步进电机基础知识
步进电机及驱动器原理知识【知识讲解】课件
应用案例二：机器人
机器人是另一个重要的应用领域。步进电机驱动器通 常用于控制机器人的关节运动，如机械臂、腿部等部位。
在机器人中，步进电机驱动器通过控制脉冲信号的频率 和数量，可以精确控制机器人的运动速度和位置。同时， 步进电机驱动器还具有体积小、重量轻、可靠性高等优 点，因此在机器人领域得到了广泛应用。
合适的驱动器。
驱动器的应用实例
要点一
驱动器的应用实例
步进电机驱动器广泛应用于各种自动化设备中，如数控机 床、机器人、打印机等。
要点二
应用实例解析
以数控机床为例，通过使用步进电机驱动器，可以实现高 精度的加工和准确的定位控制，从而提高加工效率和产品 质量。
03
步进电机驱动器的应用领域与案例分析
应用领域
工作原理
步进电机内部通常由一组带有线圈的转子组成。当线圈接收到一个脉冲信号时，会旋转一个角度，从而带动转子 旋转相应的角度。
步进电机的特点与分类
特点
步进电机具有高精度、高分辨率、高可靠性、低噪声等优点，同时也可以适应高频率的脉冲控制。
分类
根据结构和工作原理的不同，步进电机可分为永磁式、反应式和混合式等多种类型。
设计实例与注意事项
实例1
01 某款步进电机驱动器的设计，采用ULN2003芯片，
实现电机正反转和调速功能。
注意事项1
02 在设计过程中，需要考虑输入电源的稳定性以及过流、
过压等保护措施。
注意事项2
03
在调试过程中，需要观察驱动器的输出波形和电机运
行状态，确保正常运行。
谢谢您的聆听
THANKS
步进电机及驱动器原理知识课 件
CONTENTS
• 步进电机原理及特点 • 步进电机驱动器 • 步进电机驱动器的应用领域与
步进电机及驱动器原理知识【知识讲解】课件
步进电机在医疗设备领域的应用逐渐增多，如手 术机器人、诊断设备和康复设备等。
智能家居
步进电机在智能家居领域的应用也日益广泛，如 智能门锁、智能窗帘和智能照明等。
无人机和机器人
步进电机在无人机和机器人领域的应用也取得了 重要进展，如飞行控制系统和机械臂等。
对未来发展的展望
1 2 3
创新驱动 未来步进电机的技术发展将更加依赖于创新驱动， 包括新材料、新工艺和新技术的应用。
在机器人领域的应用
关节驱动
步进电机常用于机器人的 关节驱动，实现机器人的 各种复杂动作和姿态。
移动机构
步进电机可以驱动机器人 的移动机构，实现机器人 在各种地形和环境中的稳 定行走。
操控手部
步进电机可以用于机器人 的手部操作，实现抓取、 搬运和操作等动作的精确 控制。
在其他领域的应用
医疗器械
航空航天
查并紧固相关部件。
过热或冒烟
可能是由于电机过载、电源电 压过高或驱动器故障，需要检 查电机负载、电源电压和驱动 器状态。
噪声或异响
可能是由于轴承磨损、齿轮损 坏或其他机械故障，需要检查 并更换相关部件。
不通电或无响应
可能是由于电源故障、接线不 良或驱动器故障，需要检查电
源、接线和驱动器状态。
05
步进电机发展趋势
驱动器的选择
根据电机类型选择
不同类型的步进电机需要选择相 应的驱动器，例如直流步进电机 需要选择直流步进电机驱动器， 交流步进电机需要选择交流步进
电机驱动器。
根据控制系统选择
不同的控制系统需要选择相应的 驱动器，例如PLC控制系统需要 选择与PLC控制系统兼容的驱动
器。
根据性能要求选择
步进电机理论知识
步进电机理论知识1、体系知识：步进电机和步进电机驱动器构成步进电机驱动体系。
步进电机驱动体系的功用，不光取决于步进电机本身的功用，也取决于步进电机驱动器的好坏。
对步进电机驱动器的研讨简直是与步进电机的研讨同步进行的。
2、体系概述：步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的实行元件。
当步进电机驱动器接纳到一个脉冲信号（来自操控器），它就驱动步进电机按设定的方向翻滚一个固定的视点(称为步距角)，它的旋转是以固定的视点一步一步作业的。
3、体系操控：步进电机不能直接接到直流或交流电源上作业，有必要运用专用的驱动电源（步进电机驱动器）。
操控器（脉冲信号发作器）能够经过操控脉冲的个数来操控角位移量，然后抵达精断定位的意图；一同能够经过操控脉冲频率来操控电机翻滚的速度和加速度，然后抵达调速的意图。
4、用处：步进电机是一种操控用的特种电机，作为实行元件，是机电一体化的要害商品之一，跟着微电子和核算机技能的翻开（步进电机驱动器功用前进），步进电机的需求量日积月累。
步进电机在作业中精度没有堆集差错的特色，使其广泛运用于各种主动化操控体系，格外是开环操控体系。
5、步进电机按构造分类：步进电机也叫脉冲电机，包含反响式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）等。
（1）反响式步进电机：也叫感应式、磁滞式或磁阻式步进电机。
其定子和转子均由软磁资料制成，定子上均匀散布的大磁极上装有多相励磁绕组，定、转子周边均匀散布小齿和槽，通电后运用磁导的改动发作转矩。
通常为三、四、五、六相；可完结大转矩输出（耗费功率较大，电流最高可达20A，驱动电压较高）；步距角小（最小可做到六分之一度）；断电时无定位转矩；电机内阻尼较小，单步作业（指脉冲频率很低时）震动时刻较长；发动和作业频率较高。
（2）永磁式步进电机：通常电机转子由永磁资料制成，软磁资料制成的定子上有多相励磁绕组，定、转子周边没有小齿和槽，通电后运用永磁体与定子电流磁场彼此效果发作转矩。
步进电机基础
8
しやすいです。 ． 相励磁方式 によるフルステッ （ ． ° ／ ﾊ ﾟ ｽ ） 場合 ・ ・ 非常 に 理解 しやすいです 。 プ（ ２ １ プ １ ８ ﾙ の ・・
2. 1相励磁方式整步旋转（1.8°/Pulse）…非常好理解 1相励磁方式整 相励磁方式整步 1.8° Pulse）
4根引线 根引线
三相步进 三相步进
五相步进 五相步进
3根引线 根引线
SANYO DENKI (Shenzhen) CO., LTD.
