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。步进电机多用于数字式计算机的外部设备，以及打印机、绘图机和磁盘等装置。

优缺点

步进电机的优点和缺点都非常的突出，优点集中于控制简单、精度高，缺点是噪声、震动和效率，它没有累积误差，结构简单，使用维修方便，制造成本低。步进电机带动负载惯量的能力大，适用于中小型机床和速度精度要求不高的地方，缺点是效率较低、发热大，有时会“失步”。优缺点如下所示。

优点：

  • 电机操作易于通过脉冲信号输入到电机进行控制；
  • 不需要反馈电路以返回旋转轴的位置和速度信息（开环控制）；

  • 由于没有接触电刷而实现了更大的可靠性。

    缺点：

  • 需要脉冲信号输出电路；

  • 当控制不适当的时候，可能会出现同步丢失；

  • 由于在旋转轴停止后仍然存在电流而产生热量。

    功能选择 （用驱动器面板上的 DIP 开关实现）

    设置电机每转步数

    驱动器可将电机每转的步数分别设置为 400、500、800、1000、1250、1600、2000、2500、3200、4000、5000、6400、8000、10000、12800步。
    image.png
    拨码开关 SW4 位可设置成两种控制方式：
    当设置成 “OFF”时，为有半流功能。
    当设置成 “ON”时，为无半流功能。

    设置输出相电流

    为了驱动不同扭矩的步进电机，用户可以通过驱动器面板上的拨码开关SW1、SW2、SW3 位来设置驱动器的输出相电流（有效值）单位安培，各开关位置对应的输出电流，不同型号驱动器所对应的输出电流值不同。具体见表。
    image.png
    半流功能是指无步进脉冲 500ms 后，驱动器输出电流自动降为额定输出电流的 70% ，用来防止电机发热。

    控制代码

    1. /*! \brief 以给定的步数移动步进电机
    2. *  通过计算加速到最大速度，以给定的步数开始减速
    3. *  如果加速度和减速度很小，步进电机会移动很慢，还没达到最大速度就要开始减速
    4. *  \param step   移动的步数 (正数为顺时针，负数为逆时针).
    5. *  \param accel  加速度,如果取值为100，实际值为100*0.01*rad/sec^2=1rad/sec^2
    6. *  \param decel  减速度,如果取值为100，实际值为100*0.01*rad/sec^2=1rad/sec^2
    7. *  \param speed  最大速度,如果取值为100，实际值为100*0.01*rad/sec=1rad/sec
    8. */
    9. void MSD_Move(signed int step, unsigned int accel, unsigned int decel, unsigned int speed)
    10. {
    11.   //达到最大速度时的步数.
    12.   unsigned int max_s_lim;
    13.   //必须开始减速的步数(如果还没加速到达最大速度时)。
    14.   unsigned int accel_lim;
    16.   status.sys_step = step;
    17.   status.sys_accel = accel;
    18.   status.sys_decel = decel;
    19.   status.sys_max_speed = speed;
    21.   // 根据步数的正负来判断方向
    22.   if(step < 0)//逆时针
    23.   {
    24.       srd.dir = CCW;//CCW=0,逆时针
    25.       step = -step;
    26.   }
    27.   else//顺时针
    28.   {
    29.       srd.dir = CW;//CW=1,顺时针
    30.   }
    31.   // 输出电机方向
    32.   DIR(srd.dir);
    33.   // 配置电机为输出状态
    34.   //status.out_ena = TRUE;
    36.   // 如果只移动一步
    37.   if(step == 1)
    38.   {
    39.       // 只移动一步
    40.       srd.accel_count = -1;
    41.       // 减速状态
    42.       srd.run_state = DECEL;
    43.       // 短延时
    44.       srd.step_delay = 1000;
    45.       // 配置电机为运行状态
    46.       status.running = TRUE;
    47.       //设置定时器重装值  
    48.       TIM_SetAutoreload(MSD_PULSE_TIM,Pulse_width);
    49.       //设置占空比为50% 
    50.       TIM_SetCompare2(MSD_PULSE_TIM,Pulse_width>>1);
    51.       //使能定时器       
    52.       TIM_Cmd(MSD_PULSE_TIM, ENABLE); 
    53.    }
    54.   // 步数不为零才移动
    55.   else if(step != 0)
    56.   {
    57.   // 我们的驱动器用户手册有详细的计算及推导过程
    59.   // 设置最大速度极限, 计算得到min_delay用于定时器的计数器的值。每一个脉冲的周期最小值
    60.   // min_delay = (alpha / tt)/ w
    61.   srd.min_delay = A_T_x100 / speed;
    63.   // 通过计算第一个(c0) 的步进延时来设定加速度，其中accel单位为0.01rad/sec^2
    64.   // step_delay = 1/tt * sqrt(2*alpha/accel)
    65.   // step_delay = ( tfreq*0.676/100 )*100 * sqrt( (2*alpha*10000000000) / (accel*100) )/10000
    66.   srd.step_delay = (T1_FREQ_148 * sqrt(A_SQ / accel))/100;
    68.   // 计算多少步之后达到最大速度的限制
    69.   // max_s_lim = speed^2 / (2*alpha*accel)
    70.   max_s_lim = (long)speed*speed/(long)(((long)A_x20000*accel)/100);
    71.   // 如果达到最大速度小于0.5步，我们将四舍五入为0
    72.   // 但实际我们必须移动至少一步才能达到想要的速度
    73.   if(max_s_lim == 0)
    74.   {
    75.       max_s_lim = 1;
    76.   }
    78.   // 计算多少步之后我们必须开始减速
    79.   // n1 = (n1+n2)decel / (accel + decel)
    80.   accel_lim = ((long)step*decel) / (accel+decel);
    81.   // 我们必须加速至少1步才能才能开始减速.
    82.   if(accel_lim == 0)
    83.   {
    84.       accel_lim = 1;
    85.   }
    86.   // 使用限制条件我们可以计算出第一次开始减速的位置
    87.   //srd.decel_val为负数
    88.   if(accel_lim <= max_s_lim)
    89.   {
    90.       srd.decel_val = accel_lim - step;
    91.   }
    92.   else
    93.   {
    94.       srd.decel_val = -(long)(max_s_lim*accel/decel);
    95.   }
    96.   // 当只剩下一步我们必须减速
    97.   if(srd.decel_val == 0)
    98.   {
    99.       srd.decel_val = -1;
    100.   }
    102.   // 计算开始减速时的步数
    103.   srd.decel_start = step + srd.decel_val;
    105.   // 如果最大速度很慢，我们就不需要进行加速运动
    106.   if(srd.step_delay <= srd.min_delay)
    107.   {
    108.       srd.step_delay = srd.min_delay;
    109.       srd.run_state = RUN;
    110.   }
    111.   else
    112.  {
    113.       srd.run_state = ACCEL;
    114.   }
    116.   // 复位加速度计数值
    117.   srd.accel_count = 0;
    118.   status.running = TRUE;
    119.   //设置定时器重装值  
    120.   TIM_SetAutoreload(MSD_PULSE_TIM,Pulse_width);
    121.   //设置占空比为50% 
    122.   TIM_SetCompare2(MSD_PULSE_TIM,Pulse_width>>1);
    123.   //使能定时器       
    124.   TIM_Cmd(MSD_PULSE_TIM, ENABLE); 
    125.   }
    126. }

    驱动

    步进电机 - 图3
    步进电机 - 图4