3 原理分析

3．1 步进电机控制原理

在本系统中，左侧使用的是常州微特电机总厂的45BC340F三相步进电机，能精确到1．5°；右侧用二相步进电机C6696-9012K，步进角1．8°，额定电压3．1V，额定电流1．55A。这里以三相步进电机为例介绍步进电机的控制原理。

三相步进电机定子上有6个凸齿，每一个齿上有一个线圈。线圈绕组的连接方式，是对称齿上的两个线圈进行反相连接。6个齿构成三对磁极l.jpg，所以称为三相步进电机，磁极上有均匀分布的矩形小齿，转子上没有绕组，但有小齿均匀分布在其圆周上。其工作过程是：当一相绕组通电时，相应的两个磁极就分别形成了N极和S极，产生磁场，并与转子形成磁路。磁通从正相齿，经过软铁芯的转子，并以最短的路径流向负相齿，而其他四个凸齿并无磁通。为使磁通路径最短，在磁场力的作用下，转子被强迫移动，使最近的一对齿与被激励的一相对准，即使转子齿与定子齿对齐，从而步进电机实现向前“走”了一步。

如果给绕组施加有序的脉冲电流就可以控制电机转动起来，从而实现电脉冲信号到角度的转换。转动的角度大小与施加的脉冲数成正比，转速与脉冲的频率成正比，转向则与脉冲顺序有关。三相电机电流脉冲的施加方式有3种：

1)三相单三拍方式(按照单向绕组施加脉冲)：

正转：→A→B→C→；反转：→A→C→B→。

2)三相双三拍方式(按照双向绕组施加脉冲)：

正转：→AB→BC→CA→；反转：→AC→CB→BA→。

3)三相六拍方式(单向绕组和双向绕组交替施加脉冲)：

正转：→A→AB→B→BC→C→CA→；反转：→A→AC→C→CB→B→BA→。

其中，三相六拍式的步距角是1.5°，其他两种方式为3°。为了不产生累积误差，必须保证电机不失步，这和其运行矩频特性密切相关，值得注意的是步进电机的驱动信号存在一个必须避开的频率——共振频率￡0。

由于两边电机型号不一样，系统控制时需要注意两者的同步问题，从而以最佳的配合实现对画笔的精确圆滑控制。