5根引线 根引线
步进电机旋 步进电机旋转的原理…以二相步进 ２ 步距角1.8°为例基本ステップ角 ピングモータ 回転原理例・ 基本 距角1.8° の回転原理例 基本步 ステッ 机旋转的原理…以二相步进・相ステッピングモータ、基本ステップ角１．８°の場合 の
12
实际动作效果
给A相通电
给B相通电
SANYO DENKI (Shenzhen) CO., LTD.
13
如何驱动步进电机
脉冲
电流指令
以基本步距角为1.8°/Pulse为 以基本步距角为1.8°/Pulse为例 1 Pulse 10 Pulse 200 Pulse
SANYO DENKI (Shenzhen) CO., LTD.
を回転 速度制御、 速度制御、 ①～系统可以用来进行简单的速度和位置控制。 ステッ ピングモータ 回転（ を回転（ 步进系だけで、 步进④だけで、 可以用来进 简单的速度和位置控制位置制御） 。 的速度和位置控制位置制御） る。 簡単、 さ せるこ ができ 。 取り いが簡単、 スト と る 扱いが簡単 コ ，安価 … 容易操作 价格便宜！ 容易操作，价格便宜！
最全的有关步进电机的基础知识，再也找不到这么全的了！
最全的有关步进电机的基础知识，再也找不到这么全的了！No.1如何正确选用步进电机第一步：步进电机的保持转矩，相当于传统电机所说的“功率”。
当然，他们有着本质的区别。
步进电机的物理结构，完全不同于普通的交、直流电机，它的输出功率是可变的。
通常根据需要的转矩大小，来选择哪种型号的步进电机。
大致来说，扭力在0.8n.m以下的，一般选择28、35、39、42；扭力在1N.m左右的，选择57电机较为合适。
扭力在几N.m或更大的情况下，就应当选择转矩更大的75、85、86、90、110、130等规格的步进电机。
同时，我们还应考虑电机的转速。
因为，电机的输出转矩，与转速成反比关系。
就是说，步进电机在低速（每分钟几百转或更低转速，其输出转矩较大），在高速旋转状态的转矩就很小了。
当然，有些工作环境需要高速电机，就要对步进电机的线圈电阻、电感等指标进行综合权衡。
选择电感稍小一些的电机，作为高速电机，能够获得较大输出转矩。
反之，要求低速大力矩的情况下，就要选择电感在十几或几十mH,电阻也要大一些为好。
第二步：步进电机空载启动频率，一般称为“空起频率”。
这是选购步进电机很重要的一项指标。
如果要求在瞬间频繁启动、停止，并且，转速在1000转/分钟左右或更高。
最好选择反应式或永磁式步进电机，这些电机的“空起频率”都比较高。
第三步：步进电机的相数选择，这项内容，很多客户几乎没有什么重视，大多是随便购买。
其实，不同相数的电机，工作效果是不同的。
相数越多，步距角就能够做的比较小，工作时的振动就相对小一些。
大多数场合，使用两相、三相、五相混合式步进电机的比较多。
在高速大力矩的工作环境，选择三相步进电机是很实用的。
第四步：防水防腐型步进电机能够防水、防油，适用于某些特殊场合。
例如水下机器人，就需要放水电机。
75BYG系列步进电机大多具有防水结构。
对于特种用途的电机，就要针对性选择了。
第五步：特殊规格的步进电机，通常需要和生产厂家沟通，在技术允许的范围内，加工订做。
步进电机常识
步进电机常识步进电机常识一、概述步进电机是一种精密电动装置，可将电信号转换为机械运动，直线或旋转运动都可以。
步进电机以步进角逐次驱动转子转动，每个步进角代表转子移动的最小单位。
步进电机的控制比较简单，可用于许多自动化系统中，如CNC机床、3D打印机、自动售货机、医疗设备等。
二、类型1、永磁步进电机：通过在定子上布置多个永磁体，使电子交替上翻，在转子上形成磁极，实现转动。
2、混合式步进电机：定子和转子都有磁极，在两者之间形成磁场差，通过交替激励实现转动。
三、性能参数1、步进角度：指每次步进电机转动的角度。
2、步跳精度：指步进电机转动时的精度，一般是调整电流或闭环控制实现。
3、最大转速：转子的最大转速。
4、电阻：步进电机的电阻。
常用的有单极、双极、四极等。
5、工作温度：步进电机的工作温度范围。
6、电压、电流：步进电机的额定电压和工作电流。
四、控制方式1、全步进控制：每个步进角之间都会到达目标角度，可以实现较高的准确度，但相应需要更高的驱动能力和数码控制器。
