如何控制步进电机？

一、如何控制步进电机？

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的一种控制电机。在未超载的情况下，步进电机的转速、停止的位置只取决于输入脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。也就是说给步进电机使加一个脉冲信号，电机就会转过一个步距角。所以，步进电机是一种线性控制器件，而且步进电机只有周期性的误差而没有累积误差。这样在速度、位置等控制领域，采用步进电机可以使控制变的非常简单。

步进电机有三种类型：永磁式（PM） ，反应式（VR）和混合式（HB）。

永磁式一般为两相，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，已被逐渐淘汰；

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。

虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此使用步进电机要涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。

二、步进电机？如何控制？

本文将为您介绍步进电机的基础知识，包括其工作原理、构造、控制方法、用途、类型及其优缺点。

步进电机基础知识

步进电机是一种通过步进（即以固定的角度移动）方式使轴旋转的电机。其内部构造使它无需传感器，通过简单的步数计算即可获知轴的确切角位置。这种特性使它适用于多种应用。

步进电机工作原理

与所有电机一样，步进电机也包括固定部分（定子）和活动部分（转子）。定子上有缠绕了线圈的齿轮状突起，而转子为 永磁体或可变磁阻铁芯。稍后我们将更深入地介绍不同的转子结构。图1显示的电机截面图，其转子为可变磁阻铁芯。

步进电机的基本工作原理为：给一个或多个定子相位通电，线圈中通过的电流会产生磁场，而转子会与该磁场对齐；依次给不同的相位施加电压，转子将旋转特定的角度并最终到达需要的位置。图2显示了其工作原理。首先，线圈A通电并产生磁场，转子与该磁场对齐；线圈B通电后，转子顺时针旋转60°以与新的磁场对齐；线圈C通电后也会出现同样的情况。下图中定子小齿的颜色指示出定子绕组产生的磁场方向。

步进电机的类型与构造

步进电机的性能（无论是分辨率/步距、速度还是扭矩）都受构造细节的影响，同时，这些细节也可能会影响电机的控制方式。实际上，并非所有步进电机都具有相同的内部结构（或构造），因为不同电机的转子和定子配置都不同。

转子

步进电机基本上有三种类型的转子：

• 永磁转子：转子为永磁体，与定子电路产生的磁场对齐。这种转子可以保证良好的扭矩，并具有制动扭矩。这意味着，无论线圈是否通电，电机都能抵抗（即使不是很强烈）位置的变化。但与其他转子类型相比，其缺点是速度和分辨率都较低。图3显示了永磁步进电机的截面图。

• 可变磁阻转子：转子由铁芯制成，其形状特殊，可以与磁场对齐（请参见图1和图2）。这种转子更容易实现高速度和高分辨率，但它产生的扭矩通常较低，并且没有制动扭矩。
• 混合式转子：这种转子具有特殊的结构，它是永磁体和可变磁阻转子的混合体。其转子上有两个轴向磁化的磁帽，并且磁帽上有交替的小齿。这种配置使电机同时具有永磁体和可变磁阻转子的优势，尤其是具有高分辨率、高速度和大扭矩。当然更高的性能要求意味着更复杂的结构和更高的成本。图3显示了这种电机结构的简化示意图。线圈A通电后，转子N磁帽的一个小齿与磁化为S的定子齿对齐。与此同时，由于转子的结构，转子S磁帽与磁化为N的定子齿对齐。尽管步进电机的工作原理是相同的，但实际电机的结构更复杂，齿数要比图中所示的更多。大量的齿数可以使电机获得极小的步进角度，小至0.9°。

定子

定子是电机的一部分，负责产生转子与之对齐的磁场。定子电路的主要特性与其相数、极对数以及导线配置相关。 相数是独立线圈的数量，极对数则表示每相占用的主要齿对。两相步进电机最常用，三相和五相电机则较少使用（请参见图5和图6）。

