Stepper motors ir DC-motors bez sukām, kuru var pagriezt mazos leņķos, šos leņķus sauc par pakāpieniem. Parasti soļu motors izmanto 200 pakāpes, lai pabeigtu 360 grādu rotāciju, tas nozīmē, ka tas pagriežas par 1,8 grādiem vienā solī. Stepper motors, ko izmanto daudzās ierīcēs, kam nepieciešama precīza rotācijas kustība, piemēram, roboti, antenas, cietie diski utt. Mēs varam pagriezt stepper motoru jebkurā noteiktā leņķī, dodot tam atbilstošas instrukcijas.
Stepper motori būtībā ir divu veidu: Unipolar un Bipolar. Unipolārajam pakāpienu motoram parasti ir pieci vai seši vadi, kuros četri vadi ir četru statora ruļļu viens gals, un visu četru tinumu otrs gals ir sasiets kopā, kas apzīmē piekto vadu, to sauc par kopējo vadu (kopīgais punkts). Parasti ir divi kopēji vadi, kas izveidoti, savienojot divu-divu ruļļu vienu galu, kā parādīts attēlā. Unipolar pakāpienu motors ir ļoti izplatīts un populārs, jo ir ērti lietojams.
Jo bipolārās stepper motoru ir tikai četri vadi nāk ārā no diviem komplektiem spoles, nozīmē, ka nav kopīgas vadu.
Stepper motors sastāv no statora un rotatora. Stators apzīmē četras elektromagnēta spoles, kas paliek nekustīgas ap rotatoru, un rotators ir pastāvīgais magnēts, kas rotē. Ikreiz, kad spoles tiek aktivizētas, pieliekot strāvu, tiek izveidots elektromagnētiskais lauks, kā rezultātā tiek pagriezts rotators (pastāvīgais magnēts). Lai rotators grieztos, spolēm vajadzētu darboties noteiktā secībā. Pamatojoties uz šo “secību”, mēs varam sadalīt Unipolar soļu motora darba metodi trīs režīmos: viļņu piedziņas režīmā, pilna pakāpiena piedziņas režīmā un puspakāpju piedziņas režīmā.
Viļņu piedziņas režīms: Šajā režīmā tiek aktivizēta viena spole vienlaikus, visas četras spoles tiek aktivizētas viena pēc otras. Tas rada mazāku griezes momentu, salīdzinot ar pilnpiedziņas režīmu, bet enerģijas patēriņš ir mazāks. Tālāk ir tabula šī režīma ražošanai, izmantojot mikrokontrolleru, nozīmē, ka mums loģika 1 jāpiešķir spolēm secīgi.
|
Soļi |
A |
B |
C |
D |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
4 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Pilnas piedziņas režīms: šajā laikā vienlaikus tiek aktivizēta divas spoles, kas rada lielu griezes momentu. Enerģijas patēriņš ir lielāks. Mums loģikai 1 jāpiešķir divas spoles vienlaicīgi, pēc tam nākamajām divām spolēm utt.
|
Soļi |
A |
B |
C |
D |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
4 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Puspiedziņas režīms: Šajā režīmā viena un divas spoles tiek ieslēgtas kā alternatīva, tas nozīmē, ka vispirms tiek aktivizēta viena spole, pēc tam tiek aktivizētas divas spoles, tad atkal tiek aktivizēta viena spole, pēc tam atkal divas utt. Tas ir pilnas un viļņu piedziņas režīma kombinācija, un to izmanto, lai palielinātu motora leņķisko rotāciju.
|
Soļi |
A |
B |
C |
D |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
3 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
4 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
5 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
6 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
7 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
8 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Saskarne Stepper Motor ar 8051 mikrokontrolleru
Saskarne ar 8051 ir ļoti vienkārša. Mums tikai jāpiešķir 0 un 1 četriem soļu motora vadiem saskaņā ar iepriekšējām tabulām atkarībā no tā, kuru režīmu mēs vēlamies darbināt. Un pārējiem diviem vadiem jābūt savienotiem ar pareizu 12v padevi (atkarībā no soļu motora). Šeit mēs izmantojām vienpolu soļu motoru. Caur ULN2003A mēs esam savienojuši četrus ruļļu galus ar 8051 2. porta pirmajiem četriem tapām.
8051 nenodrošina pietiekami daudz strāvas, lai vadītu spoles, tāpēc mums jāizmanto pašreizējais draivera IC, kas ir ULN2003A. ULN2003A ir septiņu NPN Darlingtona tranzistoru pāru masīvs. Dārlingtona pāri konstruē, savienojot divus bipolārus tranzistorus, lai sasniegtu lielu strāvas pastiprinājumu. Programmā ULN2003A 7 tapas ir ievades tapas un 7 tapas ir izejas tapas, divas tapas ir paredzētas Vcc (barošanas avots) un Ground. Šeit mēs izmantojam četras ievades un četras izejas tapas. Strāvas pastiprināšanai mēs varam izmantot arī L293D IC ULN2003A vietā.
Jums ļoti uzmanīgi jānoskaidro četri spoles vadi un divi kopējie vadi, pretējā gadījumā motors negriezīsies. To var uzzināt, izmērot pretestību, izmantojot multimetru, multimetrs neparādīs nekādus rādījumus starp divu fāžu vadiem. Kopējam vadam un pārējiem diviem vadiem vienā fāzē vajadzētu būt vienādai pretestībai, un divu vienas fāzes divu ruļļu diviem gala punktiem būs divkārša pretestība salīdzinājumā ar pretestību starp kopējo punktu un vienu galapunktu.
Problēmu novēršana
Ja jūsu motors negriežas VAI vibrē, bet negriežas, jums jāpārbauda šāds kontrolsaraksts:
- Vispirms pārbaudiet ķēdes savienojumus un kodu.
- Ja ķēde un kods ir labi, tad pārbaudiet, vai soļu motors saņem pareizu barošanas spriegumu (parasti 12v), pretējā gadījumā tas vienkārši vibrē, bet negriežas.
- Ja padeve ir kārtībā, pārbaudiet četrus spoles gala punktus, kas savienoti ar ULN2003A. Vispirms atrodiet divus kopīgos gala punktus un pievienojiet tos 12v, pēc tam pievienojiet pārējos četrus vadus pie ULN2003A un izmēģiniet visas iespējamās kombinācijas, līdz motors sāk darboties. Ja jūs tos nepievienotu pareizā secībā, motors vienkārši vibrē, nevis rotē.
Šeit ir viļņu soļa režīma un pilna viļņa soļa režīma kods, jūs varat viegli aprēķināt PORT P2 vērtību pusviļņu režīmam.