AT89C51单片机步进电机控制电路设计+电路图+源程序(3)
2.2步进电机的特点
1.一般步进电机的精度为步距角的3%-5%左右,角位移量只与输入脉冲成正比，输入脉冲的频率决定了电机的转速，因为一步一步走，不存在累计误差，因此位置精度较高。
2.步进电机具有优秀的动态响应，容易实现启停，正反转及变速控制，相比于普通电机，使用起来更方便。
3.因为没有电刷，电机的寿命只取决于轴承的寿命，可靠性较高，一般使用时间较长，不易损坏。
4.由于速度正比于脉冲频率，具有较宽的转速范围，低速下还能保证获得大转矩，可以直接和负载相连接。
5.若是控制不当，可能会发生共振，若发生共振，会影响正常工作，造成不必要的损失，所以应尽量避开共振频率。
6.当转速过高时会发生失步，同时步进电机还存在一个启动频率，当脉冲频率超过启动频率时，电机无法正常启动。
7.步进电机不能再高温下工作，温度过高会导致电机的磁性材料退磁，使步进电机力矩下降乃至失步，使用时应注意工作环境的温度，不能超过电机的工作限制。
8.难以获得较大的负载转矩。
2.3步进电机种类
1.反应式
反应式步进电机一般为三相，转子为软磁材料，转子上开有小齿，原理比较简单。
2.永磁式
永磁式步进电机转子为永磁材料，一般为两相，转子的极数等于每相定子极数，不开小齿，步距角较大一般为7.5°，这种电机精度差，转矩和体积较小，动态性能好。
3.混合式
混合式步进电机转子为永磁式，相比较之下，混合式结合了前两者的优点，它的步距角小，输出力矩大，一般的场合都会使用混合式步进电机来进行精确的控制。
综合了三种步进电机的特点，相比较之下，混合式步进电机的动态性能更好，本系统就使用混合式步进电机作为被控电机，选用四相八拍的工作方式来进行步进电机的控制。
2.4步进电机结构
步进电机主要由定子和转子两部分组成。他们都是有磁性材料构成的，以三相步进电机为例，它的定子和转子上分别有吹冰个和四个磁极。
图2.4.1步进电机简图
定子上绕有定子绕组，两个相对的磁极组成一相，例如A相、B相，四相五相的步进电机结构也是如此，与上图类似。
图2.4.2步进电机转子定子图
2.5 步进电机工作原理
当A相通电时，A方向的磁通经过转子形成了闭合回路，若转子和磁场周线方向存在一定的角度，那么在磁场的作用下，转子会被磁化，转子转动到电磁力趋向于最小的位置，使转子与定子对齐，转子便停止转动。当下一个脉冲送达时，下一相通电，转子转过一个步距角，周而复始不断循环，就形成了步进电机的运转。
图2.5 A相通电图
以三相步进电机为例，步进电机工作方式有：三相三拍、三相吹冰拍、三相双三拍这三种普遍通用的工作方式：
三相三拍通电顺序： A--B--C--A
三相吹冰拍通电顺序： A--AB--B--BC--C--CA
三相双三拍通电顺序： AB--BC--CA
三种工作方式电机的特性比较如下表：
表2.5 步进电机三种工作方式比较表
工作方式 单三拍 双三拍 吹冰拍