（三）技术路线

步进电机可以作为控制用的特种电机，由于它没有累计误差，在各种控制场合都有应用。步进电机是脉冲驱动的执行元件，每来一个脉冲，只需要有足够大的电流，步进电机便能转动一个角度。由于单片机的输出电流比较低，无法驱动步进电机正常运转，需要一个驱动元件来放大功率，ULN2003A是一款多路功率放大电路，能很好高的满足步进电机的需求[11]。使用蓝牙控制，使该系统具有远程操作控制功能，将人与系统隔离，可以有效的降低意外发生概率。 

二、步进电机概述

（一）步进电机特点

（1） 步进电机的步进精度很高，而且不会累积。

（2） 工作温度范围大，在80-90℃的环境下工作时不会影响步进电机的性能，因为步进电机的磁性材料退磁点很高，可达到200℃。

（3） 跟普通电机一样，步进电机的转速与力矩成反比，因为转速越高，产生的反向电动势越大，导致其相电流减小，最终导致力矩减小。

（4） 在低速情况下，步进电机可以正常转动，但在高的转速时，电机无法快速响应过高的脉冲频率，使得电机将不再正常转动，出现丢步甚至堵转。通常步进电机设定有一个空载启动频率来规定步进电机的最大转速。在非空载的情况下，该频率也应该降低即启动转速相应降低。这样就能达到准确控制转速和转角。

（二）步进电机技术参数

（1） 额定电压：步进电机长时间正常工作时的最佳电压。

（2） 相数：励磁线圈的极对数。

（3） 拍数：完成一个周期所需要的脉冲数，通常与相数相结合形成n相m拍。本系统采用的是四相八拍，其运行方式为A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A[4]。

（3） 减速比：步进电机内部减速装置的传动比。

（4） 步距角：每产生一个脉冲，步进电机转动的角度。

（5） 最大空载启动频率：空载启动时的最高频率。

（6） 最大空载运行频率：空载运行时的最高频率。

（7） 定位转矩：电机在不通电时，电机的转子自锁的力矩。

（8） 静转矩：电机在通电时且没有产生脉冲，电机转轴的锁定力矩[3]。

三、步进电机的控制方案

（一）基于电子线路的控制

因为步进电机是由脉冲控制的，所以只要用模拟电路或者数字电路设计出相应的脉冲电路，再搭配上环形分配器。一般情况下，用电子线路设计出来的脉冲信号是不足以驱动电机运转的。所以在此基础上连接一个功率放大器驱动电路，便可以实现用电子线路控制步进电机的要求，这种控制方法相对简单，成本较低，稳定性能也很好。只要功能控制策略没有问题，电机便会按要求走步，控制过程如图 1 步进电机控制流程图所示。但该种方案的驱动策略单一，如果换一种运转方式时便需要重新设计电路，所以它的灵活性能不高。