步进电机的控制

从上文我们知道，电机线圈需要按特定的顺序通电，以产生转子将与之对齐的磁场。可以向线圈提供必要的电压以使电机正常运行的设备有以下几种（从距离电机更近的设备开始）：

• 晶体管桥：从物理上控制电机线圈电气连接的设备。晶体管可以看作是电控断路器，它闭合时线圈连接到电源，线圈中才有电流通过。每个电机相位都需要一个晶体管电桥。
• 预驱动器：控制晶体管激活的设备，它由MCU控制以提供所需的电压和电流。
• MCU：通常由电机用户编程控制的微控制器单元，它为预驱动器生成特定信号以获得所需的电机行为。

图7为步进电机控制方案的简单示意图。预驱动器和晶体管电桥可以包含在单个设备中，即驱动器。

步进电机驱动器类型

市面上有各种不同的 步进电机驱动器，它们针对特定应用具有不同的功能。但其最重要的特性之一与输入接口有关，最常见的几种输入接口包括：

• Step/Direction （步进/方向） –在Step引脚上发送一个脉冲，驱动器即改变其输出使电机执行一次步进，转动方向则由Direction引脚上的电平来决定。
• Phase/Enable（相位/使能） –对每相的定子绕组来说，Enable决定该相是否通电， Phase决定该相电流方向，。
• PWM – 直接控制上下管FET的栅极信号。

步进电机驱动器的另一个重要特性是，除了控制绕组两端的电压，它是否还可以控制流过绕组的电流：

• 拥有电压控制功能，驱动器可以调节绕组上的电压，产生的扭矩和步进速度仅取决于电机和负载特性。
• 电流控制驱动器更加先进，因为它们可以调节流经有源线圈的电流，更好地控制产生的扭矩，从而更好地控制整个系统的动态行为。

单极/双极电机

另一个可能对电机控制产生影响的特性是其定子线圈的布置，它决定了电流方向的变化方式。为了实现转子的运动，不仅要给线圈通电，还要控制电流的方向，而电流方向决定了线圈本身产生的磁场方向（见图8）。

步进电机可以通过两种不同的方法来控制电流的方向。

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三、fpga控制步进电机用什么芯片？

基于fpga的步进电机细分驱动，做实物的话，需要fpga，应该不难，用最简单的fpga即可，，需要pcb

四、如何用Python 控制步进电机？

如果你的步进电机驱动器有RS232或RS485端口的话，直接使用python控制PC的COM口发送数据控制就好了。

五、电机控制芯片

电机控制芯片：提升电动机性能的关键

随着科技的不断进步和人们对能源的关注，电动机在各个领域的应用越来越广泛。而要使电动机更加高效、稳定和可靠，电机控制芯片成为了不可或缺的关键技术。本文将介绍电机控制芯片的作用、特点以及未来发展方向。

什么是电机控制芯片？

电机控制芯片是一种集成电路，被用于控制电动机的运行、速度和转矩等参数。它通过传感器采集电动机的相关信息，并根据预设的算法来控制电机的工作状态。电机控制芯片在自动化系统、工业控制、家用电器等领域发挥着重要的作用。

电机控制芯片的作用

电机控制芯片在电动机和控制系统之间起到了桥梁的作用。它能够将控制信号转化为电动机所需要的驱动信号，从而控制电机的运行状态。通过电机控制芯片，我们可以实现电动机的运行、启停、速度调节、转向控制等功能，实现对电动机的精确控制。

此外，电机控制芯片还能够对电动机进行保护控制，防止过载、短路和过热等情况的发生。它能够监测电机的工作状态，及时发出警报并采取相应的措施，保证电机的安全运行。

电机控制芯片的特点

• 高集成度：电机控制芯片集成了多种功能，如驱动、传感、保护等，大大简化了系统设计。
• 高精度：电机控制芯片采用了先进的控制算法和精确的传感器，能够实现精确的电机控制。
• 高效能：电机控制芯片在处理速度和功耗上做了优化，能够提高整个系统的效率和性能。
• 可靠性强：电机控制芯片采用了可靠的电气元件和工艺，能够在严苛的工作环境下稳定工作。
• 易于使用：电机控制芯片提供了友好的开发接口和软件支持，使得使用者能够快速上手并进行开发和调试。

