导语：步进电机是一种独特的机电装置，它能直接将电脉冲转换为机械运动。通过精确控制施加于其线圈上的电脉冲顺序、频率和数量，可以实现对步进电机的转向、速度以及旋转角度的精确控制。在没有闭环反馈控制系统的情况下，步进电机与其配套驱动器组成一个开环控制系统，这样的设计既简单又经济，对于需要精确定位和速度控制的应用场景来说是一个理想选择。
基本结构和工作原理：
步进电机的基本结构（如图1所示）
工作原理
步进电机驱动器根据外来的控制脉冲和方向信号，通过内部逻辑电路来决定何时正向或反向通電至绕组，从而使得整体设备按照一定规律旋转或者保持静止。
以1.8度两相步进电机会为例，当两个绕组同时通電励磁时，输出轴将保持静态并锁定位置。在满足额定条件下的情况下，即使在锁定状态，也能维持最大力矩。如果其中一相绕组发生了变向，则会顺着既定的方向产生一个小幅度的旋转（大约1.8度）。同样，如果是另外一项绕组发生了变向，则会以与前者相反方向进行相同的小幅度旋转。当按顺序依次改变每个线圈中的励磁方向时，便可以实现连续且高精度的旋转。对于这种类型的两相步进电子机构，每完整周期需200个步骤才能完成全周360度。
2 相(双极性)及单极性步进电子机构
2 相(双极性) 2 相(单极性)
图 3 图 4
在双极性的驱动模式中，由于每个绕组都100%励磁，因此双极性模式下的输出力矩比单极性的增加了约40%。
特点：
• 精准地调整位置：输入正确数量的心跳信号，以便确定轴要如何移动。这通常提供非常低误差（小于10分之一弧秒），且不累积误差。
• 精确调节速度：由于输入心跳信号频率可控，可以轻易地获得精确速率，并随意调节。此功能使得它广泛适用于各种运动管理领域。
• 正负转动，加速减速及固定功能：此类电子机构能够有效管理整个范围内力的大小，以及位置，无论是在什么速度下，都能提供有效力量或维持固定的位置，有能力在完全停止的时候仍然保持一定量力的输出。
• 在低速环境中稳定运行并提供较大的力矩：这些设备不需要齿轮箱这样的辅助工具即可在非常慢速度下平稳运行，同时保证较大的力矩传递，而不会造成过多能源损耗或角位偏移，并且降低成本，占用空间更少。
• 长寿命使用
步進電子機無刷設計確保長時間運行，並可能因軸承而影響其壽命。
振動與噪音問題：
共振現象發生於當設備運轉頻率接近於其固有頻率時，這會導致失蹤現象。如果共振被忽略，那麼設備將無法正常運行並產生嚇人程度很高的声音。
解決方案：
A 避開共振區域
將設備設置為避免位於共振範圍內進行運轉，以防止共振發生並減少噪音問題。
B 微調驅動方式
使用微調驅動方式來細化運動過程，使單個運動變得更加平滑，這種方法通過調整電流比例來實現，並對提高性能產生顯著影響。微調驅動還可以減少損傷，因為它將負責輸入點擊號碼的人數增加到最適值，而不是只有一個點擊號碼。一旦達到了半個點擊號碼就會看到較輕鬆的一半，但這樣做會減少輸出的力量約15%；如果使用正弦波形式則會減少30%。
