En elektrisk maskin som konverterer elektrisk energi i mekanisk energi kalles en elektrisk motor. Først og fremst er elektrisk motor en enkel elektrostatisk enhet opprettet av den skotske munken Andrew Gordon på 1740-tallet. Men i 1821 demonstrerte Michael Faraday konverteringen av elektrisk energi til mekanisk energi.
Elektriske motorer er primært klassifisert i to kategorier: AC-motorer og DC-motorer . Igjen er hver kategori delt inn i mange typer. Mange belastninger som mikser, kvern, vifter, etc., ofte brukte husholdningsapparater der vi kan finne forskjellige typer motorer, og disse kan betjenes i forskjellige hastigheter med hastighetskontroll av motorene. I denne artikkelen skal vi diskutere om en av hovedtypene DC-motorer, nemlig Stepper motor og dens kontroll ved hjelp av mikrokontrolleren.
Stepper Motor
En synkron og børsteløs DC-motor som konverterer elektriske pulser til mekaniske bevegelser og dermed roterer trinnvis med en viss vinkel mellom hvert trinn for å fullføre en full rotasjon kalles trinnmotor. Vinkelen mellom trinnmotoren for rotasjon betegnes som motorens trinnvinkel.
Stepper Motor
Stepper motorer er klassifisert i to typer i henhold til viklingen: Unipolar Stepper Motors og Bipolar Stepper Motors. Den unipolare trinnmotoren brukes ofte i mange applikasjoner på grunn av den enkle betjeningen sammenlignet med den bipolare trinnmotoren. Men det finnes forskjellige typer trinnmotorer som permanentmagnet-trinnmotor, trinnløs motor med variabel motstand og hybrid-trinnmotor.
Stepper Motor Control
Steppermotoren kan styres med forskjellige teknikker, men her diskuterer vi trinnmotorkontrollen ved hjelp av en Atmega mikrokontroller . 89C51 er en mikrokontroller av 8051 mikrokontroller-familie .
Blokkdiagram over trinnmotorkontroll
Blokkdiagrammet til en trinnmotorkontroll ved hjelp av en 8051 mikrokontroller er vist i figuren med strømforsyning , mikrokontroller, trinnmotor og kontrollbryterblokker.
2 metoder for å designe trinnmotorkontrollkrets
Stepper motor controller er designet ved hjelp av 8051 mikrokontrollere og bryterkrets for å kontrollere trinnmotorens hastighet. Kontrollbryterkretsen kan utformes ved hjelp av transistorbrytere eller ved å bruke trinnmotorkontrolleren IC som ULN2003 i stedet for transistorene.
1. Kontrollkrets ved hjelp av trinnmotorstyring IC
Den unipolare trinnmotoren kan roteres ved å aktivere statorspolene i en sekvens. Sekvensen av disse spenningssignalene som påføres over motorspolene eller ledningene er nok til å drive motoren, og det er derfor ikke nødvendig med noen driverkrets for å kontrollere strømretningen i statorspolene.
Stepper Motor Control ved hjelp av IC
Den tofasede trinnmotoren består av fire endeledninger koblet til spolene og to vanlige ledninger som er koblet til de to endene, danner to faser. De vanlige punktene og sluttpunktene til de to fasene er koblet til henholdsvis bakken eller Vcc og mikrokontrollpinnene. For å rotere motoren, må endepunktene til de to fasene få energi. Primært påføres en spenning til det første sluttpunktet i fase1, og ytterligere spenning påføres det første sluttpunktet på fase2, og så videre.
Steppermotoren kan betjenes i forskjellige moduser, for eksempel Wave Drive Stepping Mode, Full Drive Stepping Mode og Half Drive Stepping Mode.
Stegemodus for Wave Drive
Ved å gjenta den ovennevnte sekvensen kan motoren roteres i bølgedrift-trinnmodus enten med eller mot urviseren basert på valg av sluttpunkter. Tabellen nedenfor viser signalfasesekvensen for bølgedriv-trinn-modus.
