Кроковий двигун - це безщітковий двигун постійного струму, який можна обертати на невеликі кути, ці кути називаються ступенями. Як правило, кроковий двигун використовує 200 кроків для повороту на 360 градусів, що означає його обертання на 1,8 градуса за крок. Кроковий двигун використовується у багатьох пристроях, які потребують точних обертальних рухів, таких як роботи, антени, жорсткі диски і т.д.
Крокові двигуни в основному бувають двох типів: однополюсні та біполярні. Однополярний кроковий двигун, як правило, має п’ять або шість проводів, в яких чотири дроти - це один кінець чотирьох котушок статора, а інший кінець усіх чотирьох котушок пов’язаний разом, що представляє п’ятий провід, це називається загальним проводом (загальною точкою). Як правило, є два загальних дроти, утворені з'єднанням одного кінця двох-двох котушок, як показано на малюнку нижче. Однополярний кроковий двигун дуже поширений і популярний завдяки простоті використання.
У біполярному кроковому двигуні є лише чотири дроти, що виходять з двох комплектів котушок, це означає, що немає спільного дроту.
Кроковий двигун складається із статора та ротатора. Статор являє собою чотири котушки електромагніту, які залишаються нерухомими навколо ротатора, а ротатор являє собою постійний магніт, який обертається. Кожного разу, коли котушки подаються під струм, створюється електромагнітне поле, що призводить до обертання ротатора (постійного магніту). Котушки повинні отримувати напругу в певній послідовності, щоб ротатор обертався. На основі цієї «послідовності» ми можемо розділити метод роботи уніполярного крокового двигуна на три режими: режим хвильового приводу, повнокроковий режим і напівкроковий режим.
Режим хвильового приводу: У цьому режимі по одній котушці подається напруга за раз, усі чотири котушки подаються одне за іншим. Він виробляє менше крутного моменту в порівнянні з режимом повнокрокового приводу, але споживання енергії менше. Нижче наведена таблиця для створення цього режиму за допомогою мікроконтролера, означає, що нам потрібно послідовно передавати логіку 1 котушкам.
|
Кроки |
A |
B |
C. |
D |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
4 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Режим повного приводу: У цьому дві котушки одночасно отримують напругу, створюючи високий крутний момент. Енергоспоживання вище. Нам потрібно дати Logic 1 до двох котушок одночасно, потім до наступних двох котушок тощо.
|
Кроки |
A |
B |
C. |
D |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
4 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Режим половинного приводу: У цьому режимі одна і дві котушки отримують живлення по черзі, це означає, що спочатку подається одна котушка, потім дві котушки, потім знову одна котушка, потім знову дві і так далі. Це поєднання режиму повного та хвильового приводів, що використовується для збільшення кутового обертання двигуна.
|
Кроки |
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 |
Зв'язок крокового двигуна з мікроконтролером 8051
Взаємодія з 8051 дуже проста, нам просто потрібно присвоїти 0 і 1 чотирьом проводам крокового двигуна відповідно до наведених таблиць, залежно від того, в якому режимі ми хочемо запускати кроковий двигун. А два інші дроти слід підключити до належного джерела живлення 12 В (залежно від крокового двигуна). Тут ми використовували однополярний кроковий двигун. Ми з'єднали чотири кінці котушок з першими чотирма контактами порту 2 8051 через ULN2003A.
8051 не забезпечує достатнього струму для приводу котушок, тому нам потрібно використовувати поточну мікросхему драйвера, яка є ULN2003A. ULN2003A - це масив семи пар транзисторів NPN Дарлінгтона. Пара Дарлінгтона побудована шляхом з'єднання двох біполярних транзисторів для досягнення високого посилення струму. У ULN2003A 7 висновків є вхідними виводами, а 7 висновками є вихідними виводами, два висновки призначені для Vcc (джерело живлення) і заземлення. Тут ми використовуємо чотири вхідних та чотири вихідних штифта. Ми також можемо використовувати L293D IC замість ULN2003A для посилення струму.
Потрібно виявити чотири дроти котушки та два загальних дроти дуже обережно, інакше двигун не повернеться. Це можна дізнатися, вимірявши опір за допомогою мультиметра, мультиметр не буде показувати будь-яких показників між проводами двох фаз. Загальний провід та два інших дроти в одній фазі повинні показувати однаковий опір, а дві кінцеві точки двох котушок в одній фазі будуть мати подвійний опір у порівнянні з опором між загальною точкою та однією кінцевою точкою.
Вирішення проблем
Якщо ваш двигун не обертається АБО вібрує, але не обертається, тоді вам слід перевірити наступний контрольний список:
- Спочатку перевірте з'єднання ланцюга та код.
- Якщо схема і код справні, перевірте, чи кроковий двигун отримує належну напругу живлення (зазвичай 12 В), інакше він просто вібрує, але не обертається.
- Якщо подача нормальна, перевірте чотири кінцеві точки котушки, які підключені до ULN2003A. Спочатку знайдіть дві загальні кінцеві точки і підключіть їх до напруги 12 В, потім підключіть решту чотири дроти до ULN2003A і пробуйте всі можливі комбінації, поки двигун не запуститься. Якщо ви не підключаєте їх у належному порядку, тоді двигун просто вібрує, а не обертається.
Ось код для режиму кроку хвилі та режиму кроку хвилі, ви можете легко розрахувати значення для ПОРТУ P2 для режиму напівхвилі.