步进电机与伺服电机基础知识

最近做三轴运动控制器，grbl方案，留记录。

注：本文以两相电机为例。步进电机和伺服电机如果都用驱动器驱动的话，使用方式一样，所以本文以步进电机讲解。

步进电机是一种与专门用于速度和位置精确控制的特种电机，它旋转是以固定的角度(称为“步距角” )一步一步运行的，故称步进电机。

其特点是没有累积误差，接收到控制器发来的每一个脉冲信号，在驱动器的推动下电机运转一个固定的角度，所以广泛应用于各种开环控制。

系统控制架构：常规的控制方式，通过单片机或PLC发PWM脉冲给驱动器，驱动器在给电机发脉冲，这样电机就转了。

问：为什么还需要驱动器？

答：驱动器是一种能使步进电机运行的功率放大器，能把控制器发来的脉冲信号转化为步进电机的功率信号，电机的转速与脉冲频率成正比，所以控制脉冲频率可以精确调速，控制脉冲数就可以精确定位。驱动器其实也是用单片机做的板子，因为驱动电机是需要一个大电流的，如果你直接把自己的板子做成驱动电机的板子当然也可以，不过对于一些研发实力没那么好的，研发成本高。并且步进驱动器还有细分的功能，能够控制电机走的更精确，后面细讲。

步进频率

将电脉冲转化为角位移的执行机构，发的脉冲越快，自然而然电机转的越快。

步距角

给电机发一个脉冲，电机转的度数。一般两相步进电机的步距角是1.8°，所以给电机发200个脉冲，电机正好转一圈，称为一整步。

PS：步进电机叫步距角，伺服电机叫分辨率。

细分的作用

不细分，那么200个脉冲转一圈，分辨率为1.8°。

如果2细分，那么400个脉冲转一圈，分辨率0.9°。

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以此类推，细分越大，这不就控制的更精确了嘛！

转速与频率计算

转速是通过发脉冲的频率控制的，例如：我在1s时间内发200个脉冲，转速就是一秒一圈；倘若我1s发400个脉冲，转速就是一秒两圈。

转速计算公式：步进电机转速 = 频率 * 60 / ( (360 / T) * x)

转速单位是： 转/分

频率单位是：赫兹

x：实指细分倍数

T：固有步进角

如何计算转速？

举例说明：步进电机采用整步，即1细分；频率 1K，即1000赫兹；套用公式：1000*60/200=300转/分

注意事项：此公式适应于两相步进电机。

如何计算频率？

频率计算公式：转速 / 60 * (360 / T * X)

举例说明：现在让步进电机实现600转/分的转速，1细分，需要多少的频率？套用公式：600/60*(360/1.8*1)=2000HZ。

如何计算丝杆运动的N个mm所需要的脉冲数？

假设电机与丝杆（螺距10mm）相连，轮周长10mm，也就是说电机转一圈带动丝杆或者传送带走10mm。

那么一个脉冲就是走：10mm/200=0.05mm

如果需要走500mm，那么需要：500/0.05=10000个脉冲。

ends。。。