2、半步进控制：每个步进角之间的中间位置都会达到一个偏离的角度，通过半步移动实现更高的转动精度。
3、微步进控制：通过对电流进行调整，实现更小的步进角度。
五、附件1、步进电机控制器2、电机驱动器3、配合装置4、电缆连接器六、法律名词及注释1、知识产权：知识产权是指人类在创造知识、传授知识和运用知识的过程中，享有的某种权力，包括专利、商标、著作权等。
2、质量管理体系：包括质量系统、质量策划、质量控制、质量评价、质量改进等一系列质量管理活动。
3、保密协议：保密协议是由保密双方，即信息提供方和信息接收方，签署的一种协议，用于确保信息的保密性和保护知识产权。
七、可能遇到的困难及解决办法1、步进电机过热：检查工作环境温度、步进电机外观是否有损伤，调整相应的电流参数。
2、步进电机震动过大：检查工作环境、电缆是否有松动或连接有问题，调整相应的步跳精度参数。
3、步进电机驱动器故障：检查电机驱动器是否符合要求、连接是否正常、电压是否稳定等，及时更换或修理。
步进电机资料整理
步进电机资料整理1.步进电机定义步进电机是工业生产过程控制，数字程序控制(数控机床)计算机外部设备，控制仪表等常用的控制部件。
步进电机是一种将电脉冲转化为不连续的机械运动的机电装置。
当施加适当的电脉冲指令时，电机转子的出轴或外转子将会以不连续的步进增量旋转。
电机的旋转与施加的脉冲之间有几个方面的直接关系：首先所加脉冲的顺序直接决定着电机转轴旋转的方向；其次电机转轴旋转的速度取决于所加脉冲的频率，而旋转的角度或者圈数和所加的脉冲数成正比2.步进电机结构分类根据步进电机的原理和结构，基本可以分成下面两大类型：第一类：电磁型步进电机。
这种步进电机是早期的步进电机，它通常只有一个绕阻，并且仅靠电磁作用还不能使电机的转子做步进运行，必须加上相应的机械部件，才能产生步进的效果。
它有螺旋型和棘型两种。
第二类:定子和转子之间仅靠电磁作用就可以产生步进作用的步进电机。
这种电机一般有多相绕组，在定子和转子之间没有机械联系。
这种电机有良好的可靠性及速度性，工业应用上大量用于状态伺服元件、功率伺服元件、位置控制元件等。
在第二类步进电机中，根据转子的结构形式，可以分成永磁性转子电机（PM）或反应式转子电机（VR），它们可以简称为永磁式步进电机或反应式步进电机。
在永磁式步进电机中，它的转子是用永磁钢制成的，也有通过滑环供电的直流激磁绕组制成；无论如何，其转子有软材料制成齿状，转子的齿也称显极，在这种步进电机的转子中没有绕组。
3.步进电机的特点步进电机的优缺点总结如下。
优点：1)电机旋转的角度正比于脉冲数；2)电机停转的时候具有最大的转矩（当绕组激磁时）；3)由于每步的精度在3%-5%，而且不会将一步的误差积累到下一步因而有较好的位置精度和运动的重复性；4)优秀的启停和反转响应；5)由于没有电刷，可靠性较高，因此电机的寿命仅仅取决于轴承的寿命；6)电机的响应仅由数字输入脉冲确定，因而可以采用开环控制，这使得电机的结构可以比较简单而且控制成本较低；7)仅仅将负载直接连接到电机的转轴上也可以极低速的同步旋转；8)由于速度正比于脉冲频率，因而有比较宽的转速范围。
步进电机的基础知识
步进电机的基础知识步进电机的基础知识步进电机是一种将电脉冲信号转换成离散力学运动的机电设备。
当施加适当的电脉冲指令时，步进电机旋转的轴或主轴将会以不连续的步进增量旋转。
电机转动与施加的脉冲之间有几个方面的直接关系。
所施加的脉冲序列决定了电机轴的旋转方向；电机的输出轴旋转的速度决定于输入脉冲的频率；电机旋转的角度决定于输入脉冲的数量。
步进电机的优点和缺点优点：1.电机的旋转角度与输入脉冲成正比。
2.当绕组通电时，电机转矩处于完全静止状态。
3.因为良好的步进电机的准确度为3％-5％，而且不会将误差从一个步骤累计到下一步，所以步进电机能够精确定位和重复性地运动。
4.对启动/停止/换向有极好的反应。
5.因为没有接触到电机上的电刷，所以它非常可靠。
电机的使用寿命仅仅依赖于轴承的寿命。
6.电机对数字输入脉冲的响应提供了开环控制，这样使电机能够更简单和低成本的控制。
7.负载直接耦合到轴，可以实现非常低速的同步旋转。
8.当速度与输入脉冲的频率成正比，可以实现更大范围的旋转速度。
