步进电机控制c程序及仿真

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1、步进电机步进电机和普通电动机不同之处是步进电机接受脉冲信号的控制。步进电机可以直接接受数字信号,不需要进行数字与模拟量的转换,具有高精度快速启停能力。在非超载的情况下，步进电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号， 电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。一、步进电机的结构和工作原理步进电机是一种专门用于位置和速度精确控制的特种电机。步进电机的最大特点是其“数字性”，对于微电脑发过来的每一个脉冲信号，步进

2、电机在其驱动器的推动下运转一个固定角度（简称一步），如下图所示。如接收到一串脉冲步进电机将连续运转一段相应距离。同时可通过控制脉冲频率，直接对电机转速进行控制。步进电机在构造上有三种主要类型：反应式（VariableReluctance，VR）、永磁式（PermanentMagnet,PM）和混合式(HybridStepping,HS)。•反应式定子上有绕组、转子由软磁材料组成。结构简单、成本低、步距角小，可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。•永磁式永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。其特点是动态性能好、输出力矩大，但

3、这种电机精度差，步矩角大（一般为7.5°或15°）。•混合式混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。其特点是输出力矩大、动态性能好，步矩角小，但结构复杂、成本相对较高。混合型，因具有高精度、高转矩、微小步进角和数个优异的特征，所以刚开始在OA关系，其它的分类上也大幅的被使用，特别是在生产量上大半是使用在盘片记忆关系的磁头转送上。按定子上绕组来分，共有二相、三相和五相等系列。单定子径向分相反应式步进电机结构原理图最受欢迎的是两相混合式步进电机，约占97%以上的市场份额，其原因是性价比高，配

4、上细分驱动器后效果良好。该种电机的基本步矩角为1.8°/步，配上半步驱动器后，步矩角减少为0.9°，配上细分驱动器后其步矩角可细分达256倍（0.007°）。由于摩擦力和制造精度等原因，实际控制精度略低。同一步进电机可配不同细分的驱动器以改变精度和效果。五相混合式步进电机应用也比较广泛，其步进角一般为0.72度。1.基本结构2.工作原理简单的讲，步进电机驱动器根据外来的脉冲，通过其内部的逻辑电路控制步进电机的绕组按一定的次序正反通电，从而实现其运转。以两相1.8度步进电机为例，其主要分为4线（双极性），6线（单极性）两种方式：4线（双极性）电机，当其绕组的通电方向顺序

5、按照AC->BD->CA->DB四个状态周而复始进行变化，每变化一次，电机运转一步,即1.8度。6线（单极性）电机，当其绕组的通电方向顺序按照OA->OB->OC->OD四个状态周而复始进行变化，每变化一次，电机运转一步,即1.8度。二、步进电机的术语1.相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数，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°。用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。目前应用最广泛的

6、是两相和四相，四相电机一般用作两相，五相的成本较高。2.拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.3.步：当某组绕组通电时,每来一个脉冲电压,如果这时定子的小齿与转子没有对齐，则在磁场的作用下转子将转动一个步距角(称为一步)，使转子齿与定子齿对齐，从而使步进电机向前“走”一步。三、步进电机工作过程1.脉冲信号的产生:脉冲信号一般由CPU或单片机产生的，一般脉冲信号的比例为0.3-0.4左右，电

7、机转速越高，比例则越大。微处理器以四相步进电机为例，四相电机工作方式有二种，四相四步为AB-BC-CD-DA；四相八步为AB-B-BC-C-CD-D-AB。2.步进电机运转原理如图为四相(实际为2相）式步进电机的基本构造图。中间转子由永久磁铁所构成，左边为N极，另一边为S极。定子有四组线圈，分别为L1、L2、L3及L4，各线圈的C端共接电源正极，另一端经由开关接在电源的负极，在看图8。当把开关S1按下，则线圈A通入电流，产生N极磁场，因为磁场同性相斥、异性相吸，使转子的S极被A极吸引过来。其次，放掉开关S1，并且立刻按下开关S2，则A极的磁场消失，B