电机就按照整步旋转一个特定的角度步进电机的参数，都会给出一个步距角的值如110BYG250A 型电机给出的值为 0.9°/1.8°（表示半步工作时为 0.9°、整步工作时为越多偏得越多初速度太高加速度太大引起有时丢步在用同步带的场合软如方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿不同的驱动器要求不一样到来加延时由于步进电机特点决定初速度不能太高尤其带的负载惯量较大情 学习必备 欢迎下载 1.8°） ，这是步进电机固有步距角。
通过步进电机驱动器设置的细分状态，步进电机将会按照细分的步距角旋转位移角度，从而实现更为精密的定位以 110BYG250A 电机为例，列表说明： 电机固有步距角 运行拍数 细分数 电机运行时的真正步距角 0.9 °/1.8 ° 8 2 细分，即半步状态 0.9 ° 0.9 °/1.8 ° 20 5 细分状态 0.36 ° 0.9 °/1.8 ° 40 10 细分状态 0.18 ° 0.9 °/1.8 ° 80 20 细分状态 0.09 ° 0.9 °/1.8 ° 160 40 细分状态 0.045 ° 可用看出，细分数就是指电机运行时的真正步距角是固有步距角( 整步）的几分指一例如，驱动器工作在 10 细分状态时，其步距角只有步进电机固有步距角的十分之一 当驱动器工作在不细分的整步状态时， 控制系统每发一个步进脉冲，步进电机旋转 1.8 °；而用细分驱动器工作在 10 细分状态时，电机只转动了0.18 ° 其实，细分就是步进电机按照微小的步距角旋转，也就是常说的微步距控制当然，不同的场合，有不同的控制要求并不是说，驱动步进电机必须要求细分有些步进电机的步距角设计为 3.6 °、7.5 °、15°、36°、180°，就是为了加大步距角，以适应特殊的工况条件。
细分功能，只是是由驱动器采用精确控制步进电机的相电流方法，与步进电机的步距角无关，而与步进电机实际工作状态相关 运行拍数与驱动器细分的关系是： 运行拍数指步进电机运行时每转一个齿距所需的脉冲数例如：110BYG250A 电机有 50 个齿，如果运行拍数设置为 160，那么步进电机旋转一圈总共需要 50×160＝8000 步；对应步距角为 360°÷8000＝0.045 °这就是驱动器设置为 40 细分状态对于用户来说，没有必要去计算几步几拍， 这是生产厂家配套的事情用户只要知道： 控制系统所发出的脉冲率数，越多偏得越多初速度太高加速度太大引起有时丢步在用同步带的场合软如方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿不同的驱动器要求不一样到来加延时由于步进电机特点决定初速度不能太高尤其带的负载惯量较大情 学习必备 欢迎下载 除以细分数， 就是步进电机整步运行的脉冲数 例如： 步进电机的步距角为 1.8 °时，每秒钟 200 个脉冲，步进电机就能够在一秒钟内旋转一圈；当驱动器设置为40 细分状态，步进电机每秒钟旋转一圈的脉冲数，就要给到 8000 个 3.驱动器细分有什么好处？ 步进电机驱动器采用细分功能，能够消除步进电机的低频共振（震荡）现象，减少振动，降低工作噪音。
随着驱动器技术的不断提高，当今，步进电机在低速工作时的噪音已经与直流电机相差无几低频共振是步进电机（尤其是反应式电机）的固有特性，只有采用驱动器细分的办法，才能减轻或消除 利用细分方法，又能够提高步进电机的输出转矩驱动器在细分状态下，提供给步进电机的电流显得“持续、强劲” ，极大地减少步进电机旋转时的反向电动势 驱动器的细分功能，改善了步进电机工作的旋转位移分辨率因此，步进电机的步距角，就没有必要做得更小选择现有的常规标准步距角的步进电机，配置 40 细分以下的驱动器，就能够完成精密控制任务由于步进电机步距角的原因，驱动器的细分数再加大，已经没有实际意义通常，选择 5、8、10、20 细分，就能够适应各种工控要求 4.步进电机的运行方向有几种方法调整？ 平时，采用三种方法来该变步进电机的旋转方向 一、改变控制系统的方向信号，即高电平或低电平 二、对于有两路脉冲输入的驱动器，改变脉冲的顺序 三、调整步进电机其中一组线圈的两个线头位置，重新接入驱动器 具体方法见下表: 电机接线方式 原来接线序列 换向后接线序列 两相四线 A，A‘，B，B‘ A‘，A，B，B‘或者 A，A‘，B‘，B 三相三线 A，B，C B，A，C或者 A，C，B 三相六线 A，A‘，B，B‘，C，C‘ B，B‘，A，A‘，C，C‘或者 A，A‘，C，C‘，B，B‘ 五相五 A，B，C，D，E E，D，C，B，A 越多偏得越多初速度太高加速度太大引起有时丢步在用同步带的场合软如方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿不同的驱动器要求不一样到来加延时由于步进电机特点决定初速度不能太高尤其带的负载惯量较大情 学习必备 欢迎下载 5．四相六根和八根线的，如何使用两相四线驱动器？ 四相混合式步进电机，可以认为是二相混合式步进电机。
多组线圈多个抽头，是为了适应不同工控条件而设计的由于步进电机的线圈，与转速、转矩有着密切的关系高速与低速工作的步进电机参数有所不同通常，高速步进电机的电感要求小一点，低速工作时要求大一点的电感量但是，这也不是绝对的更多的实际应用，还考虑权衡其它众多相关因素下面就几种步进电机的线圈绕组及出线，采用双极性驱动器，说明接线方法： 两相四线电机：1 和 2 为一相，分别接 A 和/A；3 和 4 为一相，分别接 B 和/B参考下图： 四相六线电机，两种方法接线： 一、1 和 2 为一相，分别接 A 和/A；5 和 6 为一相，分别接 B 和/B 3 和 4 不用，分别悬空（不要相连） 二、1、3 为一相，定义 A、/A；4、6 为一相，定义为 B、/B2 和 5 分别悬空不用（不要相连） 参考下图： 四相八线电机， 有两种接法 并联接法：1 和 3 相连，2 和 4 相连，分别接 A 和/A；5 和 7 相连，6 和 8 相连， 分别接 B 和/B 串联接法：1 和 4 为一相，分别接 A 和/A；2、3 连接好不用；5、8 为一相，分别接 B、/B，6、7 连接好不用 步进电机问答 1. 什么是步进电机? 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
