Der Schrittmotor ist ein bürstenloser Gleichstrommotor, der in kleinen Winkeln gedreht werden kann. Diese Winkel werden als Stufen bezeichnet. Im Allgemeinen verwendet ein Schrittmotor 200 Schritte, um eine 360-Grad-Drehung durchzuführen, dh eine Drehung von 1,8 Grad pro Schritt. Schrittmotor, der in vielen Geräten verwendet wird, die präzise Drehbewegungen erfordern, wie Roboter, Antennen, Festplatten usw. Wir können den Schrittmotor in einen bestimmten Winkel drehen, indem wir ihm die richtigen Anweisungen geben.
Schrittmotoren sind grundsätzlich zwei Typen: unipolar und bipolar. Ein unipolarer Schrittmotor hat im Allgemeinen fünf oder sechs Drähte, wobei vier Drähte ein Ende von vier Statorspulen sind und das andere Ende aller vier Spulen miteinander verbunden ist, was den fünften Draht darstellt. Dies wird als gemeinsamer Draht (gemeinsamer Punkt) bezeichnet. Im Allgemeinen gibt es zwei gemeinsame Drähte, die durch Verbinden eines Endes der zwei Spulen gebildet werden, wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Unipolarer Schrittmotor ist aufgrund seiner einfachen Bedienung sehr verbreitet und beliebt.
Beim bipolaren Schrittmotor kommen nur vier Drähte aus zwei Spulensätzen heraus, dh es gibt keinen gemeinsamen Draht.
Der Schrittmotor besteht aus einem Stator und einem Rotator. Der Stator repräsentiert die vier Elektromagnetspulen, die um den Rotator herum stationär bleiben, und der Rotator repräsentiert den Permanentmagneten, der sich dreht. Immer wenn die Spulen durch Anlegen des Stroms erregt werden, wird das elektromagnetische Feld erzeugt, was zur Drehung des Rotators (Permanentmagneten) führt. Die Spulen sollten in einer bestimmten Reihenfolge erregt werden, damit sich der Rotator dreht. Auf der Grundlage dieser „Sequenz“ können wir die Arbeitsweise des unipolaren Schrittmotors in drei Modi unterteilen: Wellenantriebsmodus, Vollschrittantriebsmodus und Halbschrittantriebsmodus.
Wellenantriebsmodus: In diesem Modus wird jeweils eine Spule erregt, alle vier Spulen werden nacheinander erregt. Es erzeugt im Vergleich zum Vollschritt-Antriebsmodus weniger Drehmoment, aber der Stromverbrauch ist geringer. Es folgt die Tabelle zur Erzeugung dieses Modus unter Verwendung eines Mikrocontrollers. Dies bedeutet, dass wir den Spulen nacheinander Logik 1 geben müssen.
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Schritte |
EIN |
B. |
C. |
D. |
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1 |
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2 |
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1 |
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3 |
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0 |
1 |
0 |
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4 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Vollantriebsmodus: In diesem Modus werden zwei Spulen gleichzeitig erregt, wodurch ein hohes Drehmoment erzeugt wird. Der Stromverbrauch ist höher. Wir müssen Logik 1 zwei Spulen gleichzeitig geben, dann den nächsten zwei Spulen und so weiter.
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Schritte |
EIN |
B. |
C. |
D. |
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1 |
1 |
1 |
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1 |
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1 |
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1 |
Halbantriebsmodus: In diesem Modus werden abwechselnd eine und zwei Spulen erregt, dh zuerst wird eine Spule erregt, dann werden zwei Spulen erregt, dann wird wieder eine Spule erregt, dann wieder zwei und so weiter. Dies ist eine Kombination aus Voll- und Wellenantriebsmodus und wird verwendet, um die Winkeldrehung des Motors zu erhöhen.
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Schritte |
EIN |
B. |
C. |
D. |
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1 |
1 |
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1 |
Schrittmotor mit 8051 Mikrocontroller verbinden
Die Anbindung an 8051 ist sehr einfach. Wir müssen lediglich den vier Drähten des Schrittmotors gemäß den obigen Tabellen die 0 und 1 zuweisen, je nachdem, in welchem Modus wir den Schrittmotor betreiben möchten. Die restlichen zwei Drähte sollten an eine ordnungsgemäße 12-V-Versorgung angeschlossen werden (abhängig vom Schrittmotor). Hier haben wir den unipolaren Schrittmotor verwendet. Wir haben vier Enden der Spulen über ULN2003A mit den ersten vier Pins von Port 2 von 8051 verbunden.
8051 liefert nicht genug Strom, um die Spulen anzutreiben, daher müssen wir einen Stromtreiber-IC verwenden, der ULN2003A ist. ULN2003A ist das Array von sieben NPN-Darlington-Transistorpaaren. Das Darlington-Paar wird durch Verbinden von zwei Bipolartransistoren konstruiert, um eine Hochstromverstärkung zu erreichen. In ULN2003A sind 7 Pins Eingangspins und 7 Pins Ausgangspins, zwei Pins sind für Vcc (Stromversorgung) und Masse. Hier verwenden wir vier Eingangs- und vier Ausgangspins. Wir können auch L293D IC anstelle von ULN2003A zur Stromverstärkung verwenden.
Sie müssen vier Spulendrähte und zwei gemeinsame Drähte sehr sorgfältig herausfinden, da sich der Motor sonst nicht dreht. Sie können dies herausfinden, indem Sie den Widerstand mit einem Multimeter messen. Das Multimeter zeigt keine Messwerte zwischen den Drähten zweier Phasen an. Der gemeinsame Draht und die beiden anderen Drähte in derselben Phase sollten den gleichen Widerstand aufweisen, und die beiden Endpunkte der beiden Spulen in derselben Phase zeigen den doppelten Widerstand im Vergleich zum Widerstand zwischen dem gemeinsamen Punkt und einem Endpunkt.
Fehlerbehebung
Wenn sich Ihr Motor nicht dreht ODER vibriert, aber nicht dreht, müssen Sie die folgende Checkliste überprüfen:
- Überprüfen Sie zuerst die Schaltungsverbindungen und den Code.
- Wenn die Schaltung und der Code in Ordnung sind, prüfen Sie, ob der Schrittmotor die richtige Versorgungsspannung (im Allgemeinen 12 V) erhält. Andernfalls vibriert er nur, dreht sich aber nicht.
- Wenn die Versorgung in Ordnung ist, überprüfen Sie die vier Spulenendpunkte, die an ULN2003A angeschlossen sind. Suchen Sie zuerst die beiden gemeinsamen Endpunkte und verbinden Sie sie mit 12 V, verbinden Sie dann die verbleibenden vier Drähte mit ULN2003A und probieren Sie jede mögliche Kombination aus, bis der Motor startet. Wenn Sie sie nicht in der richtigen Reihenfolge anschließen, vibriert der Motor nur, anstatt sich zu drehen.
Hier ist der Code für den Wave-Step-Modus und den Full-Wave-Step-Modus. Sie können den Wert für PORT P2 für den Half-Wave-Modus einfach berechnen.