Il motore passo-passo è un motore CC senza spazzole, che può essere ruotato di piccoli angoli, questi angoli sono chiamati gradini. Generalmente il motore passo-passo utilizza 200 passi per completare la rotazione di 360 gradi, significa che ruota di 1,8 gradi per passo. Motore passo-passo utilizzato in molti dispositivi che richiedono un movimento rotatorio preciso come robot, antenne, dischi rigidi ecc. Possiamo ruotare il motore passo-passo a qualsiasi angolo particolare dandogli istruzioni appropriate.
I motori passo-passo sono fondamentalmente di due tipi: unipolari e bipolari. Il motore passo - passo unipolare ha generalmente cinque o sei fili, in cui quattro fili sono un'estremità di quattro bobine dello statore e l'altra estremità delle quattro bobine è legata insieme che rappresenta il quinto filo, questo è chiamato filo comune (punto comune). Generalmente ci sono due fili comuni, formati collegando un'estremità delle due-due bobine come mostrato nella figura sottostante. Il motore passo-passo unipolare è molto comune e popolare per la sua facilità d'uso.
Nel motore passo - passo bipolare ci sono solo quattro fili che escono da due serie di bobine, significa che non ci sono fili comuni.
Il motore passo-passo è composto da uno statore e un rotatore. Lo statore rappresenta le quattro bobine elettromagnetiche che rimangono fisse attorno al rotatore e il rotatore rappresenta il magnete permanente che ruota. Ogni volta che le bobine vengono eccitate applicando la corrente, si crea il campo elettromagnetico, con conseguente rotazione del rotatore (magnete permanente). Le bobine devono essere eccitate in una sequenza particolare per far ruotare il rotatore. Sulla base di questa “sequenza” possiamo dividere il metodo di lavoro del motore passo-passo unipolare in tre modalità: modalità Wave drive, modalità full step drive e modalità half step drive.
Modalità Wave drive: in questa modalità viene eccitata una bobina alla volta, tutte e quattro le bobine vengono eccitate una dopo l'altra. Produce meno coppia rispetto alla modalità Full step drive ma il consumo di energia è inferiore. Di seguito è riportata la tabella per produrre questa modalità utilizzando il microcontrollore, significa che dobbiamo dare Logic 1 alle bobine in modo sequenziale.
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Modalità Full Drive: in questa modalità, due bobine vengono eccitate contemporaneamente producendo una coppia elevata. Il consumo di energia è maggiore. Dobbiamo dare Logic 1 a due bobine contemporaneamente, quindi alle due bobine successive e così via.
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Modalità Half Drive: in questa modalità una e due bobine vengono eccitate alternativamente, significa che prima viene eccitata una bobina, quindi due bobine vengono eccitate, quindi una bobina viene eccitata di nuovo, quindi di nuovo due e così via. Questa è una combinazione di modalità di azionamento full e wave e utilizzata per aumentare la rotazione angolare del motore.
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Interfacciamento del motore passo-passo con il microcontrollore 8051
L'interfacciamento con l'8051 è molto semplice, basta dare lo 0 e l'1 ai quattro fili del motore passo passo secondo le tabelle sopra a seconda di quale modalità si vuole far funzionare il motore passo passo. E resto due fili dovrebbero essere collegati a una corretta alimentazione 12v (a seconda del motore passo-passo). Qui abbiamo utilizzato il motore passo-passo unipolare. Abbiamo collegato quattro estremità delle bobine ai primi quattro pin della porta 2 dell'8051 tramite l'ULN2003A.
8051 non fornisce corrente sufficiente per pilotare le bobine, quindi è necessario utilizzare un circuito integrato del driver di corrente ULN2003A. ULN2003A è la matrice di sette coppie di transistor Darlington NPN. La coppia Darlington è costruita collegando due transistor bipolari per ottenere un'amplificazione ad alta corrente. In ULN2003A, 7 pin sono pin di ingresso e 7 pin sono pin di uscita, due pin sono per Vcc (alimentazione) e terra. Qui stiamo usando quattro pin di input e quattro pin di output. Possiamo anche usare L293D IC al posto di ULN2003A per l'amplificazione della corrente.
È necessario scoprire con molta attenzione quattro fili della bobina e due fili comuni, altrimenti il motore non ruoterà. Puoi scoprirlo misurando la resistenza usando il multimetro, il multimetro non mostrerà alcuna lettura tra i fili di due fasi. Il filo comune e gli altri due fili nella stessa fase dovrebbero mostrare la stessa resistenza, e i due punti finali delle due bobine nella stessa fase mostreranno la doppia resistenza rispetto alla resistenza tra il punto comune e un punto finale.
Risoluzione dei problemi
Se il tuo motore non ruota O vibra ma non ruota, devi controllare la seguente lista di controllo:
- Per prima cosa controlla i collegamenti e il codice del circuito.
- Se il circuito e il codice sono ok, controllare che il motore passo-passo riceva la corretta tensione di alimentazione (generalmente 12v), altrimenti vibra ma non ruota.
- Se l'alimentazione è corretta, controllare i quattro punti terminali della bobina collegati a ULN2003A. Prima trova i due punti finali comuni e collegali a 12 V, quindi collega i restanti quattro fili a ULN2003A e prova ogni possibile combinazione fino all'avvio del motore. Se non li colleghi nell'ordine corretto, il motore vibra invece di ruotare.
Ecco il codice per la modalità Wave step e la modalità Full Wave Step, puoi facilmente calcolare il valore per PORT P2 per la modalità Half Wave.