通俗一点讲： 当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角） 您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量， 从而达到准确定位的目的； 同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的 2.步进电机分哪几种? 步进电机分三种：永磁式（PM） ，反应式（VR）和混合式（HB） 永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为 7.5 度 或 15 度； 反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为 1.5 度，但噪声和振动都很 大在欧美等发达国家 80 年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点它又分为两相和五相：两相步进角一般为 1.8 度而五相步进角一般为 0.72 度这种步进电机的应用最为广泛 3. 什么是保持转矩（HOLDING TORQUE）? 保持转矩（HOLDING TORQUE）是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩它是步进电机最重要的参数之一， 通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩 由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减， 输出功率也随速度的增大而变化， 所以保持转矩就成了越多偏得越多初速度太高加速度太大引起有时丢步在用同步带的场合软如方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿不同的驱动器要求不一样到来加延时由于步进电机特点决定初速度不能太高尤其带的负载惯量较大情 学习必备 欢迎下载 衡量步进电机最重要的参数之一。
比如，当人们说 2N.m的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为 2N.m的步进电机 4. 什么是 DETENT TORQUE? DETENT TORQUE 是指步进电机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩 DETENT TORQUE 在国内没有统一的翻译方式，容易使大家产生误解； 由于反应式步进电机的转子不是永磁材料，所以它没有 DETENT TORQUE 5. 步进电机精度为多少？是否累积? 一般步进电机的精度为步进角的 3-5% ，且不累积 6. 步进电机的外表温度允许达到多少? 步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁， 从而导致力矩下降乃至于失步， 因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点； 一般来讲， 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 7. 为什么步进电机的力矩会随转速的升高而下降? 当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降 8. 为什么步进电机低速时可以正常运转, 但若高于一定速度就无法启动, 并伴有啸叫声? 步进电机有一个技术参数： 空载启动频率， 即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率， 如果脉冲频率高于该值， 电机不能正常启动， 可能发生丢步或堵转。
在有负载的情况下，启动频率应更低 如果要使电机达到高速转动， 脉冲频率应该有加速过程， 即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速） 9. 如何克服两相混合式步进电机在低速运转时的振动和噪声? 步进电机低速转动时振动和噪声大是其固有的缺点，一般可采用以下方案来克服： A.如步进电机正好工作在共振区，可通过改变减速比等机械传动避开共振区； B.采用带有细分功能的驱动器，这是最常用的、最简便的方法； C.换成步距角更小的步进电机，如三相或五相步进电机； D.换成交流伺服电机，几乎可以完全克服震动和噪声，但成本较高； E.在电机轴上加磁性阻尼器，市场上已有这种产品，但机械结构改变较大 10. 细分驱动器的细分数是否能代表精度? 步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术（请参考有关文献） ，其主要目的是减弱或越多偏得越多初速度太高加速度太大引起有时丢步在用同步带的场合软如方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿不同的驱动器要求不一样到来加延时由于步进电机特点决定初速度不能太高尤其带的负载惯量较大情 学习必备 欢迎下载 消除步进电机的低频振动， 提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。
