2016最后一天之——步进电机
最近因为工作需要，在X宝上买了一套步进电机驱动的直线导轨滑台，如下图所示：
其中电机为57两相混合式步进电机，电机参数如下所示：
为了搞清楚他的工作原理和控制方法，进行了一些知识储备工作。
1.那么什么是步进电机？
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。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的方向转动一个固定的角度（及步进角）。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；
同时也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。
其中我买到的步进电机的驱动器如下所示：
说到驱动器，顺便回答一下知乎上这个问题，步进电机驱动上面这个东西是做什么用的？（如图） - 自动化 - 知乎
题主问的那排拨码开关是设置步进电机细分电流参数和细分参数的。具体如何设置，在驱动器的正上面有对应表格，如图：
我们采用带有细分功能的驱动器。
比如说你想细分设置为8，细分电流参数设置为3.0，那么你就拨动拨码开关
S1 S2 S3 S4 S5 S6 对应为 OFF ON OFF OFF ON OFF。
那么细分驱动器的细分数是不是能代表电机精度呢?
要回答这个，需要先了解一下步进电机的细分技术。它实质上是一种电子阻尼技术（请参考有关文献），其主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动，提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。比如对于步进角为 1.8°的两相混合式步进电机，如果细分驱动器的细分数设置为 4，那么电机的运转分辨率为每个脉冲0.45°，电机的精度能否达到或接近 0.45°，还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大；但细分数越大精度越难控制。
2.步进电机有哪几种？我的电机又哪一种？
步进电机分三种：永磁式（ PM） ，反应式（ VR）和混合式（ HB），
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。在欧美等发达国家 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。显然对照我前面的步进电机参数表，步距角是1.8°，那么应该是两相混合式步进电机。
3.我该如何控制步进电机工作？
步进电机是典型的数字控制电机，只要我们利用控制器（单片机，PLC，DSP）给他发送脉冲，就可以控制其运行。脉冲发的越快，他就转的越快，脉冲发的越多，他就走的越多。见下图：
步进电机工作原理易学易用，成本低（相对于伺服）、电机和驱动器不易损坏，非常适合于微电脑和单片机控制。如下图：
怎么用简单的方法调整两相步进电机通电后的转动方向？ 只需将电机与驱动器接线的 A+和 A-（或者 B+和 B-）对调即可 。
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
当其绕组的通电方向顺序按照 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。
怎么样用一些控制器控制步进电机？
想使用电脑控制一个步进电机，如何实现？ - 电机工程师 - 知乎
关于这个问题，太多太多的毕业设计做的都是这方面的课题，不信你看，
毕业设计(论文)-基于AT89C51单片机的步进电机控制系统_百度文库
步进电机的控制应该是和直流电机一样简单，当你买了电机，买了电机驱动器，那你不管是用单片机，还是PLC还是DSP，只要产生脉冲方波给步进电机的驱动器端口，基本就可以实现控制了。
如果你说更进一步，发现步进电机在低速运转时有很大的振动和噪声，其实步进电机低速转动时振动和噪声大是其固有的缺点，一般可采用以下方案来克服：
如步进电机正好工作在共振区，可通过改变减速比等机械传动避开共振区；
采用带有细分功能的驱动器，这是最常用的、最简便的方法；
换成步距角更小的步进电机，如三相或五相步进电机；
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；
在电机轴上加磁性阻尼器，市场上已有这种产品，但机械结构改变较大。说到这里，步进电机基本也就差不多了，如果你赶时间或者懒得自己倒腾去产生脉冲，那你就干脆买个配套的控制器，然后按照人家的给你的使用说明去操作。
目前步进电动机最大的生产国是日本，如日本伺服公司、东方公司、SANYO DENKI和MINEBEA及NPM公司等，特别是日本东方公司，无论是电动机性能和外观质量，还是生产手段，都堪称是世界上最好的。现在日本步进电动机年产量（含国外独资公司）近2亿台。德国也是世界上步进电动机生产大国。德国B.L.公司1994年五相混合式步进电动机专利期满后，推出了新的三相混合式步进电动机系列，为定子6极转子50齿结构，配套电流型驱动器，每转步数为200、400、1000、2000、4000、10000和20000，它具有通常的二相和五相步进电动机的分辨率，还可以在此基础上再10细分，分辨率提高10倍，这是一种很好的方案，充分运用了电流型驱动技术的功能，让三相电动机同时具有二相和五相电动机的性能。最后，今天也是2016年的最后一天，在这里祝大家新年快乐。为啥今天要写步进电机，也是取步进之意，一年365天，如果每天进步一点，每步都走踏实，才能不断前进！
2016年专栏主要对电机控制这块说的比较多，2017年可能会开始设计一些比较新颖热门的东西，比如机器视觉等等。感谢望大家的支持和厚爱。
参考资料：
步进电机技术十四问.pdf
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