步距角任意细分的步进电动机电流波形的讨论
什么是驱动器的细分？什么是运行拍数？步距角如何计算？
0.9°/1.8° 8 驱动器工作在2细分即半步状态 0.9°
0.9°/1.8° 20 细分驱动器工作在5细分状态 0.36°
0.9°/1.8° 40 细分驱动器工作在10细分状态 0.18°
0.9°/1.8° 80 细分驱动器工作在20细分状态 0.09°
什么是驱动器的细分？什么是运行拍数？步距角如何计算？2011-11-10 17:29 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）：
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°。请注意，如果运行拍数设为30，按上表对应关系细分数为7.5,不是一个整数。
0.9°/1.8° 160 细分驱动器工作在40细分状态 0.045°
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。
基于ATmega128的步进电机细分驱动技术
《 现场总线技术应用 200 例》
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单片机开发与应用
样的规律变化, 将此规律性变化的信号分别接到步进电机的两 相绕组中,从而来实现步进电机细分驱动。
2 PWM 细 分 驱 动 硬 件 电 路 设 计
整个细分驱动系统的结构框图如图 2 所示, 主要包括单片 机及其外围、光耦隔离、功率驱动、过流保护以及其他相关电路。
结 合 双 全 桥 功 率 驱 动 芯 片 L298N 来 实 现 二 相 混 合 式 步 进 电 机 的 细 分 驱 动 , 给 出 了 细 分 驱 动 的 硬 件 设 计 原 理 图 以 及 相 应 的 软
件控制流程图。 实验结果表明:该细分驱动器具有控制精度高、低频运行平滑度稳定、并且根据具体应用场合要求有细分数
(2)过流保护: 步 进 电 机在 运 行 过程 中 会 受到 驱 动 电压 的 波 动 或 其 他 干 扰,因 此 将 采 样 电 压(SENSA 和 SENSB)与 参 考 电 压 通 过比 较 器 LM393 进行 比 较,一旦 高 于 参考 电 压 则输 出 电 平发 生翻转,使单片机产生中断,进入中断保护程序来保护步进电机。
术 operating; besides, the subdivision number can be changed through programming to meet different applications. Key words: Subdivision driver; Stepping motor; PWM; AVR Single-chip processor; L298N
图 3 功率驱动芯片电路 功率驱动电路设计如图 3 所示, 通过外围接口和单片机端 口 相 连 。 其 中 ENA 和 ENB 为 PWM 信 号 输 入 使 能 端 ; 四 路 PWM 信号分别 从 INPUT1-INPUT4 输 入; 输 出端 外 加 8 只快 速 二 极 管 续 流 再 与 步 进 电 机 相 连 ;SENSA 和 SENSB 外 接 0.5 欧 ±
什么是步进电动机的步距角
什么是步进电动机的步距角步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
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(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。
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。
步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。
现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。
