Stegmotor är borstlös likströmsmotor, som kan roteras i små vinklar, dessa vinklar kallas steg. Stegmotor använder vanligtvis 200 steg för att slutföra 360 graders rotation, vilket betyder att den roterar 1,8 grader per steg. Stegmotor som används i många enheter som behöver exakt rotationsrörelse som robotar, antenner, hårddiskar etc. Vi kan rotera stegmotorn till en viss vinkel genom att ge den rätt instruktioner.
Stegmotorer är i grunden två typer: Unipolär och bipolär. Enpolig stegmotor har i allmänhet fem eller sex trådar, i vilka fyra ledningar är ena änden av fyra statorspolar, och den andra änden av alla fyra spolarna är sammanbundna vilket representerar femte ledningen, detta kallas gemensam ledning (gemensam punkt). Generellt finns det två vanliga trådar, bildade genom att ansluta ena änden av de två-två spolarna som visas i bilden nedan. Unipolär stegmotor är mycket vanlig och populär på grund av dess användarvänlighet.
I bipolär stegmotor finns det bara fyra ledningar som kommer ut från två uppsättningar spolar, vilket innebär att det inte finns någon vanlig ledning.
Stegmotor består av en stator och en rotator. Stator representerar de fyra elektromagnetsspolarna som förblir stationära runt rotatorn och rotatorn representerar permanentmagnet som roterar. Närhelst spolarna aktiveras genom att tillföra strömmen skapas det elektromagnetiska fältet, vilket resulterar i rotationen av rotatorn (permanentmagnet). Spolar bör aktiveras i en viss sekvens för att få rotatorn att rotera. På grundval av denna "sekvens" kan vi dela arbetsmetoden för Unipolär stegmotor i tre lägen: Vågdrivläge, fullstegs körläge och halvstegs körläge.
Vågdrivningsläge: I det här läget aktiveras en spole åt gången, alla fyra spolarna aktiveras efter varandra. Det producerar mindre vridmoment i jämförelse med fullstegs körläge men energiförbrukningen är mindre. Följande är tabellen för att producera detta läge med hjälp av mikrokontroller, vilket betyder att vi måste ge Logic 1 till spolarna på sekventiellt sätt.
|
Steg |
A |
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-läge: I detta aktiveras två spolar samtidigt som producerar högt vridmoment. Strömförbrukningen är högre. Vi måste ge Logic 1 till två spolar samtidigt, sedan till nästa två spolar och så vidare.
|
Steg |
A |
B |
C |
D |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
4 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Halvdrivningsläge: I det här läget aktiveras en och två spolar alternativt, betyder att först en spole är strömförande, sedan två spolar aktiveras, igen en spole, sedan igen två, och så vidare. Detta är en kombination av full- och vågläge och används för att öka motorns vinkelrotation.
|
Steg |
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 |
Gränssnittsmotor med 8051 mikrokontroller
Gränssnitt med 8051 är väldigt enkelt, vi behöver bara ge 0 och 1 till de fyra ledningarna i stegmotorn enligt ovanstående tabeller beroende på vilket läge vi vill köra stegmotorn. Och vila två ledningar ska anslutas till en korrekt 12v-matning (beroende på stegmotor). Här har vi använt den unipolära stegmotorn. Vi har anslutit fyra ändar av spolarna till de första fyra stiften i port 2 på 8051 genom ULN2003A.
8051 tillhandahåller inte tillräckligt med ström för att driva spolarna så vi måste använda en aktuell drivrutin IC som är ULN2003A. ULN2003A är en grupp av sju NPN Darlington-transistorpar. Darlington-paret är konstruerat genom att ansluta två bipolära transistorer för att uppnå hög strömförstärkning. I ULN2003A är 7 stift ingångsstiften och 7 stift är utgångsstiften, två stift är för Vcc (strömförsörjning) och jord. Här använder vi fyra ingångs- och fyra utgångsstift. Vi kan också använda L293D IC istället för ULN2003A för strömförstärkning.
Du måste ta reda på fyra spoltrådar och två vanliga ledningar mycket noggrant, annars roterar inte motorn. Du kan ta reda på det genom att mäta motstånd med multimeter, multimeter visar inga avläsningar mellan trådarna i två faser. Gemensam tråd och de andra två trådarna i samma fas bör visa samma motstånd, och de två ändpunkterna för de två spolarna i samma fas visar det dubbla motståndet jämfört med motståndet mellan gemensam punkt och en slutpunkt.
Felsökning
Om din motor inte roterar ELLER vibrerar men inte roterar måste du kontrollera följande checklista:
- Kontrollera först kretsanslutningarna och koden.
- Om kretsen och koden är ok, kontrollera sedan att stegmotorn får rätt matningsspänning (vanligtvis 12v), annars vibrerar den bara men roterar inte.
- Om matningen är bra, kontrollera sedan de fyra spolens ändpunkter som är anslutna till ULN2003A. Hitta först de två vanliga ändpunkterna och anslut dem till 12v, anslut sedan de återstående fyra ledningarna till ULN2003A och försök alla möjliga kombinationer tills motorn börjar. Om du inte skulle ansluta dem i rätt ordning vibrerar motorn bara istället för att rotera.
Här är koden för vågstegsläge och fullvågstegsläge, du kan enkelt beräkna värdet för PORT P2 för halvvågsläget.