电机控制芯片的未来发展

随着电动汽车、工业自动化等领域的快速发展，电机控制芯片也面临着更高的要求和挑战。未来，电机控制芯片将继续追求更高的集成度、更高的精度和更低的功耗。同时，它还将更好地与人工智能、物联网等新兴技术相结合，实现电机的智能化控制和优化。

此外，电机控制芯片还将更加注重可靠性和安全性。在关键领域，如医疗器械、航空航天等，对电机的可靠性和安全性要求极高。未来的电机控制芯片将具备更强的故障检测和保护功能，以确保系统的安全运行。

综上所述，电机控制芯片是电动机性能提升的关键。它能够实现对电动机的精确控制和保护，提高电动机的效率和可靠性。未来，电机控制芯片将继续发展，实现更高级的功能和更好的性能，为各个领域的电动机应用带来更大的发展空间。

六、stm芯片对步进电机编程大全

STM芯片对步进电机编程大全

随着现代科技的不断发展，电机作为一种重要的电器设备，在各个领域都得到了广泛的应用。而步进电机作为电机的一种，其在精密控制方面有着独特的优势。在步进电机的控制过程中，使用STM芯片进行编程是一种常见且有效的方式。本文将介绍STM芯片对步进电机编程的全面指南，旨在帮助读者深入了解这一领域并掌握相关技能。

STM芯片简介

STM芯片是由意法半导体（STMicroelectronics）公司推出的一类微控制器芯片。这类芯片以其高性能、低功耗等特点而闻名于业界，被广泛应用于各种电子设备中。在步进电机编程领域，STM芯片也扮演着重要的角色，为步进电机的控制提供了可靠的支持。

步进电机编程基础

在进行STM芯片对步进电机编程之前，有必要了解步进电机的基本原理与工作方式。步进电机是一种将电能转换为机械能的电动机，其在控制过程中按照一定的步进角度进行运动，能够实现相对精确的位置控制。步进电机通常由定子、转子、驱动电路等部分组成，通过控制电流的通断来驱动电机转动。

STM芯片在步进电机控制中的作用

STM芯片在步进电机控制中扮演着核心的角色。通过STM芯片进行编程，可以实现对步进电机的精确控制，包括旋转方向、转速、步距角等参数的调节。与传统的控制方式相比，使用STM芯片编程具有速度快、精度高、灵活性强等优势，能够满足对步进电机控制更高要求的应用场景。

