Koračni motor je istosmjerni motor bez četkica koji se može rotirati u malim kutovima, ti se kutovi nazivaju stepenicama. Koračni motor obično koristi 200 koraka da završi rotaciju od 360 stupnjeva, što znači da se okreće 1,8 stupnjeva po koraku. Koračni motor koji se koristi u mnogim uređajima kojima je potrebno precizno rotacijsko kretanje poput robota, antena, tvrdih diskova itd. Koračni motor možemo zakretati pod bilo koji određeni kut dajući mu odgovarajuće upute.
Koračni motori su u osnovi dvije vrste: unipolarni i bipolarni. Unipolarni koračni motor obično ima pet ili šest žica, u kojima su četiri žice jedan kraj četiri statorske zavojnice, a drugi kraj sve četiri zavojnice povezan je zajedno što predstavlja petu žicu, to se naziva zajednička žica (zajednička točka). Općenito postoje dvije zajedničke žice, nastale spajanjem jednog kraja dvije-dvije zavojnice, kao što je prikazano na donjoj slici. Unipolarni koračni motor vrlo je čest i popularan zbog svoje jednostavnosti upotrebe.
U bipolarnom koračnom motoru postoje samo četiri žice koje izlaze iz dva kompleta zavojnica, što znači da nema zajedničke žice.
Koračni motor sastoji se od statora i rotatora. Stator predstavlja četiri zavojnice elektromagneta koje ostaju nepokretne oko rotatora, a rotator predstavlja trajni magnet koji se okreće. Kad god se zavojnice napajaju strujom, stvara se elektromagnetsko polje, što rezultira rotacijom rotatora (trajnog magneta). Zavojnice treba napajati u određenom slijedu kako bi se rotator okretao. Na temelju ove "sekvence" možemo podijeliti način rada unipolarnog koračnog motora u tri načina: način rada s valom, način rada s punim korakom i način rada s pola koraka.
Način rada s valom: U ovom načinu rada uključuje se jedna zavojnica odjednom, sve četiri zavojnice se napajaju jedna za drugom. Proizvodi manje okretnog momenta u usporedbi s režimom pogona u punom koraku, ali potrošnja energije je manja. Slijedi tablica za proizvodnju ovog načina rada pomoću mikrokontrolera, što znači da trebamo dati logiku 1 zavojnicama u slijedu.
|
Koraci |
A |
B |
C |
D |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
4 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Način punog pogona: U ovom slučaju, dvije zavojnice se istodobno napajaju proizvodeći veliki okretni moment. Potrošnja energije je veća. Moramo dati Logic 1 na dvije zavojnice istovremeno, zatim na sljedeće dvije zavojnice i tako dalje.
|
Koraci |
A |
B |
C |
D |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
4 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Način rada na pola pogona: U ovom načinu rada naizmjenično se napajaju jedna i dvije zavojnice, što znači da se prvo napaja jedna zavojnica, a zatim dvije zavojnice, zatim opet jedna zavojnica, pa opet dvije, i tako dalje. Ovo je kombinacija načina punog i valnog pogona, a koristi se za povećanje kutne rotacije motora.
|
Koraci |
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 |
Povezivanje koračnog motora s mikrokontrolerom 8051
Povezivanje s 8051 vrlo je jednostavno, samo trebamo dati 0 i 1 na četiri žice koračnog motora prema gornjim tablicama, ovisno o tome u kojem načinu želimo pokretati koračni motor. I ostale dvije žice trebale bi biti povezane s odgovarajućim napajanjem od 12v (ovisno o koračnom motoru). Ovdje smo koristili unipolarni koračni motor. Četiri kraja zavojnica povezali smo s ULN2003A na prva četiri zatiča priključka 2 od 8051.
8051 ne osigurava dovoljno struje za pogon zavojnica, pa moramo koristiti trenutni IC upravljački program koji je ULN2003A. ULN2003A je niz od sedam NPN Darlingtonovih tranzistorskih parova. Darlingtonov par izrađen je spajanjem dva bipolarna tranzistora kako bi se postiglo veliko strujno pojačanje. U ULN2003A, 7 pinova su ulazne i 7 pinova su izlazne, dvije su za Vcc (napajanje) i masu. Ovdje koristimo četiri ulazne i četiri izlazne igle. Također možemo koristiti L293D IC umjesto ULN2003A za strujno pojačanje.
Morate vrlo pažljivo otkriti četiri žice zavojnice i dvije uobičajene žice, inače se motor neće okretati. To možete saznati mjerenjem otpora pomoću multimetra, multimetar neće pokazivati očitanja između žica dviju faza. Zajednička žica i druge dvije žice u istoj fazi trebaju pokazivati jednak otpor, a dvije krajnje točke dviju zavojnica u istoj fazi pokazat će dvostruki otpor u usporedbi s otporom između zajedničke točke i jedne krajnje točke.
Rješavanje problema
Ako se vaš motor ne rotira ILI vibrira, ali se ne rotira, tada morate provjeriti sljedeći kontrolni popis:
- Prvo provjerite spojeve kruga i kod.
- Ako su krug i kôd u redu, provjerite dobiva li koračni motor odgovarajući napon napajanja (općenito 12v), inače će samo vibrirati, ali ne i rotirati.
- Ako je napajanje u redu, provjerite četiri krajnje točke zavojnice koje su spojene na ULN2003A. Prvo pronađite dvije zajedničke krajnje točke i spojite ih na 12v, a zatim povežite preostale četiri žice na ULN2003A i isprobajte sve moguće kombinacije dok motor ne započne. Ako ih ne biste povezali ispravnim redoslijedom, motor jednostavno vibrira umjesto da se okreće.
Ovdje je kôd za način koraka vala i način koraka punog vala, možete jednostavno izračunati vrijednost za PORT P2 za način rada pola vala.