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(dāng)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(zhǔn)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。

步進電機細分控制是指對步距角再進行詳細的分步控制。例如，對一個步距角為1.8°的兩相四拍電機進行四細分控制，就是使得電機轉(zhuǎn)動一步是1.8除以4，也就是0.45°來運轉(zhuǎn)。 對于步進電機來說細分功能完全是由外部驅(qū)動電路精確控制電機的相電流產(chǎn)生的，和具體電機無關(guān)。步進電機的細分控制是通過等角度有規(guī)律的插入大小相等的電流合成向量，從而減小合成磁勢的角度(步距角)，從而達到細分目的。步進電機之所以能實現(xiàn)步進就是因為在硬件結(jié)構(gòu)上做了拆分(定子上有不同的通電相，轉(zhuǎn)子上有齒)，使其一次轉(zhuǎn)動不是一圈，而是一步一步的按固定的角度轉(zhuǎn)動。這一步所轉(zhuǎn)過的角度就是步距角。步距角是步進電機的固有屬性，每一個步進電機的步距角在設(shè)計完成之后就是固定的。步進電機步距角和電機運行的拍數(shù)以及轉(zhuǎn)子齒數(shù)有關(guān)，θ=360/NZ(2相電機的計公式，本文例子全部以兩相電機為例，N是拍數(shù)(一般可以通過線數(shù)來確定)，Z是轉(zhuǎn)子的齒數(shù)。)

步進電機控制已經(jīng)蘊含了細分的原理。電機內(nèi)部磁場每旋轉(zhuǎn)一個圓周, 步進電機前進一整個步距角。若四相步進電機按A→B→C→D→A 的順序輪流通電, 即整步工作, 磁場分四拍旋轉(zhuǎn), 每次電流換向, 步進電機將前進整步距角的1/4。而按A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A 的順序輪流通電, 即半步工作, 每次電流換向, 步進電機將前進整步距角的1/8。但是, 如果半步工作狀態(tài)下每拍前進的角度超過控制精度要求, 則需要對步距角進行更進一步的細分。我們知道, 電磁力的大小跟繞組通電電流的大小是相關(guān)的。當(dāng)通電相的電流不馬上到達峰值, 而斷電相的電流也不立

即降為零時, 電機內(nèi)部磁場為上兩相電流共同合成, 而產(chǎn)生的磁場合力, 會使轉(zhuǎn)子有一個新的平衡位置, 這個新的平衡位置在原步距角的范圍內(nèi)。也就是說, 如果繞組電流的波形不再是一個近似方波, 而是分成N 個階梯的近似階梯波, 則電流每升或者降一個階梯時, 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一小步。當(dāng)轉(zhuǎn)子按照這個規(guī)律轉(zhuǎn)過N 小步時, 實際相當(dāng)于它轉(zhuǎn)過一個步距角。這種將一個步距角分成若干小步的驅(qū)動方法, 稱為細分驅(qū)動。

步進電機的原理：通常電機的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過定子繞組時，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一個角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個角度。每輸入一個電脈沖，電動機轉(zhuǎn)動一個角度前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機就會反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉(zhuǎn)動。(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。