步進電機是執(zhí)行元件，是機電一體化的關鍵產品之一，廣泛應用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在國民經濟各個領域都有應用。步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。通俗一點講：當步進驅動器接收到一個脈沖信號時，就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的，通過控制脈沖個數控制角位移量，達到準確定位的目的，同時通過控制脈 沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，達到調速的目的。步進電機作為一種控制用的特種電機，其沒有積累誤差(精度為100%)，被廣泛應用于各種開環(huán)控制。

步進電機細分控制是指對步距角再進行詳細的分步控制。例如，對一個步距角為1.8°的兩相四拍電機進行四細分控制，就是使得電機轉動一步是1.8除以4，也就是0.45°來運轉。 對于步進電機來說細分功能完全是由外部驅動電路精確控制電機的相電流產生的，和具體電機無關。步進電機的細分控制是通過等角度有規(guī)律的插入大小相等的電流合成向量，從而減小合成磁勢的角度(步距角)，從而達到細分目的。步進電機之所以能實現步進就是因為在硬件結構上做了拆分(定子上有不同的通電相，轉子上有齒)，使其一次轉動不是一圈，而是一步一步的按固定的角度轉動。這一步所轉過的角度就是步距角。步距角是步進電機的固有屬性，每一個步進電機的步距角在設計完成之后就是固定的。步進電機步距角和電機運行的拍數以及轉子齒數有關，θ=360/NZ(2相電機的計公式，本文例子全部以兩相電機為例，N是拍數(一般可以通過線數來確定)，Z是轉子的齒數。)

步進電機控制已經蘊含了細分的原理。電機內部磁場每旋轉一個圓周, 步進電機前進一整個步距角。若四相步進電機按A→B→C→D→A 的順序輪流通電, 即整步工作, 磁場分四拍旋轉, 每次電流換向, 步進電機將前進整步距角的1/4。而按A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A 的順序輪流通電, 即半步工作, 每次電流換向, 步進電機將前進整步距角的1/8。但是, 如果半步工作狀態(tài)下每拍前進的角度超過控制精度要求, 則需要對步距角進行更進一步的細分。我們知道, 電磁力的大小跟繞組通電電流的大小是相關的。當通電相的電流不馬上到達峰值, 而斷電相的電流也不立

即降為零時, 電機內部磁場為上兩相電流共同合成, 而產生的磁場合力, 會使轉子有一個新的平衡位置, 這個新的平衡位置在原步距角的范圍內。也就是說, 如果繞組電流的波形不再是一個近似方波, 而是分成N 個階梯的近似階梯波, 則電流每升或者降一個階梯時, 轉子轉動一小步。當轉子按照這個規(guī)律轉過N 小步時, 實際相當于它轉過一個步距角。這種將一個步距角分成若干小步的驅動方法, 稱為細分驅動。

步進電機的原理：通常電機的轉子為永磁體，當電流流過定子繞組時，定子繞組產生一矢量磁場。該磁場會帶動轉子旋轉一角度，使得轉子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉一個角度。轉子也隨著該磁場轉一個角度。每輸入一個電脈沖，電動機轉動一個角度前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數成正比、轉速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機就會反轉。所以可用控制脈沖數量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉動。(一)控制換相順序。通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如：三相步進電機的三拍工作方式，其各相通電順序為A―B―C― D，通電控制脈沖就必須嚴格按照這一順序分別控制A，B，C，D，進行電的通斷。(二)控制步進電機的轉向。如果給定工作方式是正序換相通電，步進電機就正轉;如果按反序通電換相，步進電機就反轉。(三)控制步進電機的速度。 如果給步進電機發(fā)一個控制脈沖，它就轉一步，再發(fā)一個脈沖，它就再轉一步。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉得越快。調整單片機發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調速。