STM芯片对步进电机编程步骤

下面将介绍使用STM芯片对步进电机进行编程的基本步骤，以帮助读者快速上手并实现步进电机的控制。

步骤一：搭建硬件平台

首先，需要准备好硬件平台，包括STM芯片、步进电机、电源供应等设备。将STM芯片与步进电机进行连接，并确保连接正确可靠，同时注意电源供应的稳定性与电路的安全性。

步骤二：编写程序代码

利用STM芯片的开发环境，编写控制步进电机的程序代码。根据步进电机的型号与控制需求，设置相应的参数与逻辑，编程实现对步进电机的控制。

步骤三：调试与测试

完成程序编写后，进行调试与测试，检查程序逻辑是否正确、步进电机控制是否准确等。通过不断调整程序代码与参数，优化控制效果并实现预期的动作。

步骤四：应用与优化

在实际应用中，根据具体需求对步进电机进行进一步优化与调整，以满足不同场景下的控制要求。同时不断学习与探索，提高编程技能与步进电机控制的水平。

STM芯片对步进电机编程注意事项

在使用STM芯片对步进电机进行编程时，需要注意以下几个方面，以确保编程过程的顺利进行与步进电机控制的有效实现：

电路连接

确保电路连接正确可靠，防止因连接问题导致的电机无法正常工作或损坏的情况发生。

程序编写

编写程序代码时，应仔细考虑步进电机的特性与控制需求，合理设置参数并进行逻辑优化，以实现对电机的精确控制。

调试与测试

在调试与测试过程中，及时发现并解决程序中的bug与逻辑错误，确保程序稳定可靠，步进电机控制准确有效。

安全防护

在进行步进电机控制时，要注意电源供应与电路安全，避免因操作不当导致的安全事故发生，保障人身与设备的安全。

结语

通过本文的介绍，读者对STM芯片对步进电机编程有了更深入的了解与认识。掌握STM芯片的编程技能，能够更好地实现对步进电机的控制与应用，为电机控制领域的发展贡献自己的一份力量。希望本文能够帮助读者更好地掌握这一领域的知识与技能，实现自身的成长与发展。

七、电机控制领域，电机的控制芯片如何选择？

32位MCU广泛应用于各个领域，其中工业控制领域是较有特点的一个领域之一。不同于消费电子用量巨大、追求极致的性价比的特点，体量相对较小的工业级应用市场虽然溢价更高，但对MCU的耐受温度范围、稳定性、可靠性、不良率要求都更为严苛，这对MCU的设计、制造、封装、测试流程都有一定的质量要求。

消费电子市场不振，MCU需求逐年下降。受疫情和经济下行影响，消费电子市场承压，需求不振。近年来，整个消费电子市场对MCU的需求占比逐年下降。消费电子热门MCU型号如030、051等型号需求下滑严重。

汽车电子、工控/医疗市场崛起，MCU行业应用占比逐年上升。疫情带动医疗设备市场需求增长，监护类输液泵类、呼吸类为代表的医疗设备持续国产化，带动国产MCU应用增加。而随着智能制造转型推进，以PLC、运动控制、电机变频、数字电源、测量仪器为代表的工控类MCU应用，，占比也在不断增加。

MCU是实现工业自动化的核心部件，如步进马达、机器手臂、仪器仪表、工业电机等。以工控的主要应用场景——工业机器人为例，为了实现工业机器人所需的复杂运动，需要对电 机的位置、方向、速度和扭矩进行高精度控制，而MCU则可以执行电机控制所需的复杂、高速运算。

工业4.0时代下工业控制市场前景广阔，催涨MCU需求。根据Prismark统计，2019年全球工业控制的市场规模为2310亿美元，预计至2023年全球工业控制的市场规模将达到2600亿 美元，年复合增长率约为3%。根据赛迪顾问的数据，2020年中国工业控制市场规模达到2321亿元，同比增长13.1%。2021年市场规模约达到2600亿元。

据前瞻产业研究院，2015年开始，工控行业MCU产品的市场规模呈现波动上升趋势。截至2020年，工控对MCU产品需求规模达到26亿元，预计至2026年，工业控制MCU市场规模达约35亿元。

MCU芯片是工控领域的核心部件，在众多工业领域均得到应用，市场规模逐年上涨，随着中国制造2025的稳步推进，MCU规模持续提升，带来更大的市场增量。

MCU芯片能实现数据收集、处理、传输及控制功能，下游应用包括自动化控制、电机控制、工业机器人、仪器仪表类应用等。

工控典型应用场景之一：通用变频器/伺服驱动

【市场体量】根据前瞻产业研究院数据，通用变频市场规模近 560 亿元，同比增长 7%；

【应用场景】通用MCU/DSP可以搭配FPGA、预驱和IGBT，实现伺服电机驱动等功能。根据电机控制精度的不同要求， 对MCU资源要求有所不同。此处仅以伺服电机为例——

