芝识课堂【步进电机】——“闻其名，懂其用”之步进电机的原理与应用

来源:东芝半导体发布时间:2022-09-16275浏览

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前记

从本篇文章开始，芝识课堂系列文章就要告别【微控制器基础】的相关知识，开启【步进电机】的讲解之旅啦！请大家要认真学习，继续关注哦～

步进电机是我们生活中常见的电机之一。顾名思义，步进电机是根据一系列步距角进行旋转，就像人们一步步上下楼梯一样。步进电机将完整的360度旋转等分为若干步长，按顺序执行步长从而实现特定旋转，同时通过控制脉冲个数来控制角位移量，达到准确定位的目的。有特别需要的还可以通过控制脉冲频率，来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进电机结构简单、控制方便、安全性高，在低速情况下不需要减速机就可以输出很大的力矩，相比直流无刷和伺服电机，在不需要复杂的控制算法也不需要编码器反馈情况下，可以实现位置控制。

近几年，随着微电子和计算机技术的发展，软硬件结合的控制方式成为了主流，即通过程序产生控制脉冲，驱动硬件电路。单片机通过软件来控制步进电机，更好地挖掘出了电机的潜力。因此，用单片机控制步进电机已经成为了一种必然的趋势，也符合数字化的时代趋势。步进电机多用于数字式计算机的外部设备，家用电器以及打印机、绘图机和磁盘等。下图显示了步进电机目前主要的应用领域，从中可以发现步进电机已经在生活中方方面面得到广泛的发展。

下面我们就从各类应用中扮演的角色入手，来带大家一起对步进电机的应用场景有一个直观的认识。

打印机

打印机是步进电机的典型应用场景之一，由于常见的打印机有两个控制系统，一个是打印机的打印头部分，需要步进电机精确打印头位置的移动，另一个是纸张的输送部分，需要根据打印的位置需要和打印的速度，对纸张进行精确的传送服务。这两个部分的控制都是按相等的时间和移动距离来进行的，步进电机非常适合该应用。

摄像头

在摄影摄像时，镜头的光学和数字变焦调整是以等分的变化比例进行一步步调整的，相比于传统机械式的凸轮变焦，自动对焦无论是精准度还是对焦速度都有明显的优势，借助步进电机控制镜头进行焦距调整和拍摄对象的亮度调整，可以帮助更多非专业用户拍摄出满意的作品。

空调

我们在使用空调的过程中经常会遇到送风的方向困扰，我们既希望享受清凉又不想长期被冷风直吹。空调室内机的百叶结构就是为了满足这一需求设计的，借助步进电机对角度和幅度的多位置调整，可以有效地控制空调送风的方向，实现让风吹向用户希望的方向。

天文望远镜

与摄影摄像应用类似，步进电机特别适合在天文望远镜应用中进行焦距和角度的调整。通过使用编好程序的步进电机控制天文望远镜，可以为天文望远镜增加更多便捷的自动化功能，比如配合相关的天文地图和观测对象的位置定位，步进电机会控制天文望远镜自动搜索和跟踪由控制器或电脑定位的星星，让使用者更快速地发现自己想要观测的目标。