1、 1 二相步进电机控制系统设计 1 步进电机介绍 1.1 步进电机特点 步进电机(stepping motor)是将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的一种特殊电 机。电动机每输入一次电脉冲信号，电动机就转动一个角度，从而形成不仅是的运动，所以 称为步进电动机；另外由于输入的是脉冲电流，故也称脉冲电动机。 随着科学技术的发展，步进电动机获得了广泛的应用。步进具有很多优点也有不少缺点， 步进电机的特点主要由下面几点： 1 步进电机的输出脚与输入脉冲的个数成正比，控制输入的脉冲数就能控制位移量。 2 步进电机的转速与输入的脉冲频率成正比，改变通电相序即可改变电动机转向。 步进电机启动、停止迅速，
2、当停止脉冲输入时，若维持绕组内电流不变，电动机转子会保持 在停止时的位置上。 3 一般步进电机的精度为步进角的 3-5%，且误差不会累积。 4 步进电机外表允许的温度高。步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导 致力矩下降乃至于失步， 因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点； 一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏 130 度以上，有的甚至高达摄氏 200 度以上，所以步 进电机外表温度在摄氏 80-90 度完全正常。 5 步进电机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形 成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率
3、（或速度）的 增大而相电流减小，从而导致力矩下降。 6 步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。步进电机 有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果 脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频 率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后 按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速） 。 7 步进电机的确定是效率地，带负载能力低，调速范围小，最高输入脉冲频率一般不超过 2 18KHZ，并且需要专用电源给电脉冲信号，在运行中会出现共振和震荡问题。
4、 1.2 步进电机工作原理 步进电机是一种用电脉冲进行控制 ,将电脉冲信号转换成相位移的电机 ,其机械位移和转 速分别与输入电机绕组的脉冲个数和脉冲频率成正比 ,每一个脉冲信号可使步进电机旋转一 个固定的角度.脉冲的数量决定了旋转的总角度 ,脉冲的频率决定了电机运转的速度.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。 对于反应式步进电机转速与脉冲频率的关系为： Nz f n 60 式中：f为脉冲频率，单位是 HZ。N 为电机运行拍数、z 为转子齿数。 对于反应式步进电机的步距角为： Nz 360 式中：N 为步进电机运行拍数，z 为转子齿数。对于二四相电机齿数一般为 50。 1.3 二相步进电机 根据设计要求本设计设计对象是二相步进电机，有两组带中心抽头的线圈，因为设计要求 采用双极性控制即 H 桥控制，绕组的中心抽头不接，使用
