Připojení krokového motoru

Definice krokového motoru

Krokový motor je stejnosměrný motor, který se pohybuje po krocích, s rychlostí otáčení závislou na frekvenci elektrického signálu.

Složky

Motor má rotor (trvalý magnet) a stator (cívka), přičemž rotor se otáčí a stator zůstává stacionární.

Princip fungování

Středový odvod na cívce statoru umožňuje změnu směru proudu při připojení k zemi. Toto mění magnetické vlastnosti statoru, selektivně přitahuje a odpuzuje rotor, což vytváří krokový pohyb.

Pořadí kroků

Pro správný pohyb motoru musí být dodrženo pořadí kroků. Tohle pořadí určuje napětí, které musí být aplikováno na fázi statoru. Obvykle se používá pořadí čtyř kroků.

Pokud se pořadí následuje od kroku 1 do 4, dostaneme otáčení ve směru hodinových ručiček, a pokud se následuje od kroku 4 do 1, dostaneme otáčení proti směru hodinových ručiček.

Diagram rozhraní

Níže uvedený diagram ukazuje rozhraní krokového motoru s mikrokontrolérem. Jedná se o obecný diagram, který lze použít pro jakoukoli rodinu mikrokontrolérů, jako jsou PIC, AVR nebo 8051 mikrokontroléry.

Protože mikrokontrolér nemůže poskytnout dostatečný proud, používá se pro pohon motoru ovladač, jako je ULN2003. Můžou být také použity individuální tranzistory nebo jiné ovladačové IC. Ujistěte se, že jsou připojeny externí odporové taháky, pokud jsou potřebné. Nikdy nepřipojujte motor přímo na piny kontroléru. Napětí motoru závisí na jeho velikosti.

Typický 4-fázový unipolární krokový motor má 5 terminálů. 4 fázové terminály a jeden společný terminál středového odvodu, který je připojen k zemi. Algoritmus programování pro kontinuální otáčení ve směru hodinových ručiček je níže uveden:

• Inicializujte porty pinů použité pro motor jako výstupy

• Napište obecný program pro zpoždění, třeba 500 ms

• Vypište první sekvenci-0 × 09 na piny

• Zavolejte funkci zpoždění

• Vypište druhou sekvenci-0 × 0 c na piny

• Zavolejte funkci zpoždění

• Vypište třetí sekvenci-0 × 06 na piny

• Zavolejte funkci zpoždění

• Vypište čtvrtou sekvenci-0 × 03 na piny

• Zavolejte funkci zpoždění

• Přejděte na krok 3

Úhel kroku

Počet kroků potřebných k dokončení jednoho plného otáčení závisí na úhlu kroku krokového motoru. Úhel kroku může kolísat od 0,72 stupně do 15 stupňů na krok. V závislosti na tom může být potřeba 500 až 24 kroků k dokončení jednoho otáčení. Při aplikacích řízení polohy by měla být volba motoru založena na minimálním stupni otáčení, který je vyžadován na každý krok.

Půlkrokování

Krokové motory mohou pracovat s polovičním skutečným úhlem kroku, známým jako půlkrokování. Například motor označený pro 15 stupňů na krok lze programovat k otáčení 7,5 stupňů na krok pomocí speciálního pořadí půlkrokování.

Krokový motor v porovnání s servomotorem

Oba, krokový motor a servomotor, se používají především v aplikacích řízení polohy. Avšak existuje rozdíl v jejich fungování a konstrukci. Krokový motor má velké množství pólů nebo zubů na rotoru a tyto zuby fungují jako magnetické severní a jižní póly, které jsou přitahovány nebo odpuzovány elektromagnetickou cívkou statoru. To umožňuje krokový pohyb, který generuje krokový motor.

Na druhou stranu, u servomotoru je poloha řízena specializovaným obvodem a mechanismem zpětné vazby, který generuje signál chyby pro pohyb hřídele motoru.