比如对于步进角为 1.8 ° 的两相混合式步进电机， 如果细分驱动器的细分数设置为 4， 那么电机的运转分辨率为每个脉冲 0.45 °，电机的精度能否达到或接近 0.45 °，还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素 不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大； 细分数越大精度越难控制 11. 四相混合式步进电机与驱动器的串联接法和并联接法有什么区别? 四相混合式步进电机一般由两相驱动器来驱动，因此，连接时可以采用串联接法或并联接法将四相电机接成两相使用串联接法一般在电机转速较的场合使用，此时需要的驱动器输出电流为电机相电流的 0.7 倍， 因而电机发热小； 并联接法一般在电机转速较高的场合使用（又称高速接法），所需要的驱动器输出电流为电机相电流的 1.4 倍，因而电机发热较大 12. 如何确定步进电机驱动器的直流供电电源? A.电压的确定 混合式步进电机驱动器的供电电源电压一般是一个较宽的范围 （比如 IM483的供电 电压为 12～48VDC ），电源电压通常根据电机的工作转速和响应要求来选择如果电机工作转速较高或响应要求较快，那么电压取值也高，但注意电源电压的纹波不能超过驱动器的最大输入电压，否则可能损坏驱动器。
B.电流的确定 供电电源电流一般根据驱动器的输出相电流 I 来确定如果采用线性电源，电源电 流一般可取 I 的 1.1 ～1.3 倍； 如果采用开关电源， 电源电流一般可取 I 的 1.5 ～2.0 倍 13. 混合式步进电机驱动器的脱机信号 FREE一般在什么情况下使用? 越多偏得越多初速度太高加速度太大引起有时丢步在用同步带的场合软如方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿不同的驱动器要求不一样到来加延时由于步进电机特点决定初速度不能太高尤其带的负载惯量较大情 学习必备 欢迎下载 当脱机信号 FREE为低电平时，驱动器输出到电机的电流被切断，电机转子处于自由状态（脱机状态）在有些自动化设备中，如果在驱动器不断电的情况下要求直接转动电机轴（手动方式），就可以将 FREE信号置低，使电机脱机，进行手动操作或调节手动完成后，再将 FREE信号置高，以继续自动控制 14. 如果用简单的方法调整两相步进电机通电后的转动方向 ? 只需将电机与驱动器接线的 A+和 A- （或者 B+和 B-）对调即可关于驱动器的细分原理及一些相关说明（转载）在国外，对于步进系统，主要采用二相混合式步进电机及相应的细分驱动器。
但在国内，广大用户对“细分”还不是特别了解，有的只是认为，细分是为了提高精度，其实不然，细分主要是改善电机的运行性能，现说明如下：步进电机的细分控制是由驱动器精确控制步进电机的相电流来实现的，以二相电机为例，假如电机的额定相电流为 3A，如果使用常规驱动器（如常用的恒流斩波方式）驱动该电机，电机每运行一步，其绕组内的电流将从0 突变为 3A或从 3A突变到 0，相电流的巨大变化，必然会引起电机运行的振动和噪音如果使用细分驱动器，在 10 细分的状态下驱动该电机，电机每运行一微步， 其绕组内的电流变化只有 0.3A 而不是 3A， 且电流是以正弦曲线规律变化，这样就大大的改善了电机的振动和噪音，因此，在性能上的优点才是细分的真正优点由于细分驱动器要精确控制电机的相电流，所以对驱动器要有相当高的技术要求和工艺要求，成本亦会较高注意，国内有一些驱动器采用“平滑”来取代细分，有的亦称为细分，但这不是真正的细分，望广大用户一 定要分清两者的本质不同： 15．“平滑”并不精确控制电机的相电流，只是把电流的变化率变缓一些，所以“平滑”并不产生微步，而细分的微步是可以用来精确定位的 16．电机的相电流被平滑后，会引起电机力矩的下降，而细分控制不但不会引起电机力矩的下降，相反，力矩会有所增加。
17. 两相和五相的混合式步进电机的应用场合有何不同？ 越多偏得越多初速度太高加速度太大引起有时丢步在用同步带的场合软如方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿不同的驱动器要求不一样到来加延时由于步进电机特点决定初速度不能太高尤其带的负载惯量较大情 学习必备 欢迎下载 问题解答： 一般来说，两相电机步距角大，高速特性好, 但是存在低速振动区而五相电机步距角小，低速运行平稳所以，在对电机的 运转精度要求较高 ，且主要在中低速段（一般低于 600 转/ 分） 的场合应选用五相电机；反之，若追求电机的高速性能， 对精度及平稳性无太多要求的场合应选用成本较低的两相电机另外，五相电机的力矩通常在 2NM以上，对小力矩的应用，一般采用两相电机，而低速平稳性的问题可以通过采用细分驱动器的 方式解决 和步进电机相比，伺服电机有以下几点优势： 1、实现了位置，速度和力矩的闭环控制；克服了步进电机失步的问题； 2、高速性能好，一般额定转速能达到 2000～3000 转； 3、抗过载能力强，能承受三倍于额定转矩的负载，对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用； 4、低速运行平稳，低速运行时不会产生类似于步进电机的步进运行现象。
适用于有高速响应要求的场合； 5、电机加减速的动态相应时间短，一般在几十毫秒之内；6、发热和噪音明显降低 附：步进电机动态指标及术语： 1、步距角精度： 步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差用百分比表示：误差/ 步距角*100% 不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在 5% 之内，八拍运行时应在15% 以内 2、失步： 电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数称之为失步 3、失调角： 越多偏得越多初速度太高加速度太大引起有时丢步在用同步带的场合软如方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿不同的驱动器要求不一样到来加延时由于步进电机特点决定初速度不能太高尤其带的负载惯量较大情 学习必备 欢迎下载 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 4、最大空载起动频率： 电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率 5、最大空载的运行频率： 电机在某种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率 6、运行矩频特性： 电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性， 这是电机诸多动态曲线中最重要的， 也是电机选择的根本依据。
