步进电机驱动系统设计(3)
1.5 课题研究意义
随着步进电动机驱动系统在各领域中的广泛应用，使得步进电机在通用性方面要求越来越高。因此现在针对市场上大量存在驱动系统的研究就变得更加有意义了，而单片机驱动步进电机运作的方式很普遍，提高此驱动系统的性能具有很高的实用性意义[15]。
本课题针对步进电机的驱动电源和驱动系统进行设计。现在市场此驱动方式很普遍，掌握此项步进电机驱动的技能既具有很大的实用性作用。利用自己所学的理论知识，通过自己在此领域的设计想法，可以学到更多关于步进电机驱动系统设计的知识，还可以获得更多的学术经验。
2 二相混合式步进电机及其驱动器
本章针对各类电机特点和原理进行了详细的介绍，但重点针对常用的混合式步进电动机进行介绍。
步进电动机和交、直流电动机不同，后者电机的电源是一个标准的交流或者直流作为电源，但是步进电动机的电源不一样，是一个直流开关电源供电。从驱动电源的角度上看，步进电动机的驱动电源存在很多不同的驱动方法，当然它们的控制方法也各不同。本次设计中的二相混合式步进电动机驱动系统是一种以电动机绕组电流为控制目标的驱动技术，采用软件和硬件结合工作的方式实现控制。下面介绍比较通用的驱动技术进行研究，然后再逐步解决这个问题。
2.1 二相混合式步进电机的简介
2.1.1 步进电机的分类
步进电机是一种电气元器件。步进电机的转子的转角与接收到电脉冲数成正比，接收到一个电脉冲转子就转过一个步距角，因此单位时间内脉冲数量与转子的转速成正比，而且电动机旋转的方向则取决于脉冲走向。
表2.1 步进电机的分类
步进电机的种类有很多，现在市场上存在的大概可以划分为：反应式、永磁式和混合式。其类型详见表2.1中。
(l) 反应式步进电机
反应式步进电机是目前在市场上运用较多的电机，它通过改变电动机的磁阻力来产生旋转转矩的。软磁做转子，其不存有绕组结构。
反应式步进电机的结构中存在一个定子，上面饶有N相绕组充当N个定位的电磁铁的功效。除此之外，另外还存在一个只有均匀分布着槽齿的转子，上面没有绕组。
运动原理：
如果给电机的某一定子通电，而且此定子和对应的转子正处于处于错齿的状态，则转子会在电磁力的作用下，向受到磁力最大的方向以一个速度转动，最后达到对其的状态，而此类步进电机工作就是运用此原理运作的。以下是以三相电机作为介绍：
简单的说明就是当给A相绕组通电使A相磁场建立时，在磁力的作用下，A相的定子和转子趋向对其，而与此同时，由于结构上的特点，A相齿对其之后，导致B相、C相上的齿与转子形成错开特定角度的对齿。然后由于环形分配器的作用，则使A相断电，给B相通电，并建立磁场。然后B相的转子与定子相对齐。接下来是C相通电，同理运作完毕后又转回A相通电，达到循环运动。
如果是反向通电，则用按照(A一C一B一A)的顺序通电，就可达到转子反向转动的目的。在电机运动的过程中，将绕组通电一次的过程称为一拍，则电机循环通电一次就需要三拍。三拍走完一次电机旋转的角度又称为歩距角。转子只转一次所转过的角度可利用下式计算:
(2.1)