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| 步進電機1 |
步進電機是一種將電脈衝信號轉換成相應角位移或線位移的電動機。每輸入一個脈衝信號，轉子就轉動一個角度或前進一步，其輸出的角位移或線位移與輸入的脈衝數成正比，轉速與脈衝頻率成正比。因此，步進電動機又稱脈衝電動機。
簡介
步進電機又稱為脈衝電機，基於最基本的電磁鐵原理，它是一種可以自由迴轉的電磁鐵，其動作原理是依靠氣隙磁導的變化來產生電磁轉矩。其原始模型是起源於1830年至1860年間。1870年前後開始以控制為目的的嘗試，應用於氫弧燈的電極輸送機構中。這被認為是最初的步進電機。二十世紀初，在電話自動交換機中廣泛使用了步進電機。由於西方資本主義列強爭奪殖民地，步進電機在缺乏交流電源的船舶和飛機等獨立系統中得到了廣泛的使用。二十世紀五十年代後期晶體管的發明也逐漸應用在步進電機上，對於數字化的控制變得更為容易。到了八十年代後，由於廉價的微型計算機以多功能的姿態出現，步進電機的控制方式更加靈活多樣。步進電機相對於其它控制用途電機的最大區別是，它接收數字控制信號（電脈衝信號）並轉化成與之相對應的角位移或直線位移，它本身就是一個完成數字模式轉化的執行元件。而且它可開環位置控制，輸入一個脈衝信號就得到一個規定的位置增量，這樣的所謂增量位置控制系統與傳統的直流控制系統相比,其成本明顯減低，幾乎不必進行系統調整。步進電機的角位移量與輸入的脈衝個數嚴格成正比，而且在時間上與脈衝同步。因而只要控制脈衝的數量、頻率和電機繞組的相序,即可獲得所需的轉角、速度和方向。
評價
作為一種控制用的特種電機，步進電機無法直接接到直流或交流電源上工作，必須使用專用的驅動電源（步進電機驅動器）。在微電子技術，特別計算機技術發展以前，控制器（脈衝信號發生器）完全由硬件實現，控制系統採用單獨的元件或者集成電路組成控制迴路，不僅調試安裝複雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之後，要改變控制方案就一定要重新設計電路。這就使得需要針對不同的電機開發不同的驅動器，開發難度和開發成本都很高，控制難度較大，限制了步進電機的推廣由於步進電機是一個把電脈衝轉換成離散的機械運動的裝置，具有很好的數據控制特性，因此，計算機成為步進電機的理想驅動源，隨着微電子和計算機技術的發展，軟硬件結合的控制方式成為了主流，即通過程序產生控制脈衝,驅動硬件電路。單片機通過軟件來控制步進電機，更好地挖掘出了電機的潛力。因此，用單片機控制步進電機已經成為了一種必然的趨勢，也符合數字化的時代趨國內外的科技工作者對步進電機的速度控制技術進行了大量的研究，建立了多種加減速控制數學模型，如指數模型、線性模型等，並在此基礎上設計開發了多種控制電路，改善了步進電機的運動特性，推廣了步進電機的應用範圍指數加減速考慮了步進電機固有的矩頻特性,既能保證步進電機在運動中不失步，又充分發揮了電機的固有特性，縮短了升降速時間，但因電機負載的變化，很難實現而線性加減速僅考慮電機在負載能力範圍的角速度與脈衝成正比這一關係，不因電源電壓、負載環境的波動而變化的特性，這種升速方法的加速度是恆定的，其缺點是未充分考慮步進電機輸出力矩隨速度變化的特性，步進電機在高速時會發生失步。[1]