简述步进电机的工作原理

步进电机，很多人DIY激光雕刻机，3D打印机的时候都会用到。那么他与普通的直流电机有什么不同呢?

步进电机在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。

当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的;同时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。

这个特性说明了步进电机一个非常重要的特性。在开环条件下，步进电机正常工作时具有非常精确的定位能力，其转动的快慢，转动的角度都可以由收到的脉冲数调节(也就是程序调节)，这也是为什么3D打印机和激光雕刻机都需要步进电机的原因。但要注意，如果负载过大，或者供电不足，则有可能出现角度不足的情况，我们称之为”失步“，即没有达到预定控制的角度。所以使用时一定要选择功率足够的电机以及电源。

我们一般用的步进电机是这样的：

他的结构图一般是这样的：

那么这个AC，BD代表什么呢?步进电机又为什么具有以上的那些特点呢?这就要从步进电机的特殊结构说起。先上一个步进电机内部的结构示意图：

先从这个简单的图分析原理，图中有两组绕组A A-，B B-，可以看出他们分别形成的磁场是相反的，位置也是相对的。这2组绕组对应真实图中的AC和BD。

定子为铁芯，A A-，B B-绕在铁芯上，通电之后产生磁场变成电磁铁，转子为永磁体，磁场将对转自产生吸引或者排斥。

左上图A A-吸引转子，使得转子竖直(此时只有A A-通电)当B B-也通电后，B B-也产生磁场，此时转自将像A B中间区域偏转，具体偏转角度跟A B上电流大小比例有关。

左下图此时A A-断电，B B-继续通电，则转子被吸引到水平位置。

右下图此时A A-反向通电，B B-继续通电，则转自顺时针旋转，重复以上过程，则转子可以进行旋转运动，并控制通电的时机以及顺序，便可以达到控制步进电机旋转角度。

通过以上过程可以看出，驱动步进电机是比较麻烦的：

1、需要按照顺序控制各组线圈的通断。

2、电流方向也需要转变。

除了两相的，同样原理也有三相四相五相的步进电机。

下图可以看出四相的电机最基本的是8线的，但是最常用的确是6线的，其中每2相共有一个端口。

当然，在Arduino中这些都被模块生产商和他们提供的库给解决了。大部分人不用再关心他底层的驱动方式。但是了解这些有利于在出问题的时候快速定位问题，毕竟库不是万能的。