Koračni motor je brezkrtačni enosmerni motor, ki ga je mogoče vrteti v majhnih kotih, ti koti se imenujejo koraki. Na splošno koračni motor za dokončanje rotacije za 360 stopinj uporablja 200 korakov, kar pomeni, da se vrti za 1,8 stopinje na korak. Koračni motor, ki se uporablja v mnogih napravah, ki potrebujejo natančno rotacijsko gibanje, kot so roboti, antene, trdi diski itd. Koračni motor lahko zasučemo pod poljuben kot, tako da mu damo ustrezna navodila.
Koračni motorji so v osnovi dve vrsti: enopolni in bipolarni. Enopolni koračni motor ima na splošno pet ali šest žic, pri katerih so štiri žice en konec štirih statorskih tuljav, drugi konec vseh štirih tuljav pa je povezan, kar predstavlja peto žico, to se imenuje skupna žica (skupna točka). Na splošno obstajata dve skupni žici, tvorjeni s povezovanjem enega konca dveh ali dveh tuljav, kot je prikazano na spodnji sliki. Enopolni koračni motor je zaradi svoje enostavnosti uporabe zelo pogost in priljubljen.
V bipolarnem koračnem motorju iz dveh sklopov tuljav izhajajo samo štiri žice, kar pomeni, da ni skupne žice.
Koračni motor je sestavljen iz statorja in rotatorja. Stator predstavlja štiri elektromagnetne tuljave, ki ostanejo mirujoče okoli rotatorja, in rotator predstavlja trajni magnet, ki se vrti. Kadar se tuljave napajajo s tokom, se ustvari elektromagnetno polje, kar povzroči vrtenje rotatorja (trajni magnet). Tuljave je treba napajati v določenem zaporedju, da se rotator vrti. Na podlagi tega "zaporedja" lahko način dela unipolarnega koračnega motorja razdelimo na tri načine: način valovnega pogona, polnostopenjski pogon in polstopenjski pogon.
Način valovnega pogona: V tem načinu se napaja ena tuljava naenkrat, vse štiri tuljave se napajajo ena za drugo. V primerjavi z načinom polnega koraka ustvari manj navora, vendar je poraba energije manjša. Sledi tabela za izdelavo tega načina z uporabo mikrokrmilnika, kar pomeni, da moramo Logic 1 tuljavam predati zaporedno.
Koraki |
A |
B |
C |
D |
1. |
1. |
0 |
0 |
0 |
2. |
0 |
1. |
0 |
0 |
3. |
0 |
0 |
1. |
0 |
4. |
0 |
0 |
0 |
1. |
Način polnega pogona: V tem sta dve tuljavi istočasno napajani in ustvarjata velik navor. Poraba energije je večja. Logic 1 moramo dati hkrati na dve tuljavi, nato na naslednji dve tuljavi in tako naprej.
Koraki |
A |
B |
C |
D |
1. |
1. |
1. |
0 |
0 |
2. |
0 |
1. |
1. |
0 |
3. |
0 |
0 |
1. |
1. |
4. |
1. |
0 |
0 |
1. |
Način polovičnega pogona: V tem načinu se ena in dve tuljavi napajata izmenično, kar pomeni, da se najprej napaja ena tuljava, nato dve tuljavi, nato pa ena tuljava, nato spet dve itd. To je kombinacija načina polnega in valovnega pogona, ki se uporablja za povečanje kotne rotacije motorja.
Koraki |
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. |
Povezava koračnega motorja z mikrokrmilnikom 8051
Povezava z 8051 je zelo enostavna, le 0 in 1 moramo dati na štiri žice koračnega motorja v skladu z zgornjimi tabelami, odvisno od tega, v katerem načinu želimo zagnati koračni motor. Preostala dva kabla morata biti priključena na pravilno napajanje 12v (odvisno od koračnega motorja). Tu smo uporabili unipolarni koračni motor. Štiri konce tuljav smo prek ULN2003A povezali s prvimi štirimi zatiči vhoda 2 iz 8051.
8051 ne zagotavlja dovolj toka za pogon tuljav, zato moramo uporabiti trenutni IC gonilnika, ki je ULN2003A. ULN2003A je niz sedmih NPN darlingtonskih tranzistorskih parov. Darlingtonov par je zgrajen tako, da poveže dva bipolarna tranzistorja, da doseže močno ojačanje toka. V ULN2003A je 7 zatičev vhodni zatiči in 7 zatiči izhodni zatiči, dva zatiča sta za Vcc (napajanje) in ozemljitev. Tu uporabljamo štiri vhodne in štiri izhodne nožice. Namesto ULN2003A lahko za ojačanje toka uporabimo tudi L293D IC.
Zelo previdno morate ugotoviti štiri žice tuljave in dve običajni žici, sicer se motor ne bo vrtel. To lahko ugotovite z merjenjem upora z multimetrom, multimeter ne pokaže odčitkov med žicami dveh faz. Skupna žica in drugi dve žici v isti fazi bi morali pokazati enak upor, dve končni točki obeh tuljav v isti fazi pa dvakratni upor v primerjavi z uporom med skupno točko in eno končno točko.
Odpravljanje težav
Če se vaš motor ne vrti ALI vibrira, vendar se ne vrti, morate preveriti naslednji kontrolni seznam:
- Najprej preverite povezave vezja in kodo.
- Če sta vezje in koda v redu, preverite, ali koračni motor dobi pravilno napajalno napetost (običajno 12v), sicer le vibrira, vendar se ne vrti.
- Če je napajanje v redu, preverite štiri končne točke tuljave, ki so priključene na ULN2003A. Najprej poiščite dve skupni končni točki in ju priključite na 12v, nato preostale štiri žice priključite na ULN2003A in preizkusite vse možne kombinacije, dokler se motor ne zažene. Če jih ne bi povezali v pravilnem vrstnem redu, potem motor preprosto vibrira, namesto da bi se vrtel.
Tu je koda za način koraka valov in način koraka polnega vala, lahko enostavno izračunate vrednost za PORT P2 za način pol valov.