如下图所示： 其它特性还有惯频特性、起动频率特性等 电机一旦选定，电机的静力矩确定，而动态力矩却不然，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 其中，曲线 3 电流最大、或电压最高; 曲线 1 电流最小、或电压最低，曲线与负载的交点为负载的最大速度点 要使平均电流大，尽可能提高驱动电压，使采用小电感大电流的电机 7、电机的共振点： 步进电机均有固定的共振区域，二、四相感应子式步进电机的共振区一般在180-250pps 之间（步距角 1.8 度）或在 400pps 左右（步距角为 0.9 度），电机驱动电压越高，电机电流越大，负载越轻，电机体积越小，则共振区向上偏移，越多偏得越多初速度太高加速度太大引起有时丢步在用同步带的场合软如方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿不同的驱动器要求不一样到来加延时由于步进电机特点决定初速度不能太高尤其带的负载惯量较大情 学习必备 欢迎下载 反之亦然，为使电机输出电矩大，不失步和整个系统的噪音降低，一般工作点均应偏移共振区较多 8、电机正反转控制：当电机绕组通电时序为 AB-BC-CD-DA或() 时为正转，通电时序为 DA-CA-BC-AB或() 时为反转。
步进电机原理（一） 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件 在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单 虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用它必须由双环形脉冲信号、 功率驱动电路等组成控制系统方可使用因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识 目前, 生产步进电机的厂家的确不少， 但具有专业技术人员，能够自行开发， 研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有仅仅处于一种盲目的仿制阶段这就给户在产品选型、使用中造成许多麻烦签于上述情况，我们决定以广泛的感应子式步进电机为例叙述其基本工作原理望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助 感应子式步进电机工作原理（一）反应式步进电机原理由于反应式步进电机工作原理比较简单下面先叙述三相反应式步进电机原理 1、结构： 电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。
0、1/3 て、2/3 て, （相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即 A与齿 1 相对齐，B与齿 2 向右错开 1/3 て，C与齿 3 向右错开 2/3 て，A‘与齿 5 相对齐，（A‘就是 A，齿 5 就是齿 1） 越多偏得越多初速度太高加速度太大引起有时丢步在用同步带的场合软如方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿不同的驱动器要求不一样到来加延时由于步进电机特点决定初速度不能太高尤其带的负载惯量较大情 学习必备 欢迎下载 旋转： 如 A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿 1 与 A对齐，（转子不受任何力以下均同） 如 B相通电，A，C相不通电时，齿 2 应与 B对齐，此时转子向右移过 1/3 て，此时齿 3 与 C偏移为 1/3 て，齿 4 与 A偏移（て-1/3て）=2/3 て如 C相通电，A，B相不通电，齿 3 应与 C对齐，此时转子又向右移过 1/3 て，此时齿 4 与 A偏移为 1/3 て对齐 如 A相通电，B，C相不通电，齿 4 与 A对齐，转子又向右移过 1/3 て 这样经过 A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿 1 前一齿）移到 A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按 A，B，C，A……通电，电机就每步（每脉冲）1/3 て, 向右旋转。
如按 A，C，B，A……通电，电机就反转 由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系而方向由导电顺序决定 不过，出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑往往采用 A-AB-B-BC－C-CA-A 这种导电状态，这样将原来每步 1/3 て改变为 1/6 て甚至于通过二相电流不同的组合，使其 1/3 て变为1/12 て，1/24 て，这就是电机细分驱动的基本理论依据 不难推出：电机定子上有 m相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移 1/m,2/m ……(m-1)/m,1 并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是步进电机旋转的物理条件只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机，出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多 3、力矩： 电机一旦通电，在定转子间将产生磁场（磁通量Ф）当转子与定子错开一定角度产生力 F与（dФ/d θ）成正比 其磁通量Ф=Br*S Br 为磁密，S 为导磁面积 F 与 L*D*Br成正比 L 为铁芯有效长度，D为转子直径 Br=N·I/RN·I 为励磁绕阻安匝数（电流乘匝数）R为磁阻力矩=力*半径力矩与电机有效体积*安匝数*磁密 成正比（只考虑线性状态）因此，电机有效体积越大，励磁安匝数越大，定转子间气隙越小，电机力矩越大，反之亦然。
