常见问题

1.步进电机的优势和缺陷分别是什么？

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电机，又称为脉冲电机。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时，它就可以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”。  

步进电机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。  

步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用于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。步进电机的优势和缺陷分别如何？

步进电机的优点

• 电机旋转的角度正比于脉冲数    

• 具有较好的位置精度和运动重复性，每步的精度在百分之三到百分之五，而且不会将每一步的误差积累到下一步。  

• 优秀的启停和反转响应  

• 长寿命，可靠性高。由于没有电刷，电机的寿命仅仅取决于轴承的寿命  

• 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降低成本。  

• 仅仅将负载直接连接到电机的转轴上也可以极低速的输出转矩。  

• 由于速度正比于脉冲频率，因而有比较宽的转速范围

步进电机的缺陷

• 如果控制不当容易产生共振  

• 难以运转到较高的转速，高速工作时会发出振动和噪音。  

• 力矩小，难以获得较大的转矩  

• 功耗大，效率低。步进电机在体积重量方面没有优势，能源利用率低  

• 容易堵转，超过负载时会破坏同步。

2.步进电机与闭环控制有什么区别？

开环控制只能控制其动作，对结果不反馈。闭环控制可以分析其动作效果进行反馈调节

3.双极性步进电机和单极性步进电机有什么区别？

单极性 (unipolar) 和双极性 (bipolar) 是步进电机最常采用的两种驱动架构。

单极性驱动电路使用四颗晶体管来驱动步进电机的两组相位，电机结构包含两组带有中间抽头的线圈，整个电机共有六条线与外界连接。这类电机有时又称为四相电机，但这种称呼容易令人混淆又不正确，因为它其实只有两个相位，准确的说法应是双相位六线式步进电机。六线式步进电机虽又称为单极性步进电机，实际上却能同时使用单极性或双极性驱动电路。

双极性步进电机的驱动电路会使用八颗晶体管来驱动两组相位。双极性驱动电路可以同时驱动四线式或六线式步进电机，虽然四线式电机只能使用双极性驱动电路，它却能大幅降低量产型应用的成本。双极性步进电机驱动电路的晶体管数目是单极性驱动电路的两倍，其中四颗下端晶体管通常是由微控制器直接驱动，上端晶体管则需要成本较高的上端驱动电路。双极性驱动电路的晶体管只需承受电机电压，所以它不像单极性驱动电路一样需要箝位电路。

4.步进电机驱动器细分的作用

步进电机驱动器细分的主要作用是降低电机的振动，其原理是是将全步进驱动时的步距角各相的电流以阶梯状n步逐渐增加，使吸引转子的力慢慢改变，每次转子在该力的平衡点静止，全步距角作n个细分，可使转子运行效果光滑，因此，在低速运转时，此法是降低振动的有效手段。

如下图所示，驱动器通过拨码开关可以有多个档位细分(步/转)选择：200, 400, 800, 1600, 3200, 6400, 12800, 25600, 1000, 2000, 4000,5000, 8000,10000, 20000, 25000

细分主要是改善电机的运行性能，步进电机的细分控制是由驱动器精确控制步进电机的相电流来实现的，以二相电机为例，假如电机的额定相电流为2A，如果使用常规驱动器（如常用的恒流斩波方式）驱动该电机，电机每运行一步，其绕组内的 电流将从0突变为2A或从2A突变到0，相电流的巨大变化，必然会引起电机运行的振动和噪音。如果使用细分驱动器，在10细分的状态下驱动该电机，电机每运行一微步，其绕组内的电流变化只有0.2A而不是2A，且电流是以正弦曲线规律变化，这样就大大的改善了电机的振动和噪音，因此，在性能上的优点才是细分的真正优点。

在使用细分步进来解决振动的同时还需要注意：

1、细分步进越是在低速运行时效果越好，如果输入的脉冲频率太快，对于细分步进波形来说，由于不能得到希望的电流波形，电机的跟踪精度反而会变差；

2、2、理论上细分分数越多，降低振动的效果越明显，但实际到8细分时效果并不大。

5.步进电机2相和3相的区别

2 相 - 1.8°步距角

这是市场上较为流行，需求量很大的混合式步进电机，产品覆盖面广泛，可以根据不同的力矩、速度和精度要求进行选择。因为产品市场需求和保有量巨大，相关配套的2相驱动器很常见，价格便宜。  

基本的驱动方式是让电机做整步驱动，驱动器加全电流、按顺序励磁电机绕组，使电机按整步步进方式运行。当电机在不同脉冲频率下运行时，可能会有不同的声音，在某一个速度下还会产生共振。这些问题在绝大多数的应用中不会成为问题。如果在应用中真的碰到这些问题，也可以通过微步驱动方式来解决，使电机的输出力矩更加平稳。在很多情况下，共振速度段可以很容易的通过驱动程序设计来避开。

2相 - 0.9°步距角

因为步距角只有1.8°步进电机的一半，0.9°步进电机具有更高的分辨率，运行也更加的平滑。0.9°步进电机的驱动器与1.8°步进电机的驱动器完全相同。在电机运行速度相同的条件下，加给0.9°步进电机的脉冲频率必须是加给1.8°步进电机的2倍，这造成0.9°步进电机在高速度段的输出力矩下降。当然，在很多应用中是用不到高速段的，如果需要的话，提高驱动电压可以提高高速段的力矩。  

0.9°步进电机的一个典型应用是安防摄像机，0.9°步进电机可以使摄像头平滑、精确的运行，而不会引起摄像头抖动，进而引起图像模糊的情况。

3 相 – 1.2°步距角

3相电机的固有优势是力矩波动更小和运行更加平滑。3相电机驱动器与2相电机驱动器是不同的。与2相1.8°电机相比，3相电机在低速段的力矩要小些，高速段力矩是非常接近的。

3相电机适合追求高性能、安静、运行平滑精准的应用场合。3相电机的典型应用是舞台灯光领域，聚光灯需要快速移动，同时在不影响性能的情况下，要求操作安静。