缺点：1.如果不恰当地控制可能会产生共振。
2.如果速度太快则不易操作。
开环控制：步进电机的一个最显着的优点是它能够在开环系统中被精确地控制。
开环控制是指不需要反馈有关位置的信息。
这种类型的控制可以消除昂贵的传感和反馈装置的需要，例如光学编码器。
只需输入步骤脉冲跟踪就能知晓您此刻所处的位置。
步进电机的类型步进电机有三种类型，分别是：1.可变磁阻型2.永久磁场型3.混合型可变磁阻型（VR）这种类型的步进电机已经存在了很长一段时间。
从结构上来看，它可能是最容易理解的。
图1显示出了一个典型的V.R.步进电机的截面。
这种类型的电机包括一个软铁多齿的转子和一个绕定子。
当定子绕组通过直流电流通电，电机磁极则被磁化。
当转子齿被吸引到带电的定子极时，电机发生旋转。
永久磁场型（PM）永久磁场型的步进电机通常被称为“锡罐”电机，是一种低成本、低分辨率类型的电机，它的典型步距角为7.5°至15°（48 - 24步/转）。
步进电机详细讲
Vj —— 第j个移动部件的移动速度 m/min
Mj —— 第j个移动部件的质量 kg
计算惯量 步进电机选择步骤 图示的一级齿轮减速系统 V=nz2 . t 式中 V——工作台移动速度 m/min t——丝杆导程 m
i=Z1/Z2= t / 360
θ: 步进电机步距角, (o)/脉冲 t : 滚珠丝杆导程，mm δ: 脉冲当量，mm/脉冲
2)步进电机选择步骤
计算惯量
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设传动系统如右图所示：
2)步进电机选择步骤
② 计算惯量
nm —— 步进电机速度 r/min ni —— 第i个转动部件的转速r/min
开环伺服系统
一、组成
伺服驱动单元、执行元件、传动机构
CNC
二、步进电机
将电脉冲转变成机械角位移的装置
电脉冲机械角位移
大小 输入脉冲个数 速度 输入脉冲频率 方向：绕组通电顺序
3.工作原理
三拍通电激磁，步距角α= = 3o
② 计算惯量
2)步进电机选择步骤
式中 Jz1 —— 齿轮1的转动惯量 kg . m2
Jz2 —— 齿轮2的转动惯量 kg . m2
Js —— 丝杆2的转动惯量 kg . m2
Mw —— 工作台的质量 kg
例题
某数控机床的进给伺服系统中，已知齿轮分度圆直径d1=64mm，d2=80mm，齿轮宽度B=20mm，丝杠直径d3=40mm，长度l=1500mm，工作台质量m=150kg。在某一时刻，齿轮转速n1=500r/min，n2=400r/min，工作台移动速度v=2m/min，试求此系统转换到电动机轴上的等效转动惯量。
步进电机基础知识培训
四、步进电机的应用：
20BYJ /24BYJ：空调、监控设备、舞台灯光、医疗设备 35BYJ：电子锁、智能马桶、阀门、家用电器 15BY：电脑光驱、POS机 20BY/25BY：打印机、复印机、扫描仪、电子锁 35BY/42BY：电子锁、智能马桶、阀门、家用电器 15BY：电脑光驱、P主要性能参数：
1、安装尺寸：指电机外型尺寸及对安装有影响的一些尺寸。
05
2、绝缘电阻：电机绕组与外壳之间的绝缘电阻（不得小于 10MΩ）。 3、绝缘介电强度：电机绕组与外壳之间所能承受的电压（应能承受 50Hz、500V历时1秒无击穿或飞弧，且漏电流不应大于1mA）。 4、电阻：某一组线圈的电阻值，（允许偏差±7%，各极相差±4%）。 5、旋转方向：电机按规定的供电顺序运行时，输出轴的旋转方向 （顺时针：CW；逆时针：CCW），改变旋转方向只需改变通电顺序，即 连接线排序就可以了。
五、步进电机的命名与释义
例：：
24 BYJ 48 - A
派生代号 性能参数代号 产品名称代号 机座号
1、机座号: 电机外径的毫米数以阿拉伯数字表示； 2、产品名称代号: 用大写汉语拼音字母BYJ表示（BY---永磁步进电动机， J---减速）； 3、性能参数代号: 由两位阿拉伯数字组成，第一位数字表示相数，第二位数字表示 极对数； 4、派生代号：包括性能参数派生和结构派生，性能参数派生和结构派生用大写英文 字母A、B、 C......表示,但不能使用 I、O字母，若字母不够使用可字母后面加阿拉伯数字1、 2、3......表示.
