Интерфейс на стъпков мотор

Дефиниция на стъпковия мотор

Стъпковият мотор е DC мотор, който се движи по стъпки, а скоростта на въртене зависи от честотата на електрическия сигнал.

Компоненти

Моторът има ротор (постоянен магнит) и статор (обмотка), при което роторът се върти, а статорът стои неподвижно.

Принцип на действие

Централният контакт на обмотката на статора позволява промяна на посоката на тока, когато е заземен. Това променя магнитните свойства на статора, избирателно привличайки и отблъсквайки ротора, за да се създаде стъпково движение.

Стъпково движение

За да се получи правилно движение на мотора, трябва да се следва стъпкова последователност. Тази последователност дава напрежението, което трябва да се приложи към фазата на статора. Обикновено се следва 4-стъпкова последователност.

Когато последователността се следва от стъпка 1 до 4, получаваме часовниково въртене, а когато се следва от стъпка 4 до 1, получаваме обратно въртене.

Диаграма на интерфейса

Диаграмата по-долу показва интерфейса на стъпковия мотор към микроконтролер. Това е общ диаграм и може да бъде приложена към всяко семейство микроконтролери като PIC, AVR или 8051.

Тъй като микроконтролерът не може да предостави достатъчен ток, се използва драйвер като ULN2003 за управление на мотора. Могат да се използват и индивидуални транзистори или други драйверски ИЦ. Осигурете, че са свързани външни резистори за подемане, ако е необходимо. Никога не свързвайте мотора директно към контакти на контролера. Напрежението на мотора зависи от неговия размер.

Типичен 4-фазен униполярен стъпков мотор има 5 терминала. 4 фазови терминала и един общ терминал на централния контакт, свързан с земята. Програмния алгоритъм за непрекъснато въртене в часовниково направление е следния-

• Инициализирайте портовите контакти, използвани за мотора, като изходи

• Напишете обща програма за забавяне, например 500 мс

• Изведете първата последователност-0 × 09 на контактите

• Извикайте функцията за забавяне

• Изведете втората последователност-0 × 0 c на контактите

• Извикайте функцията за забавяне

• Изведете третата последователност-0 × 06 на контактите

• Извикайте функцията за забавяне

• Изведете четвъртата последователност-0 × 03 на контактите

• Извикайте функцията за забавяне

• Отидете на стъпка 3

Ъгъл на стъпка

Броят на стъпките, необходими за завършване на едно пълно въртене, зависи от ъгъла на стъпка на стъпковия мотор. Ъгълът на стъпка може да варира от 0,72 градуса до 15 градуса за стъпка. В зависимост от това, може да са необходими от 500 до 24 стъпки, за да се завърши едно въртене. В приложенията за контрол на положението, изборът на мотора трябва да се основава на минималния ъгъл на въртене, необходим за стъпка.

Половина стъпка

Стъпковите мотори могат да работят с половина от реалния ъгъл на стъпка, известен като половина стъпка. Например, мотор, оценен за 15 градуса за стъпка, може да бъде програмиран да се върти с 7,5 градуса за стъпка, използвайки специална последователност за половин стъпка.

Стъпков мотор vs Серво мотор

И стъпковият мотор, и сервомоторът се използват главно в приложенията за контрол на положението. Но има разлика в техния начин на работа и конструкция. Стъпковият мотор има голям брой полюси или зъби на ротора, а тези зъби действат като магнитни северни и южни полюси, които се привличат или отблъскват от електрически магнетизирания обмотка на статора. Това помага за стъпковото движение, което генерира стъпковия мотор.

От друга страна, в сервомотора положението се контролира от специализирана схема и механизъм за обратна връзка, който генерира сигнал за грешка, за да премести валчето на мотора.