二）感应子式步进电机 1、特点： 感应子式步进电机与传统的反应式步进电机相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高，电流小，发热低因永磁体的存在，该越多偏得越多初速度太高加速度太大引起有时丢步在用同步带的场合软如方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿不同的驱动器要求不一样到来加延时由于步进电机特点决定初速度不能太高尤其带的负载惯量较大情 学习必备 欢迎下载 电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用比较好，使其在运转过程中比较平稳、噪音低、 低频振动小 感应子式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机一个四相电机可以作四相运行， 也可以作二相运行 （必须采用双极电压驱动） ，而反应式电机则不能如此例如：四相，八相运行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八拍运行方式. 不难发现其条件为 C= ,D= . 一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致，小功率电机一般直接接为二相，而功率大一点的电机，为了方便使用，灵活改变电机的动态特点，往往将其外部接线为八根引线（四相），这样使用时，既可以作四相电机使用，可以作二相电机绕组串联或并联使用。
2、分类 感应子式步进电机以相数可分为 ：二相电机、三相电机、四相电机、五相电机等以机座号（电机外径）可分为：42BYG(BYG 为感应子式步进电机代号）、57BYG 、86BYG 、110BYG 、（国际标准），而像 70BYG 、90BYG 、130BYG等均为国内标准 3、步进电机的静态指标术语相数：产生不同对极 N、S 磁场的激磁线圈对数常用 m表示拍数：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：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示θ=360 度（转子齿数 J*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为 50 齿电机为例 四拍运行时步距角为θ=360度/（50*4）=1.8 度（俗称整步），八拍运行时步距角为θ=360 度/（50*8）=0.9度 （俗称半步） 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（几何尺寸）的标准，与驱动电压及驱动电源等无关 虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比，与定齿转子间的气隙有关，但过份采用减小气隙，增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的，这样会造成电机的发热及机械噪音 4、步进电机动态指标及术语： 越多偏得越多初速度太高加速度太大引起有时丢步在用同步带的场合软如方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿不同的驱动器要求不一样到来加延时由于步进电机特点决定初速度不能太高尤其带的负载惯量较大情 学习必备 欢迎下载 1、步距角精度： 步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差用百分比表示：误差/ 步距角*100% 不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在 5% 之内，八拍运行时应在 15% 以内 2、失步： 电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数称之为失步 3、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 4、最大空载起动频率： 电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率 5、最大空载的运行频率： 电机在某种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。
6、 运行矩频特性： 电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性，这是电机诸多动态曲线中最重要的，也是电机选择的根 其它特性还有惯频特性、起动频率特性等 电机一旦选定，电机的静力矩确定，而动态力矩却不然，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如下图所示 其中，曲线 3 电流最大、或电压最高; 曲线 1 电流最小、或电压最低，曲线与负 步进电机原理（二） 7、电机的共振点： 步进电机均有固定的共振区域，二、四相感应子式步进电机的共振区一般在180-250pps 之间（步距角 1.8 度）或在 400pps 左右（步距角为 0.9 度），电机驱动电压越高，电机电流越大，负载越轻，电机体积越小，则共振区向上偏移，反之亦然，为使电机输出电矩大，不失步和整个系统的噪音降低，一般工作点均应偏移共振区较多 8 、 电机正反转控制： 当电机绕组通电时序为 AB-BC-CD-DA或( ) 时为正转，通电时序为 DA-CA-BC-AB或( ) 时为反转三、驱动控制系统组越多偏得越多初速度太高加速度太大引起有时丢步在用同步带的场合软如方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿不同的驱动器要求不一样到来加延时由于步进电机特点决定初速度不能太高尤其带的负载惯量较大情 学习必备 欢迎下载 成 使用、控制步进电机必须由环形脉冲，功率放大等组成的控制系统，其方框图如下： 1、脉冲信号的产生。