永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进电机一般为三相，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。
反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。
混合式步进电机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，也是本次细分驱动方案所选用的步进电机。
步进电机的一些基本参数：电机固有步距角：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SL86S2114A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。
步进电机的相数：是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。
电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72° 。
步进电机细分工作原理
步进电机细分工作原理
步进电机的细分工作原理是通过改变驱动电流的形状来实现的。
一般情况下，步进电机的驱动方式是脉冲驱动，每来一个脉冲，步进电机就会前进一定的步进角度。
而细分则是指在一个步进角度内再细分出更小的角度。
步进电机的细分工作原理是通过改变驱动电流的形状来实现的。
细分驱动电流的形状可以分为两种：单相与双相。
其中，单相细分时，驱动电流只有一路；而双相细分时，驱动电流有两路。
通过改变细分电流的形状，可以使步进电机在一个步进角度内细分出更小的角度，从而实现步进电机的精确控制。
在单相细分中，驱动电流的形状变化主要是通过改变驱动电流的占空比来实现的。
在每一个步进角度中，通过改变驱动电流的占空比，可以在一个步进角度内细分出更小的角度。
占空比变化越细致，步进电机的运动就越精确。
在双相细分中，驱动电流的形状变化则是通过改变驱动电流的相位来实现的。
在每一个步进角度中，通过改变驱动电流的相位差，可以在一个步进角度内细分出更小的角度。
相位差变化越细致，步进电机的运动就越精确。
细分驱动可以提高步进电机的位置精度和运动平滑度，但也会增加控制难度与复杂度。
因此，在选择细分驱动的方式时，需要综合考虑步进电机的要求和实际应用场景来确定最合适的细分方式。
2024年步进电动机实验心得
2024年步进电动机实验心得在2024年，我参与了一个步进电动机的实验，以下是我的心得和体会。
步进电动机是一种特殊的电动机，其工作原理是在电机转动的过程中，通过电控方案使电机转动特定的步长。
步进电动机具有结构简单、容积小、功率密度高、精度高等优点，因此在许多应用领域得到了广泛的应用，如打印机、数码摄像机、机床等。
在实验中，我们首先对步进电动机进行了理论研究和测试。
我们深入学习了步进电动机的工作原理、结构特点以及控制方法。
步进电动机的旋转是以步进角为单位，每转动一个步进角，电机转动一个步进角对应的角度。
我们通过实验测试了步进电动机的转速、扭矩和功率特性，以及步数与角度的关系。
实验数据表明，步进电动机在不同电压和负载下，都能够较好地实现指定的转动步数和精度。
在实验过程中，我们还研究了步进电动机的驱动控制方法。
步进电动机的驱动控制主要通过脉冲信号来实现，每接收到一个脉冲信号，电机就转动一个步进角。
我们学习了常见的控制方式，如单相控制方式、双相控制方式和四相控制方式。
实验中，我们通过不同的控制方式控制步进电动机的转动，并观察了转动速度、精度和扭矩的变化。
实验结果表明，四相控制方式的步进电动机具有较高的精度和扭矩输出，适用于需要精确控制转动角度和负载的应用。
此外，我们还研究了步进电动机的控制电路设计和驱动电路设计。
控制电路主要实现对步进电动机的步进角控制，驱动电路则负责将控制信号转化为驱动电流，并提供适当的功率输出。
在实验中，我们根据步进电动机的参数和控制要求，设计了相应的控制电路和驱动电路，并进行了调试和测试。
实验结果显示，设计的电路能够有效地驱动步进电动机，实现精准控制和稳定的转动输出。
总的来说，通过对步进电动机的理论研究和实验测试，我对步进电动机有了更深入的了解。
步进电动机具有结构简单、工作可靠等优点，在许多应用领域具有广泛的应用前景。
