Krokový motor je jednosmerný jednosmerný motor, ktorý sa dá otáčať v malých uhloch, tieto uhly sa nazývajú kroky. Krokový motor spravidla používa 200 krokov na dokončenie rotácie o 360 stupňov, čo znamená, že sa otáča o 1,8 stupňa na krok. Krokový motor používaný v mnohých zariadeniach, ktoré vyžadujú presný rotačný pohyb, ako sú roboty, antény, pevné disky atď. Krokový motor môžeme otáčať do ľubovoľného konkrétneho uhla tak, že mu dáte príslušné pokyny.
Krokové motory sú v zásade dva typy: unipolárne a bipolárne. Unipolárny krokový motor má všeobecne päť alebo šesť drôtov, v ktorých sú štyri drôty jedným koncom zo štyroch statorových cievok a druhý koniec všetkých štyroch cievok je zviazaný dohromady, čo predstavuje piaty vodič, čo sa nazýva spoločný vodič (spoločný bod). Spravidla existujú dva spoločné vodiče, ktoré sú tvorené pripojením jedného konca dvoch alebo dvoch cievok, ako je znázornené na obrázku nižšie. Unipolárny krokový motor je veľmi bežný a populárny kvôli ľahkému použitiu.
V bipolárnom krokovom motore sú iba štyri vodiče vychádzajúce z dvoch sád cievok, čo znamená, že neexistujú žiadne spoločné vodiče.
Krokový motor je tvorený statorom a rotátorom. Stator predstavuje štyri elektromagnetické cievky, ktoré zostávajú nehybné okolo rotátora, a rotátor predstavuje permanentný magnet, ktorý sa otáča. Kedykoľvek sú cievky napájané prúdom, vytvára sa elektromagnetické pole, ktoré vedie k rotácii rotátora (permanentného magnetu). Cievky by mali byť napájané v konkrétnom poradí, aby sa rotátor mohol otáčať. Na základe tejto „postupnosti“ môžeme rozdeliť pracovnú metódu Unipolárneho krokového motora do troch režimov: režim Wave Drive, režim Full Step Drive a režim Half Step Drive.
Režim vlnového pohonu: V tomto režime je napájaná jedna cievka súčasne, všetky štyri cievky sú napájané jedna za druhou. Produkuje menší krútiaci moment v porovnaní s jazdným režimom Full step, ale spotreba energie je menšia. Nasleduje tabuľka výroby tohto režimu pomocou mikrokontroléra, čo znamená, že musíme cievkam logicky priradiť postupnosť 1.
|
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 plnej jazdy: V tomto režime sú dve cievky napájané súčasne a vytvárajú vysoký krútiaci moment. Spotreba energie je vyššia. Logike musíme dať 1 až dve cievky súčasne, potom ďalším dvom cievkam a tak ďalej.
|
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 polovičného pohonu: V tomto režime sú jedna a dve cievky napájané alternatívne, čo znamená, že najskôr je napájaná jedna cievka, potom sú dve cievky napájané, potom opäť jedna cievka je napájaná, potom opäť dve atď. Toto je kombinácia režimu plného a vlnového pohonu a používa sa na zvýšenie uhlovej rotácie motora.
|
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 |
Prepojovací krokový motor s mikrokontrolérom 8051
Prepojenie s 8051 je veľmi jednoduché, stačí dať 0 a 1 na štyri vodiče krokového motora podľa vyššie uvedených tabuliek v závislosti od toho, v akom režime chceme krokový motor spustiť. Dva ostatné vodiče by mali byť pripojené k riadnemu zdroju 12V (v závislosti od krokového motora). Tu sme použili unipolárny krokový motor. Pripojili sme štyri konce cievok k prvým štyrom kolíkom portu 2 8051 cez ULN2003A.
8051 neposkytuje dostatok prúdu na napájanie cievok, takže musíme použiť súčasný integrovaný obvod vodiča, ktorý je ULN2003A. ULN2003A je pole siedmich NPN Darlingtonových tranzistorových párov. Darlingtonov pár je konštruovaný spojením dvoch bipolárnych tranzistorov na dosiahnutie vysokého prúdového zosilnenia. V ULN2003A je 7 pinov vstupných pinov a 7 pinov výstupných pinov, dva piny sú pre Vcc (napájanie) a zem. Tu používame štyri vstupné a štyri výstupné piny. Na zosilnenie prúdu môžeme použiť aj L293D IC namiesto ULN2003A.
Štyri drôty cievky a dva bežné vodiče musíte zistiť veľmi opatrne, inak sa motor nebude točiť. Zistíte to meraním odporu pomocou multimetra, multimetr nebude zobrazovať žiadne údaje medzi vodičmi dvoch fáz. Spoločný vodič a ďalšie dva vodiče v tej istej fáze by mali mať rovnaký odpor a dva koncové body dvoch cievok v tej istej fáze budú vykazovať dvojnásobný odpor v porovnaní s odporom medzi spoločným bodom a jedným koncovým bodom.
Riešenie problémov
Ak sa váš motor netočí ALEBO nevibruje, ale neotáča sa, musíte skontrolovať nasledujúci kontrolný zoznam:
- Najskôr skontrolujte zapojenie a kód obvodu.
- Ak je obvod a kód v poriadku, skontrolujte, či má krokový motor správne napájacie napätie (zvyčajne 12 V), inak iba vibruje, ale neotáča sa.
- Ak je napájanie v poriadku, skontrolujte štyri koncové body cievky, ktoré sú pripojené k ULN2003A. Najskôr nájdite dva spoločné koncové body a pripojte ich na 12 V, potom pripojte zvyšné štyri vodiče k ULN2003A a vyskúšajte všetky možné kombinácie, kým sa motor nespustí. Ak by ste ich nepripojili v správnom poradí, potom motor namiesto otáčania iba vibruje.
Tu je kód pre režim Wave step a režim plných vĺn, môžete ľahko vypočítať hodnotu pre PORT P2 pre režim pol vlny.