步進(jìn)電機(jī)有三種驅(qū)動(dòng)模式，即滿步，半步，還有微步驅(qū)動(dòng)。

（1）滿步驅(qū)動(dòng)（Full-step）

滿步驅(qū)動(dòng)，就是一次走一個(gè)步距，這是一種常用的驅(qū)動(dòng)方式。

根據(jù)通電相數(shù)，滿步驅(qū)動(dòng)又分成兩種，一種是單相通電驅(qū)動(dòng)，一種是雙相通電驅(qū)動(dòng)。

為簡(jiǎn)單起見，以永磁式步進(jìn)電機(jī)為例來說明，如下圖。


兩相滿步驅(qū)動(dòng)時(shí)的線圈通電順序，一般在產(chǎn)品目錄中，供應(yīng)商用這種表示方法。

單相和雙相通電滿步驅(qū)動(dòng)概念

（2）半步驅(qū)動(dòng)（Half-step）

半步驅(qū)動(dòng)，就是一次只走半個(gè)步距。

實(shí)現(xiàn)方式是單相和雙相交替通電，原理如下圖。

半步驅(qū)動(dòng)的好處是提高分辨率，但是缺點(diǎn)是扭矩只有滿步驅(qū)動(dòng)的70%，當(dāng)然，也可以通過優(yōu)化線圈中電流大小，來提高半步驅(qū)動(dòng)扭矩。

半步驅(qū)動(dòng)：?jiǎn)蜗嚯p相交替通電

兩相電機(jī)半步驅(qū)動(dòng)：?jiǎn)蜗嗪碗p相交替通電

單相和雙相交替通電，實(shí)現(xiàn)半步驅(qū)動(dòng)的概念。單相通電時(shí)，線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁鐵因?yàn)榇艌?chǎng)的吸引力，指向通電的線圈。雙相通電時(shí)，因?yàn)閮蓚€(gè)線圈都產(chǎn)生磁場(chǎng)，所以合成磁場(chǎng)讓轉(zhuǎn)子處于中間平衡位置。
 

（3）微步驅(qū)動(dòng)（Microstepping）

因?yàn)殡娏鞔笮〔煌?，將?huì)導(dǎo)致線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度不同，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的平衡位置發(fā)生變化，這就是微步驅(qū)動(dòng)的原理。

微步驅(qū)動(dòng)原理：A線圈最開始有最大電流，而B線圈此時(shí)電流為零，定子指向A線圈。A線圈慢慢減小電流， B線圈慢慢增加電流，因?yàn)榇艌?chǎng)平衡位置的變化，定子慢步向B線圈轉(zhuǎn)動(dòng)。宏觀來看，A線圈中電流變化接近Cos曲線，B線圈電流變化接近Sin曲線，直到A線圈電流減為零，而B線圈電流達(dá)到最大值，定子指向B線圈。

微步驅(qū)動(dòng)電流示意圖：電流每一步的變化的大小，決定了微步運(yùn)動(dòng)的大小，上圖是1/4，1/8，1/16微步電流變化示意圖

微步驅(qū)動(dòng)電流示意圖

微步運(yùn)動(dòng)舉例：在圖1中，A線圈通滿電流，圖2中A線圈通最大電流的0.92倍，而B線圈通最大電流的0.38倍，實(shí)現(xiàn)22.5°旋轉(zhuǎn)。同理，圖3中，A和B線圈同時(shí)通最大電流的0.71倍，可以實(shí)現(xiàn)45°旋轉(zhuǎn)。
 

比如，一個(gè)200步的步進(jìn)電機(jī)，如果用滿電流驅(qū)動(dòng)，那么它的步距是1.8°，而如果用一半的電流驅(qū)動(dòng)，那么它的步距將會(huì)是0.9°。

當(dāng)然還可以繼續(xù)細(xì)分，一般地，步進(jìn)電機(jī)一個(gè)步距可以細(xì)分256步。

步數(shù)越多，可以獲得越平滑的運(yùn)動(dòng)，噪聲也越小，不容易失步（丟步），但是代價(jià)就是扭矩大大減小。

所謂失步，就是電機(jī)沒有按照命令走相應(yīng)的步數(shù)，關(guān)于失步，后一小結(jié)中，我們專門來了解。

比如，當(dāng)把一步分成16步時(shí)，扭矩僅為保持扭矩的10%左右。

微步驅(qū)動(dòng)保持扭矩和步數(shù)的關(guān)系

設(shè)計(jì)時(shí)需要留夠余量，比如一般會(huì)考慮負(fù)載的加減速，運(yùn)動(dòng)線的拖拽力，還有步進(jìn)電機(jī)本身的制動(dòng)扭矩（Detent Torque，由于定子和轉(zhuǎn)子之間的磁力，產(chǎn)生的扭矩，一般是保持扭矩的5%－20%），摩擦扭矩等。

當(dāng)微步扭矩超過負(fù)載扭矩和摩擦扭矩及制動(dòng)扭矩之和時(shí)，連續(xù)的微步才會(huì)實(shí)現(xiàn)。

有時(shí)制動(dòng)扭矩起正作用，比如當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止時(shí)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩可能是有益的，因?yàn)樗鼤?huì)抵消運(yùn)動(dòng)中的轉(zhuǎn)子的動(dòng)量，因此更高的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，將有助于電動(dòng)機(jī)更快地停止。

也就是說，在微步模式下，電機(jī)不一定會(huì)動(dòng)，這就會(huì)打亂全局精度。

所以，雖然微步可以實(shí)現(xiàn)更高的分辨率，但是并不一定能帶來更好的精度。

你可能要問了，既然不一定能提高精度，那么為什么還要有微步驅(qū)動(dòng)模式呢？

其實(shí)，微步驅(qū)動(dòng)的主要作用在于減小機(jī)械噪聲，減小共振，減小機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的磨損，實(shí)現(xiàn)更平滑的運(yùn)動(dòng)。

有研究表明，只有當(dāng)載荷非常輕，微細(xì)步的扭矩足以驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)，才可以提高精度。

實(shí)際上，把每整步細(xì)分成無限微步，就是兩相永磁交流電機(jī)的運(yùn)行原理，這個(gè)今天就不說了，日后我再開一篇日記來寫吧。

現(xiàn)在，一些生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)微步電機(jī)的努力方向，就是以犧牲保持扭矩為代價(jià)，減小制動(dòng)扭矩，使得扭矩和位置關(guān)系更接近Sin曲線，而扭矩電流曲線更趨向線性。

我感覺這里啰嗦得夠多了。

最后，關(guān)于滿步，半步，微步驅(qū)動(dòng)，這里有一張小結(jié)圖。

看圖，一下就明白了，還猶豫什么，我保存了。
 
滿步，半步，微步驅(qū)動(dòng)示意圖