内部培训资料之 --步进马达基础知识
2010.5.17
一、什么是步进电机？
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移或线 位移开环控制元件。通俗一点讲：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及(步进角)。
步进电机知识详解
步进电机知识详解，再不怕看不懂步进电机了！步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。
随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。
作为电力人对步进电机的也不能仅限于认识而已，应该深入了解它的结构、基本原理以及应用，接下来小七将从三个方面带大家全面认识步进电机。
01什么是步进电机步进电机是一种直接将电脉冲转化为机械运动的机电装置，通过控制施加在电机线圈上的电脉冲顺序、频率和数量，可以实现对步进电机的转向、速度和旋转角度的控制。
在不借助带位置感应的闭环反馈控制系统的情况下、使用步进电机与其配套的驱动器共同组成的控制简便、低成本的开环控制系统，就可以实现精确的位置和速度控制。
02基本结构和工作原理基本结构：工作原理：步进电机驱动器根据外来的控制脉冲和方向信号，通过其内部的逻辑电路，控制步进电机的绕组以一定的时序正向或反向通电，使得电机正向/反向旋转，或者锁定。
以1.8度两相步进电机为例：当两相绕组都通电励磁时，电机输出轴将静止并锁定位置。
在额定电流下使电机保持锁定的最大力矩为保持力矩。
如果其中一相绕组的电流发生了变向，则电机将顺着一个既定方向旋转一步（1.8度）。
同理，如果是另外一项绕组的电流发生了变向，则电机将顺着与前者相反的方向旋转一步（1.8度）。
当通过线圈绕组的电流按顺序依次变向励磁时，则电机会顺着既定的方向实现连续旋转步进，运行精度非常高。
对于1.8度两相步进电机旋转一周需200步。
两相步进电机有两种绕组形式：双极性和单极性。
双极性电机每相上只有一个绕组线圈，电机连续旋转时电流要在同一线圈内依次变向励磁，驱动电路设计上需要八个电子开关进行顺序切换。
单极性电机每相上有两个极性相反的绕组线圈，电机连续旋转时只要交替对同一相上的两个绕组线圈进行通电励磁。
驱动电路设计上只需要四个电子开关。
在双极性驱动模式下，因为每相的绕组线圈为100%励磁，所以双极性驱动模式下电机的输出力矩比单极性驱动模式下提高了约40%。
步进电机工作原理 知识总结
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永磁爪极步进电机工作原理图
13
三、步进电动机的常用术语
1、步距角：
指每给一个电脉冲信号电动机转子应转过的角度的理论值。
步距角（°）：θb =360°/m1p 式中 P---转子极对数； m1----动行拍数，通常等于相数或相数 m----电动机相数。
(a) 单步响应特性，图中所示是静态转矩和单步响应的 关系，当输入一次脉冲转子向目标平衡点（A），当 到达A点时由于转子惯量不能马上停止，而要略转过 头。
17
三、步进电机的常用术语
18
三、步进电机的常用术语
负载转矩直到电机停止转动，这时求得临界转矩值，可以得到同 样的特性曲线称这一曲线上的转矩为牵出转矩，这一值肯定比牵 入转矩高。称牵出转矩和牵入转矩之间的范围为工作区域，在这 一区域内运转时必须注意当改变脉冲速率时，不会因误步进或共 振而引起失步。
每段定子内孔圆周上的极片呈爪形作环形 对称排列，外面并绕两套反向串联的环形绕 组，定子两段环形磁钢同向同轴联结径向充 磁。
二、永磁式步进电机机构及 工作原理（爪极型）
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压圈 齿轮片
齿轮板
机壳
上磁板 号骨架 中磁板
步号骨 进架电机结构图
三角弹片
输出轴杆
轴套 盖板 短钢针 齿轮
引出线组件 出线盒 电路板
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三、步进电机的常用术语
上负载,再交替任意加上驱动脉冲、停止，使电动 机一会儿启动，一会儿停止，这时电动机不得不有 误动所测得的临界转矩。换而言之如果增加了所吊 砝码的重量，就要引起电动机误转动，这时求得的 临界转矩；表示驱动脉冲同临界转矩之间关系的这 种特性称牵入转矩。
步进电机学习资料
步进电机学习资料步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的电机，广泛应用于各种精密控制领域，如数控机床、打印机、扫描仪等。
它具有结构简单、控制方便、定位精度高等特点。
下面将详细介绍步进电机的工作原理、分类、驱动方式以及应用场景。
工作原理：步进电机的工作原理基于电磁感应定律。
电机内部有多个磁极，外部有多个绕组。
当电流通过绕组时，会产生磁场，使转子转动。
步进电机的转动是通过控制电流的通断来实现的，每次通断产生一个步进角，从而实现精确的角位移。
分类：步进电机主要分为两种类型：可变磁阻步进电机（VR步进电机）和永磁步进电机（PM步进电机）。
1. 可变磁阻步进电机：其转子由多个磁极组成，通过改变绕组的电流方向，使转子在不同磁极间转动。
2. 永磁步进电机：转子由永磁材料制成，通过改变绕组的电流方向，使转子在不同磁极间转动。
驱动方式：步进电机的驱动方式主要有以下几种：1. 脉冲驱动：通过控制脉冲的频率和数量，实现步进电机的转速和步数控制。
2. 相序控制：通过改变绕组的通电顺序，实现步进电机的转动方向和步数控制。
3. 细分驱动：通过细分步进角，提高步进电机的控制精度。
应用场景：步进电机因其高精度和易于控制的特点，被广泛应用于以下领域：1. 数控机床：用于控制刀具的移动，实现精确的加工。
2. 打印机：用于控制打印头的移动，实现精确的打印。
