Krokový motor je střídavý stejnosměrný motor, který lze otáčet v malých úhlech, tyto úhly se nazývají kroky. Krokový motor obecně používá 200 kroků k dokončení rotace o 360 stupňů, což znamená, že se otáčí o 1,8 stupně na krok. Krokový motor používaný v mnoha zařízeních, která vyžadují přesný rotační pohyb, jako jsou roboti, antény, pevné disky atd. Krokový motor můžeme otáčet do jakéhokoli konkrétního úhlu tím, že mu poskytneme náležité pokyny.
Krokové motory jsou v zásadě dva typy: Unipolární a bipolární. Unipolární krokový motor má obecně pět nebo šest vodičů, ve kterých jsou čtyři dráty jedním koncem čtyř statorových cívek a druhý konec všech čtyř cívek je spojen dohromady, což představuje pátý vodič, toto se nazývá společný vodič (společný bod). Obecně existují dva společné vodiče, vytvořené spojením jednoho konce dvou nebo dvou cívek, jak je znázorněno na následujícím obrázku. Unipolární krokový motor je velmi běžný a oblíbený kvůli jeho snadnému použití.
V bipolárním krokovém motoru jsou pouhé čtyři vodiče vycházející ze dvou sad cívek, což znamená, že neexistují žádné společné vodiče.
Krokový motor je tvořen statorem a rotátorem. Stator představuje čtyři elektromagnetické cívky, které zůstávají stacionární kolem rotátoru, a rotátor představuje permanentní magnet, který se otáčí. Kdykoli jsou cívky napájeny proudem, vytváří se elektromagnetické pole, což vede k rotaci rotátoru (permanentního magnetu). Cívky by měly být napájeny v určitém pořadí, aby se rotátor mohl otáčet. Na základě této „sekvence“ můžeme rozdělit pracovní metodu Unipolárního krokového motoru do tří režimů: Wave drive mode, full step drive mode a half step drive mode.
Režim Wave Drive: V tomto režimu je pod napětím jedna cívka, všechny čtyři cívky jsou pod napětím jedna po druhé. Produkuje menší točivý moment ve srovnání s režimem Full Step Drive, ale spotřeba energie je nižší. Následuje tabulka pro výrobu tohoto režimu pomocí mikrokontroléru, což znamená, že musíme logikám 1 dávat cívky postupně.
|
Kroky |
A |
B |
C |
D |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
4 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Režim Full Drive: V tomto případě jsou dvě cívky napájeny současně a vytvářejí vysoký točivý moment. Spotřeba energie je vyšší. Logice musíme dát 1 až dvě cívky současně, pak dalším dvěma cívkám a tak dále.
|
Kroky |
A |
B |
C |
D |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
4 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Režim polovičního pohonu: V tomto režimu je střídavě napájena jedna a dvě cívky, což znamená, že nejprve je napájena jedna cívka, poté jsou dvě cívky napájeny, pak znovu je napájena jedna cívka, pak znovu dvě atd. Jedná se o kombinaci režimu plného a vlnového pohonu a používá se ke zvýšení úhlové rotace motoru.
|
Kroky |
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 |
Propojovací krokový motor s mikrokontrolérem 8051
Propojení s 8051 je velmi snadné, stačí dát 0 a 1 čtyřem vodičům krokového motoru podle výše uvedených tabulek v závislosti na tom, v jakém režimu chceme krokový motor spustit. A ostatní dva vodiče by měly být připojeny ke správnému napájení 12 V (v závislosti na krokovém motoru). Zde jsme použili unipolární krokový motor. Připojili jsme čtyři konce cívek k prvním čtyřem kolíkům portu 2 8051 prostřednictvím ULN2003A.
8051 neposkytuje dostatek proudu k řízení cívek, takže musíme použít aktuální IC ovladače, který je ULN2003A. ULN2003A je pole sedmi tranzistorových párů NPN Darlington. Darlingtonův pár je konstruován spojením dvou bipolárních tranzistorů pro dosažení vysokého proudového zesílení. V ULN2003A je 7 pinů vstupními piny a 7 pinů výstupními piny, dva piny jsou pro Vcc (napájení) a uzemnění. Zde používáme čtyři vstupní a čtyři výstupní piny. Můžeme také použít IC L293D místo ULN2003A pro proudové zesílení.
Čtyři vodiče cívky a dva běžné vodiče musíte zjistit velmi opatrně, jinak se motor nebude otáčet. Zjistíte to měřením odporu pomocí multimetru, multimetr nebude zobrazovat žádné hodnoty mezi vodiči dvou fází. Společný vodič a další dva vodiče ve stejné fázi by měly vykazovat stejný odpor a dva koncové body dvou cívek ve stejné fázi budou vykazovat dvojnásobný odpor ve srovnání s odporem mezi společným bodem a jedním koncovým bodem.
Odstraňování problémů
Pokud se váš motor neotáčí NEBO vibruje, ale neotáčí se, musíte zkontrolovat následující kontrolní seznam:
- Nejprve zkontrolujte zapojení obvodu a kód.
- Pokud je obvod a kód v pořádku, zkontrolujte, zda má krokový motor správné napájecí napětí (obvykle 12 V), jinak jen vibruje, ale neotáčí se.
- Pokud je napájení v pořádku, zkontrolujte čtyři koncové body cívky, které jsou připojeny k ULN2003A. Nejprve najděte dva společné koncové body a připojte je na 12 V, poté připojte zbývající čtyři vodiče k ULN2003A a vyzkoušejte všechny možné kombinace, dokud se motor nespustí. Pokud byste je nepřipojili ve správném pořadí, pak motor místo otáčení pouze vibruje.
Zde je kód pro režim krokových vln a režim krokových vln, můžete snadno vypočítat hodnotu pro PORT P2 pro režim půlvlny.