Stepper motor er børsteløs DC-motor, som kan roteres i små vinkler, disse vinklene kalles trinn. Generelt trinnmotor bruker 200 trinn for å fullføre 360 graders rotasjon, betyr at den roterer 1,8 grader per trinn. Steppermotor som brukes i mange enheter som trenger presis rotasjonsbevegelse som roboter, antenner, harddisker osv. Vi kan rotere trinnmotoren til en bestemt vinkel ved å gi den riktige instruksjoner.
Stepper motorer er i utgangspunktet to typer: Unipolar og Bipolar. Unipolar trinnmotor har generelt fem eller seks ledninger, der fire ledninger er den ene enden av fire statorspoler, og den andre enden av de fire spolene er bundet sammen som representerer femte ledning, dette kalles felles ledning (felles punkt). Generelt er det to vanlige ledninger, dannet ved å koble den ene enden av de to-to spolene som vist i figuren nedenfor. Unipolar trinnmotor er veldig vanlig og populær på grunn av brukervennligheten.
I bipolar trinnmotor er det bare fire ledninger som kommer ut fra to sett med spoler, noe som betyr at det ikke er noen vanlig ledning.
Stepper motor består av en stator og en rotator. Stator representerer de fire elektromagnetsspolene som forblir stasjonære rundt rotatoren, og rotatoren representerer permanent magnet som roterer. Hver gang spolene får strøm ved å bruke strømmen, dannes det elektromagnetiske feltet, noe som resulterer i rotasjonen av rotatoren (permanentmagnet). Spoler bør aktiveres i en bestemt rekkefølge for å få rotatoren til å rotere. På bakgrunn av denne "sekvensen" kan vi dele arbeidsmetoden til Unipolar trinnmotor i tre moduser: Wave-drivmodus, full-trinns-kjøremodus og halv-trinns kjøremodus.
Bølgedrivmodus: I denne modusen blir den ene spolen aktivert om gangen, alle fire spolene får strøm etter hverandre. Det gir mindre dreiemoment sammenlignet med full-trinns kjøremodus, men strømforbruket er mindre. Følgende er tabellen for å produsere denne modusen ved hjelp av mikrokontroller, betyr at vi må gi Logic 1 til spolene på sekvensiell måte.
|
Fremgangsmåte |
EN |
B |
C |
D |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
4 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Full Drive-modus: I dette får to spoler energi samtidig som gir høyt dreiemoment. Strømforbruket er høyere. Vi må gi Logic 1 til to spoler samtidig, deretter til de neste to spolene og så videre.
|
Fremgangsmåte |
EN |
B |
C |
D |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
4 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Halvkjøringsmodus: I denne modusen aktiveres en og to spoler alternativt, det betyr først at en spole er aktivert, deretter blir to spoler aktivert, så igjen blir en spole aktivert, igjen to, og så videre. Dette er en kombinasjon av full- og bølgedrivmodus, og brukes til å øke motorens vinkelrotasjon.
|
Fremgangsmåte |
EN |
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 |
Grensesnitt trinnmotor med 8051 mikrokontroller
Grensesnitt med 8051 er veldig enkelt, vi trenger bare å gi 0 og 1 til de fire ledningene til trinnmotoren i henhold til tabellene ovenfor, avhengig av hvilken modus vi vil kjøre trinnmotoren. Og hvil to ledninger skal kobles til en riktig 12v-forsyning (avhengig av trinnmotor). Her har vi brukt den unipolare trinnmotoren. Vi har koblet fire ender av spolene til de første fire pinnene i port 2 på 8051 gjennom ULN2003A.
8051 gir ikke nok strøm til å drive spolene, så vi må bruke en nåværende driver IC som er ULN2003A. ULN2003A er en serie med syv NPN Darlington-transistorpar. Darlington-par er konstruert ved å koble to bipolare transistorer for å oppnå høy strømforsterkning. I ULN2003A er 7 pinner inngangspinner og 7 pinner er utgangspinner, to pinner er for Vcc (strømforsyning) og bakken. Her bruker vi fire inngangs- og fire utgangspinner. Vi kan også bruke L293D IC i stedet for ULN2003A for strømforsterkning.
Du må finne ut fire spoleledninger og to vanlige ledninger veldig nøye, ellers vil ikke motoren rotere. Du kan finne ut av det ved å måle motstand ved hjelp av multimeter, multimeter viser ingen avlesninger mellom ledningene i to faser. Felles ledning og de andre to ledningene i samme fase skal vise samme motstand, og de to endepunktene til de to spolene i samme fase vil vise den to ganger motstanden sammenlignet med motstanden mellom felles punkt og ett sluttpunkt.
Feilsøking
Hvis motoren ikke roterer ELLER vibrerer, men ikke roterer, må du sjekke følgende sjekkliste:
- Sjekk først kretsforbindelsene og koden.
- Hvis kretsen og koden er ok, må du kontrollere at trinnmotoren får riktig forsyningsspenning (vanligvis 12v), ellers vibrerer den bare, men ikke roterer.
- Hvis forsyningen er bra, må du sjekke de fire spolens sluttpunkter som er koblet til ULN2003A. Finn først de to vanlige sluttpunktene og koble dem til 12v, og koble deretter de resterende fire ledningene til ULN2003A, og prøv alle mulige kombinasjoner til motoren kommer i gang. Hvis du ikke kobler dem i riktig rekkefølge, vibrerer motoren bare i stedet for å rotere.
Her er koden for Wave step mode og full wave step mode, du kan enkelt beregne verdien for PORT P2 for halvbølge modus.