3. 扫描仪：用于控制扫描头的移动，实现精确的扫描。
4. 机器人：用于控制机器人关节的转动，实现精确的动作控制。
步进电机的学习资料中，还应包括电机的选型、安装、调试等方面的知识。
选型时，需要根据应用场景的要求，选择合适的步进电机类型和规格。
安装时，需要注意电机的固定方式和连接方式，确保电机的稳定运行。
调试时，需要根据实际应用需求，调整电机的驱动参数，实现最佳的控制效果。
总之，步进电机是一种重要的精密控制电机，通过学习其工作原理、分类、驱动方式和应用场景，可以更好地掌握步进电机的使用方法，为各种精密控制领域提供技术支持。
步进电机常识
步进电机常识BF Bus Fault 总线故障——总线发生故障亮SF System Fault 系统故障——模块硬件故障或者软件故障亮RUN 运行——运行时亮FRCE 强制——当强制变量时亮STOP 停止——PLC处于停止状态时亮1.步进电机为什么要配步进电机驱动器才能工作？步进电机作为一种控制精密位移及大范围调速专用的电机, 它的旋转是以自身固有的步距角角（转子与定子的机械结构所决定）一步一步运行的, 其特点是每旋转一步，步距角始终不变，能够保持精密准确的位置。
所以无论旋转多少次，始终没有积累误差。
由于控制方法简单，成本低廉，广泛应用于各种开环控制。
步进电机的运行需要有脉冲分配的功率型电子装置进行驱动, 这就是步进电机驱动器。
它接收控制系统发出的脉冲信号，按照步进电机的结构特点，顺序分配脉冲，实现控制角位移、旋转速度、旋转方向、制动加载状态、自由状态。
控制系统每发一个脉冲信号, 通过驱动器就能够驱动步进电机旋转一个步距角。
步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。
角位移量与脉冲个数相关。
步进电机停止旋转时，能够产生两种状态：制动加载能够产生最大或部分保持转矩（通常称为刹车保持，无需电磁制动或机械制动）及转子处于自由状态（能够被外部推力带动轻松旋转）。
步进电机驱动器，必须与步进电机的型号相匹配。
否则，将会损坏步进电机及驱动器。
2.什么是驱动器的细分？运行拍数与步距角是什么关系？“细分”是针对“步距角”而言的。
没有细分状态，控制系统每发一个步进脉冲信号，步进电机就按照整步旋转一个特定的角度。
步进电机的参数，都会给出一个步距角的值。
如110BYG250A 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°），这是步进电机固有步距角。
通过步进电机驱动器设置的细分状态，步进电机将会按照细分的步距角旋转位移角度，从而实现更为精密的定位。
以110BYG250A电机为例，列表说明：电机固有步距角运行拍数细分数电机运行时的真正步距角0.9°/1.8°8 2细分，即半步状态0.9°0.9°/1.8°20 5细分状态0.36°0.9°/1.8°40 10细分状态0.18°0.9°/1.8°80 20细分状态0.09°0.9°/1.8°160 40细分状态0.045°可用看出，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。
步进电机基础知识：类型、 用途和工作原理
步进电机基础知识：类型、用途和工作原理本文将为您介绍步进电机的基础知识，包括其工作原理、构造、控制方法、用途、类型及其优缺点。
1)步进电机：步进电机是一种通过步进（即以固定的角度移动）方式使轴旋转的电机。
其内部构造使它无需传感器，通过简单的步数计算即可获知轴的确切角位置。
这种特性使它适用于多种应用。
2)步进电机工作原理:与所有电机一样，步进电机也包括固定部分（定子）和活动部分（转子）。
定子上有缠绕了线圈的齿轮状突起，而转子为永磁体或可变磁阻铁芯。
稍后我们将更深入地介绍不同的转子结构。
图1显示的电机截面图，其转子为可变磁阻铁芯。
图1:步进电机截面图步进电机的基本工作原理为：给一个或多个定子相位通电，线圈中通过的电流会产生磁场，而转子会与该磁场对齐；依次给不同的相位施加电压，转子将旋转特定的角度并最终到达需要的位置。
图2显示了其工作原理。
首先，线圈A通电并产生磁场，转子与该磁场对齐；线圈B通电后，转子顺时针旋转60°以与新的磁场对齐；线圈C通电后也会出现同样的情况。
下图中定子小齿的颜色指示出定子绕组产生的磁场方向。
图2:步进电机的步进3)步进电机的类型与构造步进电机的性能（无论是分辨率/步距、速度还是扭矩）都受构造细节的影响，同时，这些细节也可能会影响电机的控制方式。
实际上，并非所有步进电机都具有相同的内部结构（或构造），因为不同电机的转子和定子配置都不同。
3.1转子步进电机基本上有三种类型的转子：永磁转子：转子为永磁体，与定子电路产生的磁场对齐。
这种转子可以保证良好的扭矩，并具有制动扭矩。
这意味着，无论线圈是否通电，电机都能抵抗（即使不是很强烈）位置的变化。
但与其他转子类型相比，其缺点是速度和分辨率都较低。
图3显示了永磁步进电机的截面图。
图3:永磁步进电机可变磁阻转子：转子由铁芯制成，其形状特殊，可以与磁场对齐（请参见图1和图2）。
这种转子更容易实现高速度和高分辨率，但它产生的扭矩通常较低，并且没有制动扭矩。
步进电机相关知识点
有关步进电动机驱动系统的基本知识1、系统常识：步进电动机和步进电动机驱动器构成步进电机驱动系统。
步进电动机驱动系统的性能，不但取决于步进电动机自身的性能，也取决于步进电动机驱动器的优劣。
对步进电动机驱动器的研究几乎是与步进电动机的研究同步进行的。
2、系统概述：步进电动机是一种将电脉冲转化为角位移的执行元件。
当步进电动机驱动器接收到一个脉冲信号（来自控制器），它就驱动步进电动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。
3、系统控制：步进电动机不能直接接到直流或交流电源上工作，必须使用专用的驱动电源（步进电动机驱动器）。
