스텝 모터의 인터페이싱

스텝 모터 정의

스텝 모터는 전기 신호 빈도에 따라 회전 속도가 결정되는 단계별로 움직이는 DC 모터입니다.

구성 요소

모터는 로터(영구자석)와 스테이터(감은 코일)로 구성되며, 로터가 회전하고 스테이터는 고정되어 있습니다.

작동 원리

스테이터 코일의 중심 탭을 접지하면 전류 방향이 변경됩니다. 이로 인해 스테이터의 자기 특성이 변화하여 로터를 선택적으로 끌어당기고 밀어내어 스텝 동작을 생성합니다.

스텝 시퀀스

모터의 올바른 작동을 위해서는 스텝 시퀀스를 따르어야 합니다. 이 스텝 시퀀스는 스테이터 위상에 적용해야 하는 전압을 제공합니다. 일반적으로 4단계 시퀀스가 사용됩니다.

시퀀스를 1단계에서 4단계까지 따르면 시계 방향으로 회전하고, 4단계에서 1단계까지 따르면 반시계 방향으로 회전합니다.

인터페이스 다이어그램

다음 다이어그램은 스텝 모터와 마이크로컨트롤러의 인터페이스를 보여줍니다. 이는 일반적인 다이어그램으로, PIC 마이크로컨트롤러, AVR 또는 8051 마이크로컨트롤러 가족에 적용할 수 있습니다.

마이크로컨트롤러는 충분한 전류를 제공하지 못하므로, ULN2003과 같은 드라이버를 사용하여 모터를 구동합니다. 개별 트랜지스터나 다른 드라이버 IC도 사용할 수 있습니다. 필요하다면 외부 풀업 저항을 연결하십시오. 절대로 모터를 컨트롤러 핀에 직접 연결하지 마십시오. 모터 전압은 크기에 따라 달라집니다.

일반적인 4상 단극 스텝 모터는 5개의 단자를 가지고 있습니다. 4개의 상 단자와 하나의 공통 단자(중심 탭)가 접지에 연결됩니다. 시계 방향으로 연속 회전을 위한 프로그래밍 알고리즘은 다음과 같습니다.

• 모터용 포트 핀을 출력으로 초기화합니다

• 예를 들어 500ms의 공통 딜레이 프로그램을 작성합니다

• 핀에 첫 번째 시퀀스-0 × 09 출력

• 딜레이 함수 호출

• 핀에 두 번째 시퀀스-0 × 0 c 출력

• 딜레이 함수 호출

• 핀에 세 번째 시퀀스-0 × 06 출력

• 딜레이 함수 호출

• 핀에 네 번째 시퀀스-0 × 03 출력

• 딜레이 함수 호출

• 3단계로 돌아갑니다

스텝 각도

한 번의 완전한 회전을 완료하기 위해 필요한 단계 수는 스텝 모터의 스텝 각도에 따라 달라집니다. 스텝 각도는 단계당 0.72도에서 15도 사이로 다양할 수 있습니다. 따라서 한 회전을 완료하기 위해 500에서 24단계가 필요할 수 있습니다. 위치 제어 애플리케이션에서는 필요한 최소 회전 각도에 따라 모터를 선택해야 합니다.

하프 스텝

스텝 모터는 실제 스텝 각도의 절반인 하프 스텝으로 작동할 수 있습니다. 예를 들어, 단계당 15도로 등급된 모터는 특수한 하프 스텝 시퀀스를 사용하여 단계당 7.5도로 회전하도록 프로그래밍할 수 있습니다.

스텝 모터 대비 서보 모터

스텝 모터와 서보 모터 모두 주로 위치 제어 애플리케이션에 사용됩니다. 그러나 그들의 작동과 구조에는 차이가 있습니다. 스텝 모터는 로터에 많은 수의 극 또는 이빨이 있으며, 이러한 이빨은 자기 북극과 남극으로 작용하여 스테이터의 전기적으로 자화된 코일에 끌어당기거나 밀어냅니다. 이렇게 하여 스텝 모터는 스텝 동작을 생성합니다.

반면에, 서보 모터는 전문적인 회로와 피드백 메커니즘을 통해 위치를 제어하며, 이를 통해 모터 샤프트를 움직이는 오차 신호를 생성합니다.