步進電機是執(zhí)行元件，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域都有應(yīng)用。

    步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。通俗一點講：當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號時，就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（稱為“步距角”），它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的，通過控制脈沖個數(shù)控制角位移量，達到準確定位的目的，同時通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，達到調(diào)速的目的。步進電機作為一種控制用的特種電機，其沒有積累誤差（精度為100%），被廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。

    一、步進電機的種類

    永磁式步進電機一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體檢較小，步踞角一般為7.5度或15度，多用于空調(diào)風擺上。

    反應(yīng)式步進電機常見的有三相反應(yīng)式，步踞角為1.5度。

    混合式步進電機常見的有兩相、三相、四相、五相混合式。兩相和四相混合式可以通用驅(qū)動器，步踞角多是1.8度，具有體積小、大力距、低噪音的特點。五相混合式步踞角為0.72度，分辨率高，但是驅(qū)動電路復(fù)雜，接線麻煩。三相混合式步踞角為1.2度，其擁有比兩相、五相混合式更多的磁極，有利于電機夾角的對稱，因而比兩相、五相精度更高，誤差更小，運行更平穩(wěn)。

    二、步進電機的相關(guān)概念

    步進電機的精度：步進電機的精度為步進角的3%―5%，且不累積。

    步踞角：就是發(fā)送一個脈沖，電機對應(yīng)轉(zhuǎn)動的角度。

    定位轉(zhuǎn)矩：是指步進電機不通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。

    運行頻率：步進電機不失步運行的最高頻率。

    細分驅(qū)動器：主要目的是減弱或消除步進電機的低頻振動，提高電機的運作精度，減少噪音。

    三、步進電機的特征

    1.高精度的定位。

    步進電機的最大特征是能夠簡單地做到高精度的定位控制。以五相步進電機為例：其定位基本單位（分辨率）為0.72度（全步級）/0.36度（半步級），是非常小的；停止定位精度誤差皆在±3分（±0.05度）以內(nèi)，且無累計誤差，因而能達到高精度的定位控制。（步進電機的定位精度取決于電機本身的機械加工精度）

    2.位置及速度控制。

    步進電機在輸入脈沖信號時，可以依輸入的脈沖數(shù)做固定角度的回轉(zhuǎn)，進而得到靈活的角度控制（位置控制），并可得到與該脈沖信號周波數(shù)（頻率）成比例的回轉(zhuǎn)速度。

    3.具定位保持力。

    步進電機在停止狀態(tài)下（無脈波信號輸入時）仍具有激磁保持力，因此，即使不依靠機械式的剎車，也能做到停止位置的保持。

    4.動作靈敏。

    步進電機因為加速性能優(yōu)越，所以可做到瞬時起動、停止、正反轉(zhuǎn)等快速、頻繁的定位動作。

    5.開回路控制，不必依賴傳感器定位。

    步進電機的控制系統(tǒng)構(gòu)成簡單，不需要速度感應(yīng)器（ENCODER、轉(zhuǎn)速發(fā)電機）及位置傳感器（SENSOR），就能以輸入的脈波達到速度與位置的控制。也因其屬開回路控制，所以最適合于短距離、高頻度、高精度等定位控制的場合下使用。

    6.中低速時具備高轉(zhuǎn)矩。

    步進電機在中低速時具有較大的轉(zhuǎn)矩，所以能夠較同級伺服電機提供更大的扭力輸出。

    7.高信賴性。

    使用步進電機裝置與使用離合器、減速機及極限開關(guān)等其它裝置相較，步進電機的故障及誤動作少，所以在檢查及保養(yǎng)時也較簡單容易。

    8.體積小，功率高。

    步進電機體積小、扭力大，在狹窄的空間內(nèi)也可順利做安裝，并提供高轉(zhuǎn)矩輸出。

    四、步進電機的控制原理

    步進電機是數(shù)字控制電機，它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖信號，步進電機就轉(zhuǎn)動一個角度，因此非常適合于單片機控制。

    步進電機區(qū)別于其他控制電機的最大特點是：它是通過輸入脈沖信號進行控制的，即電機的總轉(zhuǎn)動角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機的轉(zhuǎn)速則由脈沖信號頻率決定。

    步進電機的驅(qū)動電路根據(jù)控制信號工作，而控制信號則由單片機產(chǎn)生。其基本原理如下：

    （一）控制換相順序。

    通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如：三相步進電機的三拍工作方式，其各相通電順序為A―B―C―D，通電控制脈沖就必須嚴格按照這一順序分別控制A，B，C，D，進行電的通斷。

    （二）控制步進電機的轉(zhuǎn)向。

    如果給定工作方式是正序換相通電，步進電機就正轉(zhuǎn)；如果按反序通電換相，步進電機就反轉(zhuǎn)。

    （三）控制步進電機的速度。

    如果給步進電機發(fā)一個控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個脈沖，它就再轉(zhuǎn)一步。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調(diào)速。