脉冲信号一般由单片机或 CPU产生， 一般脉冲信号的占空比为 0.3-0.4 左右，电机转速越高，占空比则越大 2、信号分配器（又名脉冲分配器） 感应子式步进电机以二、 四相电机为主， 二相电机工作方式有二相四拍和二相八拍二种，具体分配如下：二相四拍为 , 步距角为 1.8 度；二相八拍为 , 步距角为0.9 度 四相电机工作方式也有二种， 四相四拍为 AB-BC-CD-DA-AB,步距角为 1.8度；四相八拍为 AB-B-BC-C-CD-D-AB,(步距角为 0.9 度）3、功率放大 功率放大是驱动系统最为重要的部分 步进电机在一定转速下的转矩取决于它的动态平均电流而非静态电流（而样本上的电流均为静态电流）平均电流越大电机力矩越大，要达到平均电流大这就需要驱动系统尽量克服电机的反电势因而不同的场合采取不同的的驱动方式，到目前为止，驱动方式一般有以下几种：恒压、恒压串电阻、高低压驱动、恒流、细分数等 为尽量提高电机的动态性能，将信号分配、功率放大组成步进电机的驱动电源 SH系列二相恒流斩波驱动电源与单片机及电机接线图如下： 说明： CP 接 CPU脉冲信号（负信号，低电平有效） OPTO 接 CPU+5V FREE 脱机， 与 CPU地线相接， 驱动电源不工作 DIR 方向控制， 与 CPU地线相接，电机反转 VCC 直流电源正端 GND 直流电源负端 越多偏得越多初速度太高加速度太大引起有时丢步在用同步带的场合软如方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿不同的驱动器要求不一样到来加延时由于步进电机特点决定初速度不能太高尤其带的负载惯量较大情 学习必备 欢迎下载 A 接电机引出线红线 接电机引出线绿线 B 接电机引出线黄线 接电机引出线蓝线 步进电机一经定型，其性 步进电机原理（三） 4、细分驱动器 在步进电机步距角不能满足使用的条件下，可采用细分驱动器来驱动步进电机，细分驱动器的原理是通过改变相邻（A，B）电流的大小，以改变合成磁场的夹角来控制步进电机运转的。
四、步进电机的应用 （一）步进电机的选择 步进电机有步距角（涉及到相数）、静转矩、及电流三大要素组成一旦三大要素确定，步进电机的型号便确定下来了 越多偏得越多初速度太高加速度太大引起有时丢步在用同步带的场合软如方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿不同的驱动器要求不一样到来加延时由于步进电机特点决定初速度不能太高尤其带的负载惯量较大情 学习必备 欢迎下载 1、 步距角的选择 电机的步距角取决于负载精度的要求， 将负载的最小分辨率 （当量）换算到电机轴上，每个当量电机应走多少角度（包括减速）电机的步距角应等于或小于此角度 目前市场上步进电机的步距角一般有 0.36 度/0.72 度 （五相电机）、0.9 度/1.8 度（二、四相电机）、1.5 度/3 度 （三相电机）等 2、 静力矩的选择 步进电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的静力矩静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的直接起动时（一般由低速）时二种负载均要考虑，加速起动时主要考虑惯性负载，恒速运行进只要考虑摩擦负载一般情况下，静力矩应为摩擦负载的 2-3 倍内好，静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来（几何尺寸） 3、电流的选择 静力矩一样的电机，由于电流参数不同，其运行特性差别很大，可依据矩频特性曲线图，判断电机的电流（参考驱动电源、及驱动电压） 综上所述选择电机一般应遵循以下步骤： 4、力矩与功率换算 步进电机一般在较大范围内调速使用、其功率是变化的，一般只用力矩来衡量，力矩与功率换算如下： P= Ω·M Ω=2π·n/60 P=2πnM/60 其 P为功率单位为瓦， Ω为每秒角速度， 单位为弧度， n 为每分钟转速， M为力矩单位为牛顿· 米 P=2πfM/400( 半步工作） 其中 f 为每秒脉冲数（简称 PPS) ( 二）、应用中的注意点 1、步进电机应用于低速场合－－-每分钟转速不超过 1000 转，（0.9 度时6666PPS)，最好在 1000-3000PPS(0.9 度）间使用，可通过减速装置使其在此间工作，此时电机工作效率高，噪音低。
2、步进电机最好不使用整步状态，整步状态时振动大 3、由于历史原因，只有标称为 12V电压的电机使用 12V外，其他电机的电压值不是驱动电压伏值 ，可根据驱动器选择驱动电压（建议：57BYG采用直流越多偏得越多初速度太高加速度太大引起有时丢步在用同步带的场合软如方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿不同的驱动器要求不一样到来加延时由于步进电机特点决定初速度不能太高尤其带的负载惯量较大情 学习必备 欢迎下载 24V-36V ，86BYG采用直流 50V,110BYG采用高于直流 80V），当然 12 伏的电压除12V恒压驱动外也可以采用其他驱动电源， 不过要考虑温升 4、转动惯量大的负载应选择大机座号电机 5、电机在较高速或大惯量负载时，一般不在工作速度起动，而采用逐渐升频提速，一电机不失步，二可以减少噪音同时可以提高停止的定位精度 6、 高精度时， 应通过机械减速、 提高电机速度, 或采用高细分数的驱动器来解决，也可以采用 5 相电机，不过其整个系统的价格较贵，生产厂家少，其被淘汰的说法是外行话 7、电机不应在振动区内工作，如若必须可通过改变电压、电流或加一些阻尼的解决 8、电机在 600PPS（0.9 度）以下工作，应采用小电流、大电感、低电压来驱动。
