步進(jìn)電機(jī)又稱為脈沖電機(jī),基于最基本的電磁鐵原理,它是一種可以自由回轉(zhuǎn)的電磁鐵,其動(dòng)作原理是依靠氣隙磁導(dǎo)的變化來(lái)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。其原始模型是起源于年至年間。年前后開始以控制為目的的嘗試,應(yīng)用于氫弧燈的電極輸送機(jī)構(gòu)中。這被認(rèn)為是最初的步進(jìn)電機(jī)。二十世紀(jì)初,在電話自動(dòng)交換機(jī)中廣泛使用了步進(jìn)電機(jī)。由于西方資本主義列強(qiáng)爭(zhēng)奪殖民地,步進(jìn)電機(jī)在缺乏交流電源的船舶和飛機(jī)等獨(dú)立系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。二十世紀(jì)五十年代后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在步進(jìn)電機(jī)上,對(duì)于數(shù)字化的控制變得更為容易。到了八十年代后,由于廉價(jià)的微型計(jì)算機(jī)以多功能的姿態(tài)出現(xiàn),步進(jìn)電機(jī)的控制方式更加靈活多樣。 [1] 

步進(jìn)電機(jī)相對(duì)于其它控制用途電機(jī)的最大區(qū)別是,它接收數(shù)字控制信號(hào)電脈沖信號(hào)并轉(zhuǎn)化成與之相對(duì)應(yīng)的角位移或直線位移,它本身就是一個(gè)完成數(shù)字模式轉(zhuǎn)化的執(zhí)行元件。而且它可開環(huán)位置控制,輸入一個(gè)脈沖信號(hào)就得到一個(gè)規(guī)定的位置增量,這樣的所謂增量位置控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的直流控制系統(tǒng)相比,其成本明顯減低,幾乎不必進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整。步進(jìn)電機(jī)的角位移量與輸入的脈沖個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比,而且在時(shí)間上與脈沖同步。因而只要控制脈沖的數(shù)量、頻率和電機(jī)繞組的相序,即可獲得所需的轉(zhuǎn)角、速度和方向。 [1] 

我國(guó)的步進(jìn)電機(jī)在二十世紀(jì)七十年代初開始起步,七十年代中期至八十年代中期為成品發(fā)展階段,新品種和高性能電機(jī)不斷開發(fā),目前,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,特別是永磁材料、半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,使步進(jìn)電機(jī)在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)及發(fā)展概況

作為一種控制用的特種電機(jī),步進(jìn)電機(jī)無(wú)法直接接到直流或交流電源上工作,必須使用專用的驅(qū)動(dòng)電源步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。在微電子技術(shù),特別計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展以前,控制器脈沖信號(hào)發(fā)生器完全由硬件實(shí)現(xiàn),控制系統(tǒng)采用單獨(dú)的元件或者集成電路組成控制回路,不僅調(diào)試安裝復(fù)雜,要消耗大量元器件,而且一旦定型之后,要改變控制方案就一定要重新設(shè)計(jì)電路。這就使得需要針對(duì)不同的電機(jī)開發(fā)不同的驅(qū)動(dòng)器,開發(fā)難度和開發(fā)成本都很高,控制難度較大,限制了步進(jìn)電機(jī)的推廣。 [1] 

由于步進(jìn)電機(jī)是一個(gè)把電脈沖轉(zhuǎn)換成離散的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置,具有很好的數(shù)據(jù)控制特性,因此,計(jì)算機(jī)成為步進(jìn)電機(jī)的理想驅(qū)動(dòng)源,隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,軟硬件結(jié)合的控制方式成為了主流,即通過(guò)程序產(chǎn)生控制脈沖,驅(qū)動(dòng)硬件電路。單片機(jī)通過(guò)軟件來(lái)控制步進(jìn)電機(jī),更好地挖掘出了電機(jī)的潛力。因此,用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)成為了一種必然的趨勢(shì),也符合數(shù)字化的時(shí)代趨。