Žingsninis variklis yra nuolatinės srovės variklis be šepetėlių, kurį galima pasukti mažais kampais. Šie kampai vadinami pakopomis. Paprastai žingsninis variklis naudoja 200 žingsnių 360 laipsnių sukimui, o tai reiškia, kad jis pasisuka 1,8 laipsnio. Žingsninis variklis, naudojamas daugelyje prietaisų, kuriam reikia tikslaus sukimosi, pvz., Robotų, antenų, standžiųjų diskų ir kt.
Žingsniniai varikliai iš esmės yra dviejų tipų: „Unipolar“ ir „Bipolar“. „Unipolar“ žingsninis variklis paprastai turi penkis ar šešis laidus, kuriuose keturi laidai yra vienas iš keturių statoriaus ritinių galų, o kitas visų keturių ritinių galas yra susietas, kuris reiškia penktą laidą, tai vadinama bendra viela (bendras taškas). Paprastai yra du bendri laidai, suformuoti sujungiant vieną dviejų-dviejų ritių galą, kaip parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje. „Unipolar“ žingsninis variklis yra labai paplitęs ir populiarus dėl paprasto naudojimo.
Be bipoliniu Stepper motorinių yra tik keturi laidai išeina iš dviejų rinkinių ritinius, reiškia, kad nėra bendrų vielos.
Žingsninis variklis sudarytas iš statoriaus ir rotatoriaus. Statorius reiškia keturias elektromagnetines ritines, kurios lieka nejudančios aplink rotatorių, o rotatorius - nuolatinį magnetą, kuris sukasi. Kai ritės įsijungia įjungus srovę, sukuriamas elektromagnetinis laukas, dėl kurio sukasi rotatorius (nuolatinis magnetas). Kad rotorius suktųsi, ritės turėtų būti įjungtos tam tikra seka. Remdamiesi šia „seka“, galime padalyti Unipolar žingsninio variklio darbo metodą į tris režimus: bangų pavaros režimą, viso žingsnio pavaros režimą ir pusės žingsnio pavaros režimą.
Bangų pavaros režimas: Šiame režime įjungiama viena ritė vienu metu, visos keturios ritės įjungiamos viena po kitos. Tai sukuria mažesnį sukimo momentą, palyginti su „Full step drive“ režimu, tačiau energijos suvartojama mažiau. Toliau pateikiama lentelė, kaip gaminti šį režimą naudojant mikrovaldiklį, reiškia, kad mes turime nuosekliai suteikti „Logic 1“ ritėms.
|
Žingsniai |
A |
B |
C |
D |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
4 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Viso važiavimo režimas: šiuo metu dvi ritės įjungiamos tuo pačiu metu, kad būtų sukurtas didelis sukimo momentas. Energijos suvartojimas yra didesnis. Mes turime suteikti „Logic 1“ dviem ritėms tuo pačiu metu, paskui dviem kitoms ritėms ir pan.
|
Žingsniai |
A |
B |
C |
D |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
4 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Pusinės pavaros režimas: Šiame režime viena ir dvi ritės yra įjungiamos pakaitomis, tai reiškia, kad pirmiausia įjungiama viena ritė, tada įjungiamos dvi ritės, tada vėl įjungiama viena ritė, tada vėl dvi ir tt Tai yra pilnos ir bangos pavaros režimo derinys, naudojamas variklio kampiniam sukimui padidinti.
|
Žingsniai |
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 |
Sąveikaujantis žingsninis variklis su 8051 mikrovaldikliu
Sąsaja su 8051 yra labai paprasta, mums tiesiog reikia suteikti 0 ir 1 keturiems žingsninio variklio laidams pagal pirmiau pateiktas lenteles, priklausomai nuo to, kurį režimą norime paleisti. Ir likusius du laidus reikia prijungti prie tinkamo 12v maitinimo šaltinio (priklausomai nuo žingsninio variklio). Čia mes panaudojome vienpolį žingsninį variklį. Per ULN2003A sujungėme keturis ritinių galus su pirmaisiais keturiais 8051 2 prievado kaiščiais.
8051 neteikia pakankamai srovės ritėms valdyti, todėl turime naudoti dabartinę tvarkyklės IC, kuri yra ULN2003A. ULN2003A yra septynių NPN Darlingtono tranzistorių porų masyvas. Darlingtono pora sukonstruota sujungiant du bipolinius tranzistorius, kad būtų pasiektas didelis srovės stiprinimas. ULN2003A, 7 kaiščiai yra įvesties kaiščiai ir 7 kaiščiai yra išvesties kaiščiai, du kaiščiai skirti „Vcc“ (maitinimo šaltinis) ir „Ground“. Čia mes naudojame keturis įvesties ir keturis išvesties kaiščius. Mes taip pat galime naudoti L293D IC vietoje ULN2003A srovės stiprinimui.
Jūs turite labai atsargiai sužinoti keturis ritės laidus ir du įprastus laidus, kitaip variklis nesisuks. Tai galite sužinoti išmatavę pasipriešinimą naudodami multimetrą, multimetras nerodys jokių rodmenų tarp dviejų fazių laidų. Bendras laidas ir kiti du tos pačios fazės laidai turėtų rodyti tą patį pasipriešinimą, o du tos pačios fazės dviejų ritinių galiniai taškai parodys dvigubą atsparumą, palyginti su atsparumu tarp bendro taško ir vieno galinio taško.
Problemų sprendimas
Jei jūsų variklis nesisuka ARBA nevibruoja, bet nesisuka, turite patikrinti šį kontrolinį sąrašą:
- Pirmiausia patikrinkite grandinės jungtis ir kodą.
- Jei grandinė ir kodas yra tinkami, patikrinkite, ar pakopos variklis gauna tinkamą maitinimo įtampą (paprastai 12v), kitaip jis tiesiog vibruoja, bet nesisuka.
- Jei tiekimas yra tinkamas, patikrinkite keturis ritės galinius taškus, prijungtus prie ULN2003A. Pirmiausia raskite du įprastus galinius taškus ir prijunkite juos prie 12v, tada likusius keturis laidus prijunkite prie ULN2003A ir išbandykite visas įmanomas kombinacijas, kol variklis užves. Jei jų neprijungtumėte tinkama tvarka, variklis tiesiog vibruotų, o ne suktųsi.
Čia yra „Wave step mode“ ir „full wave step mode“ kodas. Galite lengvai apskaičiuoti „PORT P2“ pusės bangos režimo vertę.