Interfacciamento di un motore passo-passo

Definizione del motore passo-passo

Un motore passo-passo è un motore a corrente continua che si muove in passi, con una velocità di rotazione dipendente dal tasso di segnale elettrico.

Componenti

Il motore ha un rotore (magnete permanente) e uno statore (avvolgimento), con il rotore che ruota e lo statore fermo.

Principio di funzionamento

La presa centrale sull'avvolgimento dello statore permette di cambiare la direzione della corrente quando collegata a massa. Questo modifica le proprietà magnetiche dello statore, attirando e respingendo selettivamente il rotore per creare un movimento a passi.

Sequenza di passi

Per ottenere un movimento corretto del motore, deve essere seguita una sequenza di passi. Questa sequenza di passi fornisce la tensione che deve essere applicata alla fase dello statore. Normalmente viene seguita una sequenza di 4 passi.

Quando la sequenza viene seguita dal passo 1 al 4, si ottiene una rotazione oraria, mentre quando viene seguita dal passo 4 al 1, si ottiene una rotazione antioraria.

Diagramma di interfacciamento

Il diagramma sottostante mostra l'interfacciamento del motore passo-passo a un microcontrollore. Questo è un diagramma generale e può essere applicato a qualsiasi famiglia di microcontrollori come PIC, AVR o 8051.

Poiché il microcontrollore non può fornire corrente sufficiente, viene utilizzato un driver come ULN2003 per far funzionare il motore. Possono essere utilizzati anche transistor singoli o altri IC driver. Assicurarsi di connettere i resistori di pull-up esterni se necessario. Non connettere mai il motore direttamente ai pin del controller. La tensione del motore dipende dalle sue dimensioni.

Un tipico motore passo-passo unipolare a 4 fasi ha 5 terminali. 4 terminali di fase e un terminale comune della presa centrale che è collegato a massa. L'algoritmo di programmazione per la rotazione continua in senso orario è dato di seguito-

• Inizializzare i pin di porta utilizzati per il motore come uscite

• Scrivere un programma di ritardo comune, ad esempio di 500 ms

• Eseguire la prima sequenza-0 × 09 sui pin

• Chiamare la funzione di ritardo

• Eseguire la seconda sequenza-0 × 0 c sui pin

• Chiamare la funzione di ritardo

• Eseguire la terza sequenza-0 × 06 sui pin

• Chiamare la funzione di ritardo

• Eseguire la quarta sequenza-0 × 03 sui pin

• Chiamare la funzione di ritardo

• Andare al passo 3

Angolo di passo

Il numero di passi necessari per completare una rotazione completa dipende dall'angolo di passo del motore passo-passo. L'angolo di passo può variare da 0,72 gradi a 15 gradi per passo. A seconda di questo, possono essere necessari da 500 a 24 passi per completare una rotazione. Nelle applicazioni di controllo posizionale, la scelta del motore dovrebbe basarsi sul minimo grado di rotazione richiesto per passo.

Mezzo passo

I motori passo-passo possono funzionare a metà dell'angolo di passo effettivo, noto come mezzo passo. Ad esempio, un motore calibrato per 15 gradi per passo può essere programmato per ruotare a 7,5 gradi per passo utilizzando una sequenza speciale di mezzo passo.

Motore passo-passo vs Motore servo

Entrambi i motori passo-passo e servo sono utilizzati principalmente nelle applicazioni di controllo posizionale. Tuttavia, vi è una differenza nel loro funzionamento e costruzione. Il motore passo-passo ha un gran numero di poli o denti sul rotore, e questi denti agiscono come poli magnetici nord e sud che vengono attratti o respinti dalla bobina elettricamente magnetizzata dello statore. Questo aiuta a generare il movimento a passi del motore passo-passo.

D'altro canto, in un motore servo la posizione è controllata da un circuito specializzato e da un meccanismo di feedback, che genera un segnale d'errore per muovere l'albero del motore.