通过合理的控制电路设计和驱动控制方法，步进电动机能够实现较高的转动精度和稳定输出，满足各种应用需求。
步进电机驱动器参数原理
步进电机驱动器参数原理1.电流参数：步进电机驱动器的电流参数是指电机正常工作时所需的驱动电流。
一般来说，步进电机的扭矩和电流成正比，当电流增大时，扭矩也会增大。
步进电机驱动器可以通过电流控制技术来控制电机的运行。
合理设定电流参数可以保证步进电机获得足够的扭矩以完成机械任务。
2.电压参数：电压参数是指步进电机驱动器的最高驱动电压。
一般情况下，步进电机驱动器的输出电压应该小于或等于电机的额定电压，以保证电机工作的安全性和稳定性。
电压参数的设定应该考虑到电机的额定电压以及实际工作情况。
3.细分参数：细分参数是指步进电机驱动器对一个步距角的分割数。
细分参数越高，步进电机在相同的步距角下运动越精细，控制分辨率越高。
细分技术可以提高步进电机的位置控制精度，并减小振动和噪音。
4.步距角参数：步距角参数是指步进电机转动一步所需的脉冲数。
步距角是步进电机最小的工作单位，决定了电机运动的精度和分辨率。
通常步距角可以通过驱动器的输入或者软件进行设置。
5.步进角分辨率参数：步进角分辨率是指步进电机的位置控制精度，可以通过细分技术来提高。
步进角分辨率越高，步进电机运动的精度越高，位置控制越精准。
在步进电机驱动器参数设置的过程中，需要根据具体步进电机的额定工作电压和电流来确定合适的驱动参数。
过高或过低的电压和电流参数都会对步进电机的工作效果产生影响。
总之，步进电机驱动器参数原理是指通过设置电流、电压、细分、步距角和步进角分辨率等参数，来控制步进电机的转动精度和位置控制精度。
通过合理的参数设定，可以实现步进电机的稳定工作和精准控制。
步进电机细分和步距角的关系
步进电机细分和步距角的关系步进电机细分和步距角的关系在探讨步进电机的工作原理时，一个关键的概念是步距角。
步进电机通过逐步向前转动来完成工作，每一步旋转的角度称为步距角。
然而，步距角的大小与电机的细分数有关。
本文将深入探讨步进电机细分和步距角之间的关系，并介绍如何优化电机细分以获得更好的性能。
一、什么是步进电机细分步进电机细分是指将电机的每一步细分为更小的步数。
通常情况下，步进电机被设计成有固定的全步距角。
这意味着电机可以按照固定的角度进行每一步，无法做到无限小的步进。
然而，通过细分电机，我们可以将每一步进一步分为更小的部分，从而增加电机的分辨率。
细分电机通常使用驱动电路和控制器来实现。
通过在每个步进间隔中施加更多的微步，可以使步进电机的旋转更加平滑，减小振动和噪音。
细分电机还可以提高电机的定位准确性和速度响应。
二、步进电机细分与步距角之间的关系步进电机的步距角通常由电机的设计确定，是电机的一个固有特性。
步距角定义了电机每一步的旋转角度，在电机驱动信号驱动下，电机按照这个角度进行操作。
然而，当我们进行电机细分时，每一步的旋转角度变小，这也就意味着步距角变小。
步进电机的细分级别会直接影响到步距角的大小。
细分电机可以通过增加电机驱动信号的频率来实现。
较高的频率将导致电机旋转更平稳，更精确，同时步距角更小。
举例来说，如果一个步进电机的全步距角为1.8度，那么在进行2倍细分时，每一步的旋转角度将变为0.9度，4倍细分时变为0.45度，8倍细分时变为0.225度，以此类推。
随着电机细分级别的增加，步距角也会逐渐减小。
三、步进电机细分的优化步进电机的细分级别对于电机性能的优化非常重要。
较高的细分级别可以提高电机的准确性和精度。
然而，随着细分级别的增加，要求驱动电路和控制器具备更高的性能和计算能力。
在进行细分时，一般情况下，细分级别越高，步距角越小，电机的分辨率越高。
然而，过高的细分级别可能会导致电机跳步问题，即电机无法按照预期的步进进行旋转。
试析步进电动机细分驱动控制技术的研究运用
２ ６・
科 技 论 坛
试析步进 电动机细分驱动控制 Байду номын сангаас术 的研 究运用
王 现 董 舸 刘 文 赫
