步进电机驱动及控制技术解答

步进电机控制方法及编程实例
步进电机在现代自动化控制系统中广泛应用，其精准的位置控制和相对简单的驱动方式使其成为许多工业和家用设备中的理想选择。

本文将介绍步进电机的控制方法及编程实例，帮助读者更好地理解和应用这一技术。

步进电机的基本原理
步进电机是一种将电能转换为机械能的电机，其运行原理基于磁场相互作用。

步进电机内部包含多个电磁线圈，根据电流方向和大小的不同来控制转子的运动。

通过逐个激活线圈，可以实现步进电机的准确位置控制，使其能够按照指定的步长旋转。

步进电机的控制方法
1.单相激励控制：最简单的步进电机控制方式之一。

通过依次激活每一相的线圈，
使电机按照固定步长旋转。

这种方法控制简单，但稳定性较差。

2.双相正交控制：采用两相电流的正交控制方式，提高了步进电机的稳定性和精
度。

可以实现正向和反向旋转，常用于对位置要求较高的应用场景。

3.微步进控制：将步进电机每个步进细分为多个微步进，以提高控制精度和减小振
动。

虽然增加了控制复杂度，但可以获得更平滑的运动和更高的分辨率。

步进电机的编程实例
下面以Python语言为例，演示如何通过控制步进电机的相序来实现简单的旋转控制。

通过以上代码，可以实现对步进电机的简单控制，按照设定的相序进行旋转，实现基本的位置控制功能。

结语
步进电机是一种常用的精准位置控制设备，掌握其控制方法和编程技巧对于工程师和爱好者来说都是有益的。

希望本文介绍的步进电机控制方法及编程实例能够帮助读者更好地理解和应用这一技术。

步进电动机的驱动和控制技术步进电动机的驱动和控制技术步进电动机与交直流电动机不同之处是，仅仅接上供电电源它是不会运行的，图11.29表示步进电动机的驱动和控制系统的基本组成。

该系统包括步进电动机、脉冲发生器、脉冲分配器、功率放大器以及直流功率电源等五个部分。

较复杂的驱动控制系统带有位置反馈的环节，组成闭环系统。

脉冲发生器和脉冲分配器脉冲发生器是产生步进电动机角位移或速度的控制脉冲电路。

步进电动机运行的转角或转速由脉冲发生器的脉冲频率(Hz或脉冲/s)所确定。

步进电动机的转角正比于输入的脉冲数，对应于脉冲信号数量，它是频率和时间的乘积。

例如一个步距角为1.8。

的步进电动机要旋转90°，则根据1.8×N=90，得到脉冲信号数量N＝50。

θ=Nθ0式中θ-转角(°)；N-脉冲个数；θ0-步距角（°/步）。

步进电动机的步距角是由其设计结构决定的，在以一般方式运行时，步进电动机的转角只能是步距角的整数倍，因此在设计步进电动机驱动系统时，必须考虑其步距角。

由硬件制作的脉冲发生器电路不胜枚举，学过数字电路的读者应该比较熟悉。

在当前微处理器大量渗透传动技术的形势下，利用微处理器的软硬件资源实现脉冲发生器的功能也是很容易的，在第12章中将对此有所介绍。

脉冲分配器是时序逻辑电路的一种，它接受脉冲发生器的控制脉冲信号，输出按一定时序排列的多路电平信号。

通常电机的脉冲分配器为环形分配器，即时序按环形移位封闭排列。

脉冲分配器的工作方式是与步进电动机的相数、拍数、运行状态、正反转等要求有关。

脉冲分配器可以由分立元件组成数字电路，但较复杂、可靠性差。

目前，脉冲分配器大多采用专用集成电路来组成，以完成各种脉冲分配方式。

PMM8713是一个16引脚的专门用于步进电机脉冲分配的集成电路芯片，具有把时钟脉冲分配给三相或四相绕组的功能，其原理图见图11.30。

它有六种脉冲分配方式可供选择（三相三种，四相三种）。

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：可以看出，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°。