9、应遵循先选电机后选驱动的原则五、其他说明 有关低频振动、升降速、机械共振、工作往复运动的误差、平面圆弧 X、Y插补误差以及其他问题具体解决办法恕不便在此叙述，我厂用户可来电咨询，可根据具体情况解决 不同厂家的电机 在设计、使用材料及加工工艺方面差别很大，选用步进电机应注重可靠性而轻性能、重品质而轻价格 最好采用同一生产厂家的控制器、驱动器和电机这样便于最终维护 步进电机的细分 步进电机是一种将离散的电脉冲信号转化成相应的角位移或线位移的电磁机械装置, 它具有转矩大、惯性小、响应频率高等优点，已经在当今工业上得到广泛的应用，但其步矩角较大，一般为 1.5o~3o ，往往满足不了某些高精密定位、精密加工等方面的要求实现细分驱动是减小步距角、提高步进分辨率、增加电机运行平稳性的一种行之有效的方法本文在选择了合理的电流波形的基础上，提越多偏得越多初速度太高加速度太大引起有时丢步在用同步带的场合软如方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿不同的驱动器要求不一样到来加延时由于步进电机特点决定初速度不能太高尤其带的负载惯量较大情 学习必备 欢迎下载 出了基于 Intel 80C196MC 单片机控制的步进电机恒转矩细分驱动方案，其运行功耗小，可靠性高，通用性好，具有很强的实用性。
细分电流波形的选择及量化 步进电机的细分控制， 从本质上讲是通过对步进电机的励磁绕组中电流的控制， 使步进电机内部的合成磁场为均匀的圆形旋转磁场，从而实现步进电机步距角的细分一般情况下，合成磁场矢量的幅值决定了步进电机旋转力矩的大小，相邻两合成磁场矢量之间的夹角大小决定了步距角的大小 因此，要想实现对步进电机的恒转矩均匀细分控制， 必须合理控制电机绕组中的电流， 使步进电机内部合成磁场的幅值恒定， 而且每个进给脉冲所引起的合成磁场的角度变化也要均匀 我们知道在空间彼此相差 2p/m 的 m相绕组， 分别通以相位上相差 2p/m 而幅值相同的正弦电流，合成的电流矢量便在空间作旋转运动，且幅值保持不变这—点对于反应式步进电机来说比较困难， 因为反应式步进电机的旋转磁场只与绕组电流的绝对值有关， 而与电流的正反流向无关 以比较经济合理的方式对三相反应式步进电机实现步距角的任意细分，绕组电流波形宜采用如图 1 所示的形式 图中，a 为电机转子偏离参考点的角度ib 滞后于 ia ，ic 超前于 ia 此时，合成电流矢量在所有区间 b＝Ime-ja ，从而保证合成磁场幅值恒定，实现电机的恒转矩运行。
且步进电机在这种情况下也最为平稳将绕组电流根据细分倍数均匀量化后， 所得细分步距角也是均匀的 为了进一步得到更加均匀的细分步距角，可通过实验测取一组在通入量化电流波形时的步进电机细分步距的数据，然后对其误差进行差值补偿，求得实际的补偿电流曲线这些工作大部分由计算机来完成 步进电机是一种将离散的电脉冲信号转化成相应的角位移或线位移的电磁机械装置, 它具有转矩大、惯性小、响应频率高等优点，已经在当今工业上得到广泛的应用，但其步矩角较大，一般为 1.5o~3o ， 往往满足不了某些高精密定位、精密加工等方面的要求实现细分驱动是减小步距角、提高步进分辨率、增加电机运行平稳性的一种行之有效的方法本文在选择了合理的电流波形的基础上，越多偏得越多初速度太高加速度太大引起有时丢步在用同步带的场合软如方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿不同的驱动器要求不一样到来加延时由于步进电机特点决定初速度不能太高尤其带的负载惯量较大情 学习必备 欢迎下载 提出了基于 Intel 80C196MC 单片机控制的步进电机恒转矩细分驱动方案，其运行功耗小，可靠性高，通用性好，具有很强的实用性 图 2 硬件系统原理框图 步进电机的细分控制，从本质上讲是通过对步进电机的励磁绕组中电流的控制，使步进电机内部的合成磁场为均匀的圆形旋转磁场， 从而实现步进电机步距角的细分。
一般情况下，合成磁场矢量的幅值决定了步进电机旋转力矩的大小，相邻两合成磁场矢量之间的夹角大小决定了步距角的大小 因此，要想实现对步进电机的恒转矩均匀细分控制， 必须合理控制电机绕组中的电流， 使步进电机内部合成磁场的幅值恒定，而且每个进给脉冲所引起的合成磁场的角度变化也要均匀我们知道在空间彼此相差 2p/m 的 m相绕组， 分别通以相位上相差 2p/m 而幅值相同的正弦电流，合成的电流矢量便在空间作旋转运动，且幅值保持不变这—点对于反应式步进电机来说比较困难， 因为反应式步进电机的旋转磁场只与绕组电流的绝对值有关， 而与电流的正反流向无关 以比较经济合理的方式对三相反应式步进电机实现步距角的任意细分，绕组电流波形宜采用如图1 所示的形式 图中，a 为电机转子偏离参考点的角度ib 滞后于 ia ，ic 超前于 ia 此时，合成电流矢量在所有区间 b＝Ime-ja ，从而保证合成磁场幅值恒定，实现电机的恒转矩运行且步进电机在这种情况下也最为平稳将绕组电流根据细分倍数均匀量化后， 所得细分步距角也是均匀的 为了进一步得到更加均匀的细分步距角，可通过实验测取一组在通入量化电流波形时的步进电机细分步距的数据，然后对其误差进行差值补偿，求得实际的补偿电流曲线。
这些工作大部分由计算机来完成在取得校正后的量化电流波形之后，以相应的数字量存储于 EEPROM 中的不同区域，量化的程度决定了细分驱动的分辨率 斩波恒流细分驱动方案及硬件实现 斩波恒流细分驱动方案的原理为：由单片机输出 EEPROM 中存储的细分电流控制信号，经 D/A转换成模拟电压信号，再与取样信号进行比较，形成斩波控制信号，控制各功率管前级驱动电路的导通和关断，实现绕组中电流的闭环控制，从而实现步距的精确细分系统原理框图如图 2 所示 越多偏得越多初速度太高加速度太大引起有时丢步在用同步带的场合软如方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿不同的驱动器要求不一样到来加延时由于步进电机特点决定初速度不能太高尤其带的负载惯量较大情 学习必备 欢迎下载 控制电路 控制电路主要由 80C196MC 单片机、 晶振电路、 地址锁存器、 译码器、 EEPROM存储器及可编程键盘/ 显示控制器 Intel-8279等组成，受控步进电机的细分倍数、运行脉冲频率、正反转、运行速度、单次运行线位移、启/ 停等的控制，既可由键盘输入，也可以通过串行通信接口由上位机设置状态显示提供当前通电相位、相电流大小、电机运行时间、正反转、当前运行速度、线位移及相关计数等信息显示，并将工作状态和数据传送给上位机。