（ 齐齐哈 尔工程学院 ， 黑龙江 齐齐哈 尔 １ ６ １ ０ ０ ０ ） 摘 要： 步进 电机作为一种新型的数控 电机 ， 其使 用价值得到 了相 关使 用行业 的广泛好评 。步进 电机 的使 用原理 就是 通过 其 内部的 设计将 系统传来的 电磁脉 冲信号进行有效的分析后转 变成 自身可 以使 用的一种 角度位移控制 限号 ，然后通过信 号的传输 对整 个步进 电 机进行控制 ， 在整个运行过程 中步进 电机 由于其整体工作惯性小、 使 用过程 中与信号 的相应频 率高的等特点 以及在 突然停 工状 态下可以 进行 自锁操作的 实践能力得到 了广 大用户在使 用方面的好评 。不仅如此该技术在进行定位 的过程 中， 同样具有较 高的精度 ， 并且整体所 产生的误差也相对较小 ， 在工作 中还 可以进行重 负操作 ， 相对 于其他的设备操作起 来更加 简便顺手。
关键词 ： 步进 电动 机 ； 细 分驱 动 控 制技 术 ； 原 理
步进 电动 机细分驱动控制技术在机 械加工等 精密器械 的制造 率等相关 的过程进行精密曲线的描绘 。 在运转过程 中对于步进电机 方面 均有 自己独特的优势 ， 在我 国科学 技术不断发展 的今 天 ， 面对 锁转 过的角度 、 弧度 以及在 电流变化 的过程 中都会受 到整个操 作系 各种技术 的不断发展以及提升 。 步进电机的改造 以及相关原理 的更 统的操控 ， 有效 的将 整个软件 内部 的工作状况展现出来 。 新一直没有受到阻碍。在科学技术不断引领社会发展 的今天 ， 有效 信号 的有效处 理是单 片机细分步进 电机在进 行精 度驱动技 术 的将 步进 电机细分驱动控制技 术进行改革 、 研发 、 实际应用对 我 国 的使 用过程 中一项十分重要的使 用技术 。 其 自身 的发展使用具有独 在未来 的发展建设 过程 中必然会起到 良好 的促进作用 ， 以下将试析 特的技术 内涵 ， 这是一种 由积分电路 、 触发元件 以及相 关 的各类 高 步进 电动机细分驱动控制技术 的研究运用。 端电子控 制、 电子驱 动电路 以及部件相互组合搭 配而成的。其在实 １步 进 电动 机 际的使用 中 ， 主要工作是 为 Ｐ ＷＭ提供 、 抽取正确 的步进 电机的细分 步进 电动机把电脉冲信号变换 成角位移 以控 制转子转 动的微 直流分量信号 ， 并通过控 制场效应 管的开闭原件 对其 进行开启 以及 特 电机 。 在 自动控制装置 中作 为执行元件 。 每输入一个脉冲信号 ， 步 关闭的有效控制 。只有有效 的完善这种对步进 电机 的电流 、 细分信 进 电动机前进一步 ， 故又称脉冲电动机 。步进电动机多用于数字式 号的管理 ， 才能够完善细分驱 动在 实际操作 应用 中的控制 。在科学 计算机 的外部设备 ， 以及打印机 、 绘 图机和磁盘等装 置。 技术承载世界 的今天 ， 有 效的将单片机作为一 种媒 介 ， 结合 到步进 步进 电动机的驱动电源 由变频脉 冲信号源 、 脉冲分配器及脉冲 电机的细分驱 动控制技术 的完善过程 中去 ， 其实际的结果表明 了该 放大器组成 ， 由此驱动 电源 向电机绕组提供脉 冲电流 。 技术能够有效 的客服在操作 中难以进 行均匀细分技术 的难题 。 通过 步 进 电机 的 优 点是 没有 累积 误 差 ， 结构简单 ， 使用维修方便 ， 制 与计算机 的有效链 接 ， 将 其输入的细分波形进 行正确 的分析 ， 借此 造成本低 ， 步进 电 动 机 带 动 负 载惯 量 的 能 力 大 ， 适 用 于 中小 型 机 床 进 行 指 令 的下 达 ， 就 可 以 在 有 效 的实 现 对 步进 电 机 的控 制 ， 这种方 和速度精 度要求不高 的地方 ， 缺点 是效率较低 ， 发热大 ， 有时会 “ 失 式较之传 统模式而言 ， 其具有更高 的科 学利用价值以及操作简便 的 步” 。 特点。在步进 电机 细分驱动控制技术 的引领运用下 ， 整个操作过程 ２ 步 进 电机 细 分 驱 动 控 制 原 理 和 方法 都变得相 当简单 ， 在应用 过程 中只要通过单极 性方法 的调整 ， 就可 ２ ． １ 步进 电机细分原理。 步进电机在进行运转工作 中， 最 主要 的 以有效的将理论计算 中的得到 的数据进行最大化 的应用 ， 进而达到 是依靠励 磁绕组之 间因为特定 性能产生旋转 式的合磁场 带动转子 整个驱分过程实现完美 的细分管理 ， 在实际 的操作运用 中有效 的降 进行 同步运动 。在步进电机 没有进行 细分 时候 ， 合磁场会一种不变 低 了因操作方式复杂繁琐而带来的隐患。 