控制器（脉冲信号发生器）可以通过控制脉冲的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。
4、用途：步进电动机是一种控制用的特种电机，作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，随着微电子和计算机技术的发展（步进电动机驱动器性能提高），步进电动机的需求量与日俱增。
步进电动机在运行中精度没有积累误差的特点，使其广泛应用于各种自动化控制系统，特别是开环控制系统。
5、步进电机按结构分类：步进电动机也叫脉冲电机，包括反应式步进电动机（VR）、永磁式步进电动机（PM）、混合式步进电动机（HB）等。
（1）反应式步进电动机：也叫感应式、磁滞式或磁阻式步进电动机。
其定子和转子均由软磁材料制成，定子上均匀分布的大磁极上装有多相励磁绕组，定、转子周边均匀分布小齿和槽，通电后利用磁导的变化产生转矩。
一般为三、四、五、六相；可实现大转矩输出（消耗功率较大，电流最高可达20A，驱动电压较高）；步距角小（最小可做到10‟）；断电时无定位转矩；电机内阻尼较小，单步运行（指脉冲频率很低时）震荡时间较长；启动和运行频率较高。
（2）永磁式步进电动机：通常电机转子由永磁材料制成，软磁材料制成的定子上有多相励磁绕组，定、转子周边没有小齿和槽，通电后利用永磁体与定子电流磁场相互作用产生转矩。
步进电机小知识集锦
步进电机分三种：永磁式 ，反应式和混合式永磁式步进一般为两相，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。欧美等发达国家80年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式优点。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。这种步进电机应用最为广泛。
4.什么是DETENT TORQ UE ?
DETENT TORQUE 是指步进电机没有通电情况下，定子锁住转子力矩。 DETENT TORQUE 国内没有统一翻译方式，容易使大家产生误解； 反应式步进电机转子永磁材料，它没有DETENT TORQUE。
５如何克服两相混合式步进电机 低速运转时 振动和噪声?
步进电机低速转动时振动和噪声大是其固有缺点，一般可采下方案来克服：
A.如步进电机正好工作共振区，可改变减速比等机械传动避开共振区；
B.采用带有细分功能驱动器，这是最常用、最简便方法；
C.换成步距角更小步进电机，如三相或五相步进电机；
D.换成交流伺服电机，几乎可以完全克服震动和噪声，但成本较高；
3.什么是保持转矩（HOLDING TORQ UE ）?
保持转矩（HOLDING TORQUE）是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子力矩。它是步进电机最重要参数之一，通常步进电机低速时力矩接近保持转矩。步进电机输出力矩随速度增大而不断衰减，输出功率也随速度增大而变化，保持转矩就成衡量步进电机最重要参数之一。比如，当人们说2N.m步进电机，没有特殊说明情况下是指保持转矩为2N.m步进电机。
1.什么是步进电机?
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移执行机构。通俗一点讲：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方向转动一个固定角度（及步进角）。您可以控制脉冲个数来控制角位移量，达到准确定位目；同时您可以控制脉冲频率来控制电机转动速度和加速度，达到调速目。
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设置A4988驱动的步序对照表
补充1
细分的基本概念为：步进电机通过细分驱动器的驱动，其 步距角变小了。如驱动器工作在 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：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°。细分功能完全是由驱动器 靠精确控制电机的相电流所产生的，与电机无关。
3.4 程序
四、 使用步进电机常见问题
1 、第一次使用步进电机驱动器，怎么能尽快调试到最佳状 态？ 按照说明和驱动器上的标示，正确接好电源和电机后，把 驱动器调节到16细分，把信号的输出频率设置到1000HZ内 ，运行无误后在慢慢加速（提高频率）细分等。 2 、驱动器工作长时间工作外壳（散热片）比较热，正常吗 ？ 正常，在常温下外壳（散热片）达到80摄氏度不会对性能 有影响，长时间大电流工作的话，你也可以通过加装风扇 或者散热片帮助散热。
补充2
什么是相数？
所谓“相数”，就是线圈组数。 目前常用的有二相、三 相、四相、五相步进电机。电
补充3
步距角
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°。N 相步进电机有 N 个绕组，这 N 个绕 组要均匀地镶嵌在定子上，因此定子的磁极数必定 是 N 的整数倍，因此，转子转一圈的步数应该是 N 的整 数倍；也就是说： 3 相步进电机转一圈的步数是 3 的整 数倍，4 相步进电机转一圈的步数是 4 的整数倍，5相步 进电机转一圈的步数是 5 的整数倍；如果步进电机的基 本步距角为 θ ，转一圈的步数是 M ，步进电机的相数 是 N 则有下述关系： θ=360/M 。 M 必 然 是 相 数 N 的整数倍。跟据以上分析可以看出，基本步距角是 不能取任意值的。
步进电机 基础知识
汪鲁见作于2015年7月24日
一、步进电机的应用场合