Stegemodus for Wave Drive
Stepping-modus for full stasjon
Når du aktiverer de to endepunktene i forskjellige faser, oppnås samtidig en full-trinn-trinn-modus. Tabellen viser signalfasesekvensen for fullstendig-trinn-modus.
Stepping-modus for full stasjon
Half Drive Stepping Mode
Kombinasjonen av trinnene i bølgemodus og full-trinn-trinn-modus oppnår en halv-trinn-trinn-modus. I denne modusen er trinnvinkelen delt inn i halvparten. Tabellen viser signalfasesekvensen til en halv-trinn-trinn-modus.
Half Drive Stepping Mode
Generelt avhenger trinnvinkelen av trinnmotorens oppløsning. Trinnets størrelse og rotasjonsretningen er direkte proporsjonal med antallet og rekkefølgen på inngangssekvensen. Akselens rotasjonshastighet avhenger av frekvensen til inngangssekvensen. Dreiemomentet og antall magneter magnetisert om gangen er proporsjonale.
Stepper motor krever 60mA strøm, men maksimal strømstyrke for Atmega mikrokontroller AT89C51 er 50mA. Så, en stepper-motor-controller ICisused å grensesnitt trinnmotoren med microcontroller for overføring av signalene.
2. Kontrollbryterkrets ved hjelp av transistorer
Strømforsyningen til kretsen kan gis ved å trappe ned spenningen fra 230V til 7,5V ved hjelp av en nedtransformator, og deretter utbedring av en bro likeretter med dioder . Denne utbedrede utgangen mates til en filterkondensator, og føres deretter gjennom spenningsregulatoren. Den 5V regulerte utgangen hentes fra spenningsregulatoren. Tilbakestillingspinnen 9 er koblet mellom kondensatoren og motstanden.
Stepper Motor Control Circuit ved hjelp av transistor
Generelt består trinnmotoren av fire spoler som vist på figuren. Så, for å kjøre motoren, kreves fire motorførerkretser. I stedet for å bruke trinnmotorkontrolleren IC til å drive motoren, er fire transistorer koblet til som driverkretsene ved henholdsvis 21, 22, 23 og 24 pins på mikrokontrolleren.
Hvis transistorer starter ledning, vil det opprettes et magnetfelt rundt spolen som forårsaker rotasjon av motoren. Stepper motorhastigheten er direkte proporsjonal med inngangspulsfrekvensen. En krystalloscillator er koblet til pinnene 18 og 19 for å gi mikrokontroller klokkefrekvens på ca. 11,019 MHz.
Gjennomføringstiden for en hvilken som helst instruksjon kan beregnes ved hjelp av formelen nedenfor
Tid = ((C * 12)) / f
Hvor C = antall sykluser
Og F = krystallfrekvens
En av de applikasjonsbaserte kretsene som bruker en trinnmotor for roterende solcellepanel er beskrevet nedenfor.
Stepper Motor Control ved hjelp av programmert 8051 mikrokontroller
Sun Tracking Solar Panel-prosjekt er ment å generere maksimal mengde energi ved automatisk å justere solcellepanelet. I dette prosjektet er en trinnmotor styrt av en programmert mikrokontroller av 8051-familien grensesnittet til solcellepanelet for å opprettholde solcellepanelens ansikt alltid vinkelrett på solen.
Stepper Motor Control ved hjelp av mikrokontroller av Edgefxkits.com
De programmert mikrokontroller genererer trinnvise elektriske pulser med jevne mellomrom til trinnmotoren for å rotere solcellepanelet. Driver IC brukes til å kjøre trinnmotoren ettersom kontrolleren ikke er i stand til å oppnå motorens kraftbehov.
Legg igjen forslag, tilbakemeldinger og spørsmål ved å legge inn kommentarer i kommentarseksjonen nedenfor. Vi vil gjøre vårt beste for å hjelpe deg teknisk angående denne artikkelen utvikling av elektro- og elektronikkprosjekter ved hjelp av trinnmotoren.