的角度运转 ， 当励磁绕组在电流通过时候 ， 会产 生磁 通量 ， 控制好 电 ３ ． ２ 恒频脉宽调制细分驱动 。步进 电动机 的细分控制方法 ， 是通 流 的方向实现对步进 电机 合磁场的控制 ，步进 电机在 细分的情形 过控制步进电机各相绕组 中的电流 ， 使其按一定 的规律 阶梯上升或 下， 其 工作 时候可 以实现对绕组电流大小 进行精确 的控制 。 下 降，从 而获得从零到最 大相 电流之间 的多个稳 定 的中间电流状 ２ ． ２步进 电机 细 控 制 方 法 态。 恒频脉宽调制细分技术 ， 采用可 变细分控制原理产生阶梯波 ， 而 ２ ． ２ ． １ 等 电流细分 驱动法。细分驱动技术通过 对相电流实施 阶 在恒流 阶段 采用定频脉宽调制 ， 使其功率 管工作在开关 状态 ， 这样 梯控制 ， 让 步进 电机 围绕在一个很小 的角度运转 ， 将 电流均匀细化 ， 既解决 了可变细分 功率管损耗大 的问题 ， 又避免 了数字细分 的脉 宽 也 使 得 围绕 的角 度 均 分 。 调制波计算时间过长不 易实现 的问题 。 ２ ． ２ ． ２实 现 振 动 频 率 的 降 低 。在 面 对 实 际状 况 发 生 的过 程 中 ， 应 ４细分驱动的 Ｓ Ｐ Ｗ Ｍ 控 制 该 根 据 操 作 过 程 中的 行 为技 术 准 则 ， 在 分 析 出步 距 角 以及 相 关 电流 在细分驱动的 Ｓ Ｐ ＷＭ控制过程 中 ， 一般使用采用控制理论 为指 的 曲线 之 后 ， 在 此 基 础 之 上 对 步 进 电机 相 关 器 件 的 电流 进 行 控 制 并 导 ， 由于在整个 控制过程 中， 冲量相等但是形 状行有很 大差异 的狭 加 以修正 ， 只有在此基础之上建立 的调整才能够实现步进 电机在实 窄脉冲 ， 在一定 的惯性条件下实施操作 ， 组合控 制 ， 最后得 到的结果 际工作 中步距角的均分。 差别不大 ， 基本相 同， 如果将 正弦波均 匀等分成若干份 ， 且将这些均 ２ ． ２ ． ３电流矢量恒 福均 匀旋转法 。步进 电机内部的合成磁场要 与分布 的正弦波看成宽度相 等但 是幅值有很大差异的若干个脉冲 ， 想保持一定 的参数恒定 ， 就需要使用特定 的方式来实现 。在操作过 再将这个序列脉冲用同样数 量等幅值 不等宽度 ， 宽度 与按正 弦规律 程 中， 可以通过将磁场保持在与运行方 向同一方 向上进行一致性 的 变化 的脉冲代替 ， 即Ｓ Ｐ ＷＭ。这种 Ｓ Ｐ ＷＭ的脉 冲可用单 片机配合相 协调 ， 再或者在将变化变化均匀处理 ， 通过实践操作 ， 传统 的步进 电 应 的控制 电路来实现。通过无数 次的实践操作和理论研究证明 ， 在 机细分驱动技术的使用是依 靠在各种硬件的强大配合之下进行的 ， 单 片机源源不断 的将 细分 并且 已经量化好 的控制 电压信 号传输 出 但是这种方式要想在一段时间内实现所谓的恒力矩均匀细分 ， 然后 去 的情况下 ， 再 同 Ｄ／Ａ转换 后与三角波 进行 比较 ， 形成 脉宽调制 在此基础上在进行有效的控制将 会出现相 当大 的难度。 但是科 学技 信号加在步进电机的绕组上 ， 实现细分驱动 。 术的发展 为我们提供 了条件 ，通过使用单片步进 电机控制系统 ， 将 结束 语 部分数据存储在软件系统 中， 然后进行各种 细分 电流有关信 号的 步进 电机作 为数字化控制 电机的一种 ， 其具 有着悠久 的发 展历 控 制输 出 。 史。 在未来 的发展道路上 ， 随着科学技术的不断完善 ， 步进 电动机细 ３ 步 进 电 机 的 细分 驱动 控 制 技 术 研 究 运 用 分驱动控制技术必将得到有效 的改进 以及完善 。 通过现实 的发展现 ３ ． １ 单片机细分步距精度驱动 。作 为单 片机 细分 步距 控制系统 状我们可 以清晰的判断 ， 其未来的应用价值将无 可估量 。 的核心 ， 在 进行细分步距 精度的调整控制过程 中 ， 其 主要还是依靠 参 考 文 献 定 的组合程序 ，岁正在运行 的电机 产生符合 其运转工作的 Ｐ ＷＭ ｆ １ １ 花 同． 步 进 电机 控 制 系统设 计 ｌ Ｊ １ ＿ 电子 设计 工程 ， ２ ０ １ １ （ １ ５ ） ． 细分信号 ， 使整个步进 电机 的相关相数 、 细分倍数 、 运行过 程中的频