简述分析控制步进电机的原理

步进电机是运行器件，是机械电子工程的重要部件，大范围的运用在不通风的机械控制系统中。伴着微电子跟互联网的发展，步进电机的供求量日积月累，在国民经济不同领域都有运用。​

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的实行组织。浅显一点讲：当步进电机驱动器接收到一个脉冲信号时，就驱动步进电机按设定的方向转变一个固定的角度（称为“步距角”），它的旋转是以固定的角度一步一步工作的，经过控制脉冲个数控制角位移量，抵达准确定位的目的，同时经过控制脉冲频率来控制电机转变的速度和加速度，抵达调速的目的。步进电机作为一种控制用的特种电机，其没有堆集差错（精度为100%），被广泛运用于各种开环控制。　　一、步进电机的种类　　永磁式步进电机通常为两相，转矩和体检较小，步踞角通常为7.5度或15度，多用于空调风摆上。 　　反应式步进电机常见的有三相反应式，步踞角为1.5度。 　　混合式步进电机常见的有两相、三相、四相、五相混合式。两相和四相混合式可以通用驱动器，步踞角多是1.8度，具有体积小、大力距、低噪音的特征。五相混合式步踞角为0.72度，分辨率高，但是驱动电路杂乱，接线麻烦。三相混合式步踞角为1.2度，其拥有比两相、五相混合式更多的磁极，有利于电机夹角的对称，因而比两相、五相精度更高，差错更小，工作更平稳。　　二、步进电机的有关概念　　步进电机的精度：步进电机的精度为步进角的3%―5%，且不累积。 　　步踞角：即是发送一个脉冲，电机对应转变的角度。 　　定位转矩：是指步进电机不通电的情况下，定子锁住转子的力矩。 　　工作频率：步进电机不失步工作的最高频率。 　　细分驱动器：首要目的是削弱或消除步进电机的低频振动，进步电机的运作精度，减少噪音。　　三、步进电机的特征　　1.高精度的定位。 　　步进电机的最大特征是可以简略地做到高精度的定位控制。以五相步进电机为例：其定位基本单位（分辨率）为0.72度（全步级）/0.36度（半步级），是非常小的；接连定位精度差错皆在±3分（±0.05度）以内，且无累计差错，因而能抵达高精度的定位控制。（步进电机的定位精度取决于电机本身的机械加工精度） 　　2.方位及速度控制。 　　步进电机在输入脉冲信号时，可以依输入的脉冲数做固定角度的反转，进而得到活络的角度控制（方位控制），并可得到与该脉冲信号周波数（频率）成份额的反转速度。 　　3.具定位坚持力。 　　步进电机在接连状态下（无脉波信号输入时）仍具有激磁坚持力，因而，即使不依托机械式的刹车，也能做到接连方位的坚持。 　　4.动作活络。 　　步进电机由于加速性能优越，所以可做到瞬时起动、接连、正反转等快速、再三的定位动作。 　　5.开回路控制，不必依托传感器定位。 　　步进电机的控制系统构成简略，不需要速度感应器（ENCODER、转速发电机）及方位传感器（SENSOR），就能以输入的脉波抵达速度与方位的控制。也因其属开回路控制，所以最适合于短间隔、高频度、高精度等定位控制的场合下运用。 　　6.中低速时具有高转矩。 　　步进电机在中低速时具有较大的转矩，所以可以较同级步进电机供给更大的扭力输出。 　　7.高信固执。 　　运用步进电机设备与运用离合器、减速机及极限开关等其它设备相较，步进电机的缺点及误动作少，所以在检查及维护时也较简略简略。 　　8.体积小，功率高。 　　步进电机体积小、扭力大，在狭窄的空间内也可顺利做设备，并供给高转矩输出。　　四、步进电机的控制原理　　步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转变一个角度，因而非常适合于单片机控制。 　　步进电机区别于其他控制电机的最大特征是：它是经过输入脉冲信号进行控制的，即电机的总转变角度由输入脉冲数选择，而电机的转速则由脉冲信号频率选择。 　　步进电机的驱动电路根据控制信号工作，而控制信号则由单片机发作。其基本原理如下： 　　（一）控制换相次序。 　　通电换相这一进程称为脉冲分配。例如：三相步进电机的三拍工作方法，其各相通电次序为A―B―C―D，通电控制脉冲就必须严厉依照这一次序分别控制A，B，C，D，进行电的通断。 　　（二）控制步进电机的转向。 　　假设给定工作方法是正序换相通电，步进电机就正转；假设按反序通电换相，步进电机就反转。 　　（三）控制步进电机的速度。 　　假设给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它就再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整单片机宣告的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。