步进动力机构工作原理与特性总结

步进动力机构

步进动力机构，是将电脉冲转换为角度位移的执行元件。简言之，当步进驱动器接收到脉冲信号后，便驱使步进动力机构按照预定方向转动固定角度，即步进角度。通过调节脉冲数量，我们可以精确控制角度位移，实现精准定位；同时，通过调节脉冲频率，我们可以调整电机的转速和加速度，实现调速。皖南电机价格表

步进动力机构主要分为三类：永磁式（PM）、反应式（VR）和混合式（HB）。永磁式步进电机通常为两相，具有较小的转矩和体积，步进角度通常为7.5度或15度；反应式步进电机通常为三相，能够实现大转矩输出，步进角度通常为1.5度，但噪声和振动较大。在欧美等发达国家，这类电机在80年代已被淘汰。混合式步进电机结合了永磁式和反应式的优点，分为两相和五相，其中两相步进角度为1.8度，五相步进角度为0.72度。混合式步进电机应用广泛，200步进电机与伺服电机在51黑电子论坛及“单片机教程网”官方微信中获得了论坛黑币奖励。

步进动力机构关键参数：

1. 电机固有步距角

这是指控制系统每发出一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时提供的步距角值，如86BYG250A型电机的值为0.9°/1.8°（半步为0.9°，整步为1.8°），这个步距角即为“电机固有步距角”。实际工作步距角与驱动器有关。

步进电机步距角β的计算公式为：

β=360°/（Z·m·K）

其中β为步进电机的步距角，Z为转子齿数，m为步进电动机的相数，K为控制系数，即拍数与相数的比例系数。

2. 步进电机的相数

这是指电机内部线圈组数，常用有二相、三相、四相、五相步进电机。相数不同，步距角也不同，如二相电机步距角为0.9°/1.8°，三相为0.75°/1.5°，五相为0.36°/0.72°。在没有细分驱动器时，用户通过选择不同相数的步进电机来满足步距角需求。使用细分驱动器时，用户只需在驱动器上调整细分数，即可改变步距角。

3. 保持转矩（HOLDINGTORQUE）

这是指步进电机通电但不转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机*重要的参数之一，通常在低速时接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度增加而衰减，输出功率也随之变化，因此保持转矩成为衡量步进电机重要参数之一。例如，2N.m的步进电机，若无特殊说明，即指保持转矩为2N.m的步进电机。

4. 拔阻转矩（DETENTTORQUE）

这是指步进电机未通电时，定子锁住转子的力矩。在国内，DETENTTORQUE的翻译不统一，容易引起误解；由于反应式步进电机的转子不是永磁材料，所以它没有拔阻转矩。

步进动力机构主要特性：

1. 步进动力机构必须加驱动才能运行，驱动信号为脉冲信号，无脉冲时静止，有脉冲时以一定角度（步角）转动。转动速度与脉冲频率成正比。

2. 步进动力机构具有快速启动和停止的优异特性。安徽皖南电机

3. 改变脉冲顺序，可方便改变转动方向。

因此，步进动力机构成为打印机、绘图仪、机器人等设备的动力核心。

步进动力机构驱动器特点：

它是由专用集成电路构成的步进动力机构驱动器系统，包括脉冲分配器集成电路、包含脉冲分配器和电流斩波的控制器集成电路、只含功率驱动（或包含电流控制、保护电路）的驱动器集成电路以及将脉冲分配器、功率驱动、电流控制和保护电路都包括在内的驱动控制器集成电路。

细分驱动概述：

将“电机固有步距角”细分为若干小步的驱动方法称为细分驱动。细分是通过驱动器精确控制步进动力机构的相电流实现的，与电机本身无关。原理是，让定子通电相电流不一次性升到位，断电相电流不一次性降为0，使定子绕组电流产生的磁场合力，使转子有新的平衡位置（形成新的步距角）。

伺服马达

伺服马达内部结构

伺服马达内部包括小型直流马达、变速齿轮组、反馈可调电位器以及电子控制板。高速转动的直流马达提供原始动力，带动变速齿轮组，产生高扭力输出。齿轮组变速比越大，伺服马达的输出扭力越大，但转速越低。

伺服马达工作原理

伺服马达是一个典型闭环反馈系统，通过比较输入的控制脉冲信号与输出位置反馈，产生纠正脉冲，驱动马达转动，使输出位置与期望值相符，实现精确定位。皖南电机

如何控制伺服马达

标准微型伺服马达有三条控制线：电源、地、控制。电源线与地线提供能源，电压通常在4V—6V之间。输入周期性正向脉冲信号，高电平时间在1ms—2ms之间，低电平时间在5ms到20ms之间。皖南电机

伺服马达电源引线

电源引线有三条，红色线为控制线，中间为SERVO工作电源线，一般工作电源为5V，第三条为地线。

伺服马达运动速度

伺服马达瞬时运动速度由内部直流马达和变速齿轮组决定。平均运动速度可通过分段停顿的控制方式来改变。

使用伺服马达注意事项

普通模拟微型伺服马达不是精确定位器件，脉冲驱动时存在±10o偏差是正常的。不推荐使用小于1ms及大于2ms的脉冲作为驱动信号，且不可加载让伺服马达输出位置超过±90o的脉冲信号，否则会损坏伺服马达的输出限位机构或齿轮组等机械部件。