【代表型号】CKS32F407VGT6、 CKS32F407ZIT6

【MCU市场体量】估5.6亿元；用量折合20kk/年，1.67kk/月

工控典型应用场景之二：伺服控制系统

【市场体量】根据睿工业统计数据，通用伺服控制市场规模近 233 亿元，同比增长 35%；

【应用场景】通用MCU/DSP可以搭配FPGA，实现伺服控制功能。

【代表型号】CKS32F407ZGT6、 CKS32F407ZET6

【MCU市场体量】估2.33亿元；用量折合8.32kk/年，690k/月

工控典型应用场景之三：PLC

【市场体量】根据睿工业统计数据，PLC 市场规模近 158 亿元，同比增长 21%；

【应用场景】通用MCU可以应用于可编程逻辑控制器（PLC），用于控制生产过程。

【代表型号】CKS32F103VET6、CKS32F407VGT6

【MCU市场体量】估1.58亿元，用量折合5.64kk /年，470k/月

中国工业控制MCU市场体量为26亿元，属利基市场。在消费电子市场调整回落的时间段内，与汽车电子、医疗板块共同成为MCU市场增长驱动力，这三块领域也是未来各大MCU厂商争夺的主阵地之一。

八、步进电机位置闭环控制？

不邀自来，强答一个，我是用过闭环步进的，但是是半闭环，编码器在步进电机的轴上的。

题主想要实现的是光栅尺全闭环，首先你要知道移动单位长度光栅尺输出多少个脉冲，比如32000p/mm

然后再确定步进电机带动运动副移动单位距离的脉冲数，比如1.8度两相步进电机8细分5mm丝杆，那就是320p每mm

那么控制器需要对给步进输出的脉冲数和光栅尺反馈脉冲数做比较就好了，输出320脉冲，应该移动1mm，那么光栅尺返回32000脉冲就对了，

如果不够，失步，多了，过冲，失步就补，过冲就回来，完事儿了

不过，这都是马后炮了，更高级的实现方法当然是提高比较频率，比如步进电机驱动脉冲每发出一个，进行一次光栅尺反馈比较，然后立马进行纠偏

九、如何制作单片机控制步进电机芯片驱动步进电机电路？

步进电机驱动器一般接受的控制信号为：

1、cw+ccw,即正转脉冲加反转脉冲

2、pulse+dir，即脉冲加方向

一般驱动器都可以兼容两种方式，即通过dip开关选择采用哪种方式。

如此，你用单片机控制起来就很方便了，用两个io口发控制信号就ok了，哪种方式都可以，脉冲的频率大小决定电机的速度快慢。

当然，你也要注意驱动器需要信号的电压大小，如果是5v，直接io相连就行，如果需要12v，那么需要加个光耦就行了。

十、国产步进电机，哪些品牌比较好？

步进电机经过近百年发展，在全球范围内涌现出大量品牌，每家品牌各有所长。今天小编带大家来逐个分析中国工业市场各品牌优劣势。

进口品牌

日本

1、东方马达（1885年成立于日本），最悠久的历史，最丰富的产品，最贵的价格。

2、信浓马达（1918年成立于日本），以工厂方式生存，优势为国内工厂，大批量生产成本优势。

欧洲

1、意大利爱维（成立于1977年），国内常州有生产工厂，总线（EtherCAT,profinet）控制技术最为稳定，部分产品UL认证

2、德国纳诺达克（成立于1991年），国内常州有生产工厂,各类非标定制，一体机较为稳定，部分产品UL认证

韩国

1、FASTECH，早前在国内市场还不错，主要以闭环和总线为主。近些年主要精力在海外市场，国内市场份额不如从前

国产品牌

1、鸣志，收购美国技术，在国产品牌，技术属于领先，但市场推广一般

2、雷赛，国内较早的品牌，推广较早，市占率高，产品各说风云。技术层面属于跟随

3、研控，小雷赛，雷赛做啥他做啥

其他品牌

国内还有不下100家其他品牌，基本各自凭关系做部分客户。这些品牌基本无研发实力，或者研发实力局限在某一块小领域。主要以贸易形势存在，客户需要什么，他们到市场找什么。经常出现不同品牌送给客户相同产品。

小编整理于2022年7月18日