步进电机驱动器及细分控制原理引言：步进电机是一种将电脉冲信号转化为机械转动的电动机。

步进电机驱动器是一种用于控制步进电机旋转的设备。

步进电机可以通过控制驱动器提供的电流和脉冲信号来精确地控制旋转角度和速度。

本文将介绍步进电机驱动器的工作原理以及细分控制的原理。

一、步进电机驱动器的工作原理：1.输入电流转换：驱动器将输入的电流信号转换为电压信号。

电流信号通常由控制器产生，通过选择合适的电阻来控制输入电流的大小。

2.逻辑控制：驱动器还会接收来自控制器的脉冲信号。

这些脉冲信号会相互间隔地改变驱动器输出的电压，从而驱动步进电机旋转。

脉冲信号的频率和脉冲数量会影响步进电机的转速和旋转角度。

3.输出电压控制：驱动器会根据输入的电流和脉冲信号控制输出的电压，使其适应步进电机的工作要求。

输出电压的频率和脉冲数有助于控制步进电机旋转的速度和角度。

二、细分控制原理：细分控制是指通过控制驱动器输出的电压脉冲信号来实现更精确的步进电机控制。

细分控制可以将步进电机的每个脉冲细分成更小的步进角度，从而提高步进电机的转动分辨率。

1.脉冲信号细分：通过改变驱动器的输出脉冲信号频率和脉冲数来实现脉冲信号的细分。

例如，如果驱动器输入100个脉冲，但只输出50个脉冲给步进电机，那么每个输入的脉冲就会分为两个输出脉冲，步进电机的旋转角度将更精确。

2.电流细分：通过改变驱动器输出的电流大小来实现电流的细分。

通常情况下，驱动器的输出电流会根据步进电机的转动需要进行控制。

细分控制可以使驱动器能够实现更精确的电流控制，进而控制步进电机的转动精度。

3.微步细分：微步细分是一种更高级的细分控制方法，通过改变驱动器输出的电压波形进行微步细分。

微步细分将步进电机的每个步进角度再次细分为更小的角度，进一步提高了步进电机的转动分辨率和平滑性。

总结：步进电机驱动器是通过将控制器产生的电流和脉冲信号转换为驱动步进电机的电压信号的设备。

细分控制是通过改变驱动器输出的电流和脉冲信号来实现更精确的步进电机控制。

《步进电机驱动控制技术及其应用设计研究》篇一一、引言步进电机是一种通过输入脉冲序列来驱动转动的电机，其运动方式为离散化的步进动作。

步进电机广泛应用于精密定位、速度控制以及数字化系统等场景。

本文将针对步进电机驱动控制技术及其应用设计进行研究，深入探讨其原理、特点以及在各个领域的应用。

二、步进电机驱动控制技术原理步进电机主要由定子、转子和驱动器三部分组成。

定子上有多个磁极，转子则由多个磁性材料制成的齿组成。

驱动器根据输入的脉冲序列，控制定子上的电流变化，从而产生旋转磁场，使转子按照一定的方向和角度进行转动。

步进电机驱动控制技术主要包括以下几种：1. 恒流驱动技术：通过恒流源对步进电机进行驱动，保证电机在不同负载和转速下均能保持稳定的运行状态。

2. 微步技术：通过精细控制驱动器的脉冲序列，使步进电机在每个方向上实现微小角度的转动，从而提高电机的定位精度和运行平稳性。

3. 环形分布电流技术：通过对定子上的磁极进行环形分布电流的控制，实现对步进电机的持续运动控制，使得步进电机的转动更为流畅和准确。

三、步进电机驱动控制技术的应用设计步进电机驱动控制技术在各个领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 精密定位系统：步进电机的高精度定位能力使得其在精密定位系统中得到广泛应用，如数控机床、精密测量仪器等。

通过微步技术和环形分布电流技术的应用，可以实现高精度的定位和运动控制。

2. 速度控制系统：步进电机在速度控制系统中也有着重要的应用，如打印机、电动阀等。

通过调整脉冲序列的频率和占空比，可以实现对电机转速的精确控制。

3. 数字化系统：步进电机在数字化系统中也有着广泛的应用，如数字标牌、机器人等。

通过将步进电机的运动与数字信号进行映射，可以实现数字化的运动控制和显示功能。

四、应用设计实例分析以数控机床为例，分析步进电机驱动控制技术的应用设计。

数控机床是一种高精度的加工设备，其运动控制系统对加工精度和效率具有重要影响。

步进电机、步进电机驱动器常见问题解答步进电机、步进电机驱动器常见问题解答1.什么是步进电机，什么是步进电机驱动器？步进电机是⼀种作为控制⽤的特种电机, 它的旋转是以固定的⾓度(称为“步距⾓”)⼀步⼀步运⾏的, 其特点是没有积累误差, 所以⼴泛应⽤于各种开环控制。

步进电机的运⾏要有⼀电⼦装置进⾏驱动, 这种装置就是步进电机驱动器, 它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的⾓位移, 或者说: 控制系统每发⼀个脉冲信号, 通过驱动器就使步进电机旋转⼀步距⾓。

所以步进电机的转速与脉冲信号的频率成正⽐。

所以，控制步进脉冲信号的频率，可以对电机精确调速；控制步进脉冲的个数，可以对电机精确定位⽬的。

2.什么是驱动器的细分？什么是运⾏拍数？步距⾓如何计算？要了解“细分”，先要弄清“步距⾓”这个概念：它表⽰控制系统每发⼀个步进脉冲信号，电机所转动的⾓度。

电机出⼚时给出了⼀个步距⾓的值，如86BYG250A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1.8°），这个步距⾓可以称之为…电机固有步距⾓?，它不⼀定是电机实际⼯作时的真正步距⾓，真正的步距⾓和驱动器有关，参见下表（以86BYG250A电机为例）：简单地讲，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。

从上表可以看出：驱动器⼯作在10细分状态时，其步距⾓只为…电机固有步距⾓?的⼗分之⼀，也就是说：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，电机转动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°，这就是细分的基本概念。

更为准确地描述驱动器细分特性的是运⾏拍数，运⾏拍数指步进电机运⾏时每转⼀个齿距所需的脉冲数。

86BYG250A 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°。