传感器( 霍尔传感器) 用于检测计数器的当前值单片机是控制系统的核心其主要功能是输出 EEPROM 中存储的细分电流控制信号进行 D/A转换根据转换精度的要求，D/A转换器既可以选择8 位的， 亦可选择 12 位的 本控制系统选用的是 8 位 D/A转换器 MAX516 ， MAX516把 4 个 D/A转换器与 4 个比较器组合在单个的 CMOS IC 上，4 个 D/A转换器共享一个参考输入电压 VREF 每个转换器的输出电压均可采用下式表示： VDACi=VREFN/256 N＝0，l ，......，255，对应于 8 位的 DAC的输入码 D0—D7(此处为细分电流控制信号) 通过调节 VREF 的变化范围， 便可调节步进电机绕组中电流的幅值 功率驱动电路 工作中， 步进电机细分电流控制信号的 D/A转换值 Ui 输入到 MAX516 内部各比较器 COMPi的同向输入端， 绕组电流取样信号 Vi 输入到 COMPi的反向输入端斩波恒流驱动采用固定频率的方波与比较器输出信号调制成斩波控制信号， 控制绕组的通电时间，使反馈电压 Vi 始终跟随 D/A转换输出的控制电压 Ui。
合理选择续流回路就可使绕组中的电流值在一定的平均值上下波动，且波动范围不大 调制用方波信号频率为 21.74KHz，由 80C196MC 的 P6.6/PWM0 端产生，且各相是同频斩波，不会产生差拍现象，所以消除了电磁噪声为防止因比较器漂移或干扰导致功率开关管误导通，让斩波控制信号和相序控制信号相与后控制功放管 当开关管截止时， 并联 RC 、 快恢复续流二极管 D、 绕组 L及主电源构成泄放回路与单纯电阻释能电路相比，RC 释能电路使功耗和电流纹波增加较小，而电流下越多偏得越多初速度太高加速度太大引起有时丢步在用同步带的场合软如方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿不同的驱动器要求不一样到来加延时由于步进电机特点决定初速度不能太高尤其带的负载惯量较大情 学习必备 欢迎下载 降速度大大加快电流取样信号由精密电流传感放大器 MAX471 完成当绕组电流流过其内部 35m Ω精密取样电阻时，经内部电路变化，转换为输出电压信号： VOUT=ROUT×(ILOAD×500mA/A) 其中 ROUT 为 MAX471 外部调压电阻，阻值按设计要求选定ILOAD为流过精密电阻的相绕组电流。
MAX471 同时具有电流检测与放大功能，从而大大方便了整个电路的设计与调试 功率开关管( 功放管) 是功放电路中的关键部分， 影响着整个系统的功耗和体积由于所设计的驱动器主要用来驱动额定电流 3A、额定电压 27V以下的步进电机，故选用高频 VMOS 功率场效应晶体管 IRF540(VDS=100V，RDS(on)=0.052W，ID=27A)作为开关管 IRF540 导通电阻很小， 因此， 即使电机长时间运转， 该 VMOS管壳本身的温度也比较低，无须外加风扇 为了提高步进电机的工作可靠性，消除电机电感性绕组的串扰，本系统无论从驱动部分还是反馈部分都进行了隔离驱动隔离采用高速光电耦合器 6N137为隔离元件，一方面可以实现前级控制电路同步进电机绕组的隔离；另一方面使功率开关管的驱动变得方便可靠反馈通道的滤波部分采用无源低通滤波器，其作用是高速衰减绕组( 电感线圈) 在开关时截止频率以上的瞬时高频电压信号， 从而避免控制电路做出太迅速的反应，可以有效地防止步进电机的振荡线性光耦合电路的作用是将滤波后的采样电阻反馈信号线性地传输给比较器 软件设计 步进电机细分驱动系统的软件主要由主控程序、 细分驱动程序、 键处理程序、显示数据处理及显示驱动程序、通信监控程序等部分组成。
细分驱动电路的主控制程序控制整个程序的流程，主要完成程序的初始化、中断方式的设置、计数器工作方式的设置及相关子程序的调用等初始化包括8279各寄存器、 8279的显示RAM 、 80C916MC 的中断系统及内部RAM 等 在80C196MC的各中断中，使用了 INT15、INT14和 INT13这三个中断，其中，INT15为高优越多偏得越多初速度太高加速度太大引起有时丢步在用同步带的场合软如方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿不同的驱动器要求不一样到来加延时由于步进电机特点决定初速度不能太高尤其带的负载惯量较大情 学习必备 欢迎下载 先级在运行状态下，当有停止键按下时，则 INT15 中断服务程序将 T1关闭，从而使步进电机停止T1控制每一步的步进周期，该服务程序基本上只作重置定时器和置标志位的操作， 而其它操作均在主程序中完成 主程序流程图见本刊网站 细分驱动程序中，细分电流控制信号的输出采用单片机片内 EEPROM 软件查表法， 用地址选择来实现不同通电方式下的可变步距细分，从而实时控制步进电机的转角位置其流程图如图 4 所示 步进电机的正反转控制是通过改变电机通电相序来实现的。
为达到对步进电机启/ 停运行过程的快速和精确控制，从其动力学特性出发，推导出符合步进电机矩频特性的曲线应该是指数型运行曲线，并将这一曲线量化后，存入 EEPROM步进电机在运行过程中，每个通电状态保持时间的长短，由当前速度对应的延时时间值决定 结语 本文提出并实现的步进电机均匀细分驱动系统，最高细分达到 256 细分，能适应大多数中小微型步进电机的可变细分控制、 较高细分步距角精度及平滑运行等要求 越多偏得越多初速度太高加速度太大引起有时丢步在用同步带的场合软如方向信号在第一个脉冲上升沿或下降沿不同的驱动器要求不一样到来加延时由于步进电机特点决定初速度不能太高尤其带的负载惯量较大情 。