随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日 俱增，在各个国民经济领域都有应用。步进电机使用在很 多设备上，如数控机床、医疗设备、纺织印刷、雕刻机、 激光打标机、激光内雕机、电子设备、剥线机、包装机械 、广告设备、贴标机、恒速应用、机器人、3D打印机等等 。
激光雕刻机
3D打印机
二、步进电机的原理及分类
补充1：
什么是单极性和双极性？
1 、单极性：不改变绕组电流的方向，只是对几个绕组依次 循环通电。比如说四相电机，有四个绕组，分别为abcd （1）：AB--BC--CD--DA--AB （2 ）：A--AB--B--BC--C--CD--D—DA(注： AB意为 AB 两个 绕组同时通电，类似者同) 2 、双极性：双极性不只是对几个绕组依次循环通电，而且 还要改变绕组的电流的方向。如四线双极性电机，有两个 绕组A和B，A绕的两端分别为A1、A2；B绕的两端分别为B1 、B2。 运行方式： A1→A2-----B1→B2-----A2→A1-----B2→B1----A1→A2-----
3.2、产品特点
1、只有简单的步进和方向控制接口； 2、五个不同的步进模式：全、半、1/4、1/8和1/16； 3 、可调电位器可以调节最大电流输出，从而获得更高的步 进率； 4、过热关闭电路、欠压锁定、交叉电流保护；
3.3应用电路（和 Arduino UNO 的连接图）
由上图可以看出：在具体的使用中我们只要控制 STEP 和 DIR就可以了，可以说很是方便；在电源供电方面器件逻 辑电压 VDD 和GND 之间我们接 Arduino 的+5V 电源端， 而电机电源 VMOT 和GND之间我们需要接 8-15V（DC）;还 有关于三个模式选择端 MS1、 MS2 、MS3 我们全部接地也 就是全步进模式（转一圈要 200 个步进值或一个步进 1.8°） ，如果要求更高的精度，我们可以通过选择其他 的模式，比如我们如果选择 1/4 步进模式，那么我们电 机转一圈就要送 800 个微步才能完成。我么下面来看看 模式选择与 MS1、MS2、MS3 之间的关系 。
频率低速时是否处在共振点上（不同型号的电机共振点不一样），高速 时是否采用梯形或者其他曲线加速。
（2）驱动器 电机低速时，振动或失步，高速时正常；驱动电压过高。电机低速时 正常，高速时失步；驱动电压过低。电机长时间无发热现象（电机正 常工作时可高达 70-80℃）；驱动电流小。电机工作时过热；驱动电 流大。
三、步进电机驱动芯片
A4988 步进电机驱动模块
3.1、简介
A4988 是一款带转换器和过流保护的 DMOS 微步驱动器， 该产品可在全、半、1/4 、 1/8 及 1/16步进模式时操作双 极步进电动机，输出驱动性能可达 35V及±2A 。
转换器是A4988易于实施的关键。只要在“步进”输入中 输入一个脉冲，即可驱动电动机产生微步。无须进行相位 顺序表、高频率控制行或复杂的界面编程。A4988 界面非 常适合复杂的微处理器不可用或过载的应用。
五、使用过程注意事项
◆使用环境注意避免油污，粉尘，和腐蚀性气体。 ◆注意驱动器的通风良好。 ◆由于驱动器板不是密封的，注意不要将金属屑和粉尘等落 入其中造成电路短路。 ◆插入电源一定要注意看清正负标示，以免正负极接错烧毁 驱动器。 ◆确定连接无误后再通电测试
5 、为什么步进电机低速时可以正常运转，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 在空载的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，可能发生失步或堵转。在 有负载的情况下，启动频率应该更低。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）。 6、步进电机控制为什么要采用梯形或其他加速方法？ 步进电机起步速度根据电机不同一般在 50-250r/min,如果 希望高于此速度运转就必须先用起步以下速度起步，逐渐 加速到最高速度，运行一定距离后再逐渐减速至起步速度 以下方可停止，否则会出现高速上不去或失步的现象。常 见加速方法有分级加速、梯形加速和S型加速等。
控制方式
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控 制器件。在非超载的情况下，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 ，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。 步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路 ，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种 电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就 是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。
补充4
其它分类方式
步进电机在构造上有三种主要类型
1.永磁式步进电机（PM）一般为两相，转矩和体积较小，步 进角一般为 7.5 度 或 15 度。 2.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。 3.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。 也是本次例程所选用的步进电机。
3、有什么简单有效的方式确定 2相 4线步进电机四条线的定 义？
同一相的2根线是相通的，所以我们可以用万用表检测。
4 、步进电机使用时出现振动大，失步（丢步）或者是有声 不转等现象，为什么？
步进电机与普通交流电机有很大的差别，振动大或失步是常 见的现象。产生的原因和解决的方法有以下两点。 （1）控制脉冲